勻變速直線(xiàn)運動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系教案設計
勻變速直線(xiàn)運動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系教案設計
一、教材分析
在上一節實(shí)驗的基礎上,分析v-t圖像時(shí)一條傾斜直線(xiàn)的意義——加速度不變,由此定義了勻變速直線(xiàn)運動(dòng)。而后利用描述勻變速直線(xiàn)運動(dòng)的v-t圖像的是傾斜直線(xiàn),進(jìn)一步分析勻變速直線(xiàn)運動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系:無(wú)論時(shí)間間隔t大小, 的值都不變,由此導出v = v0 + at,最后通過(guò)例題以加深理解,并用“說(shuō)一說(shuō)”使學(xué)生進(jìn)一步加深對物體做變速運動(dòng)的理解。
二、目標
1、知道勻速直線(xiàn)運動(dòng) 圖象。
2、知道勻變速直線(xiàn)運動(dòng)的 圖象,概念和特點(diǎn)。
3、掌握勻變速直線(xiàn)運動(dòng)的速度與時(shí)間關(guān)系的公式v = v0 + at,并會(huì )進(jìn)行計算。
重點(diǎn)
1、 勻變速直線(xiàn)運動(dòng)的 圖象,概念和特點(diǎn)。
2、 勻變速直線(xiàn)運動(dòng)的速度與時(shí)間關(guān)系的公式v = v0 + at,并進(jìn)行計算。
三、 教學(xué)難點(diǎn)
會(huì )用 圖象推導出勻變速直線(xiàn)運動(dòng)的速度與時(shí)間關(guān)系的公式v = v0 + at。
四、教學(xué)過(guò)程
預習檢查:加速度的概念,及表達式 a=
導入新:
上節,同學(xué)們通過(guò)實(shí)驗研究了速度與時(shí)間的關(guān)系,小車(chē)運動(dòng)的-t圖象。
設問(wèn):小車(chē)運動(dòng)的 -t圖象是怎樣的圖線(xiàn)?(讓學(xué)生畫(huà)一下)
學(xué)生坐標軸畫(huà)反的要更正,并強調調,縱坐標取速度,橫坐標取時(shí)間。
。璽圖象是一條直線(xiàn),速度和時(shí)間的這種關(guān)系稱(chēng)為線(xiàn)性關(guān)系。
設問(wèn):在小車(chē)運動(dòng)的-t圖象上的一個(gè)點(diǎn)P(t1,v1)表示什么?
學(xué)生畫(huà)出小車(chē)運動(dòng)的-t圖象,并能表達出小車(chē)運動(dòng)的-t圖象是一條傾斜的直線(xiàn)。
學(xué)生回答:t1時(shí)刻,小車(chē)的速度為v1 。
學(xué)生回答不準確,教師補充、修正。
預習檢查
情境導入
精講點(diǎn)撥:
1、勻速直線(xiàn)運動(dòng)圖像
向學(xué)生展示一個(gè)-t圖象:
提問(wèn):這個(gè)-t圖象有什么特點(diǎn)?它表示物體運動(dòng)的速度有什么特點(diǎn)?物體運動(dòng)的加速度又有什么特點(diǎn)?
在各小組陳述的基礎上教師請一位同學(xué)總結。
2、勻變速直線(xiàn)運動(dòng)圖像
提問(wèn):在上節的實(shí)驗中,小車(chē)在重物牽引下運動(dòng)的v-t圖象是一條傾斜的直線(xiàn),物體的加速度有什么特點(diǎn)?直線(xiàn)的傾斜程度與加速度有什么關(guān)系?它表示小車(chē)在做什么樣的運動(dòng)?
從圖可以看出,由于v-t圖象是一 條傾斜的直線(xiàn),速度隨著(zhù)時(shí)間逐漸變大,在時(shí)間軸上取取兩點(diǎn)t1,t2,則t1,t2間的距離表示時(shí)間間隔t= t2—t1,t1時(shí)刻的速度為 v1, t2 時(shí)刻的速度為v2,則v2—v1= v,v即為間間隔t內的速度的變化量。
提問(wèn):v與t是什么關(guān)系?
知識總結:沿著(zhù)一條直線(xiàn),且加速度不變的運動(dòng),叫做勻變速直線(xiàn)運動(dòng)。勻變速直線(xiàn)運動(dòng)的v-t圖象是一條傾斜的直線(xiàn)。
提問(wèn):勻變速直線(xiàn)運動(dòng)的v-t圖線(xiàn)的斜率表示什么?勻變速直線(xiàn)運動(dòng)的v-t圖線(xiàn)與縱坐標的交點(diǎn)表示什么?
展示以下兩個(gè)v-t圖象,請同學(xué)們觀(guān)察,并比較這兩個(gè)v-t圖象。
知識總結:在勻變速直線(xiàn)運動(dòng)中,如果物體的速度隨著(zhù)時(shí)間均勻增加,這個(gè)運 動(dòng)叫做勻加速直線(xiàn)運動(dòng);如果物體的速度隨著(zhù)時(shí)間均勻減小,這個(gè)運動(dòng)叫做勻減速直線(xiàn)運動(dòng)。
分小組討論
每一小組由一位同學(xué)陳述小組討論的結 果。
學(xué)生回答:是一條平行于時(shí)間軸的直線(xiàn)。表示物體的速度不隨時(shí)間變化,即物體作勻速直線(xiàn)運動(dòng)。作勻速直線(xiàn)運動(dòng)的物體,v = 0, = 0,所以加速度為零。
分小組討論
每一小組由一位同學(xué)陳述小組討論的結果。
由于v-t圖象是一條直線(xiàn),無(wú)論t選在什么區間,對應 的速度v的變化量v與時(shí)間t的變化量t之比 都是一樣的, 表示速度 的變化量與所用時(shí)間的比值,即加速度。所以v-t圖象是一條傾斜的直線(xiàn)的運動(dòng),是加速度不變的運動(dòng)。
學(xué)生回答:v-t圖線(xiàn)的斜率在數值上等于速度v的變化量v與時(shí)間t的變化量t之比,表示速度的變化量與所用時(shí)間的比值,即加速度。
v-t圖線(xiàn)與縱坐標的交點(diǎn)表示t = 0 時(shí)刻的速度,即初速度v0。
學(xué)生回答:甲乙兩個(gè)v-t圖象表示的運動(dòng)都是勻變速直線(xiàn)運動(dòng),但甲圖的速度隨時(shí)間均勻增加,乙圖的速度隨著(zhù)時(shí)間均勻減小。
讓學(xué)生通過(guò)自身的觀(guān)察,發(fā)現勻加速直線(xiàn)運動(dòng)與勻減速直線(xiàn)運動(dòng) 的不同之處,能幫助學(xué)生正確理解勻變速直線(xiàn)運動(dòng)。
3、勻變速直線(xiàn)速度與時(shí)間的關(guān)系式
提問(wèn):除用圖象表示物體運動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系外,是否還可以用公式表達物體運動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系?
教師引導,取t=0時(shí)為初狀態(tài),速度為初速度V0,取t時(shí)刻為末狀態(tài),速度為末速度V,從初態(tài)到末態(tài),時(shí)間的變化量為t,則t = t—0,速度的變化量為V,則V = V—V0
提問(wèn):能否直接從圖線(xiàn)結合數學(xué)知識得到速度與時(shí)間的關(guān)系式?
知識總結:勻變速直線(xiàn) 運動(dòng)中,速度與時(shí)間的關(guān)系式是V= V0 + a t
勻變速直線(xiàn)運動(dòng)的速度與時(shí)間關(guān)系的公式:V= V0 + a t可以這樣理解:由于加速度a在數值上等于單位時(shí)間內速度的變化量,所以at就是整個(gè)運動(dòng)過(guò)程中速度的變化量;再加上運動(dòng)開(kāi)始時(shí)物體的速度V0,就得到t時(shí)刻物體的速度V。
4、例題
例題1、汽車(chē)以40 km/h的速度勻速行駛,現以0.6 m/s2的加速度加速,10s后速度能達到多少?加速后經(jīng)過(guò)多長(cháng)汽車(chē)的速度達到80 km/h?
例題2、某汽車(chē)在某路面緊急剎車(chē)時(shí),加速度的大小是6 m/s2,如果必須在2s內停下,汽車(chē)的行駛速度最高不能超過(guò)多少?如果汽車(chē)以最高允許速度行駛,必須在1.5s內停下, 汽車(chē)剎車(chē)勻減速運動(dòng)加速度至少多大?
分析:我們研究的是汽車(chē)從開(kāi)始剎車(chē)到停止運動(dòng)這個(gè)過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中,汽車(chē)做勻減速運動(dòng),加速度的大小是6 m/s2。由于是減速運動(dòng),加速度的方向與速度方向相反,如果設汽車(chē)運動(dòng)的方向為正,則汽車(chē)的加速度方向為負,我們把它記為a = 一6 m/s2。這個(gè)過(guò)程的t時(shí)刻末速度V是0,初速度就是我們所求的最高允許速度,記為V0,它是這題所求的“最高速度”。過(guò)程的持續時(shí)間為t=2s
學(xué)生回答:因為加速度
a = ,所以V =a t
V—V0= a t
V—V0= a t
V= V0 + a t
學(xué)生回答:因為勻變速直線(xiàn)運動(dòng)的v-t圖象是一條傾斜的直線(xiàn),所以v與t是線(xiàn)性關(guān)系,或者說(shuō)v是t的一次函數,應符合y = k x + b 的形式。其中是圖線(xiàn)的斜率,在數值上等于勻變速直線(xiàn)運動(dòng)的加速度a,b是縱軸上的截距,在數值上等于勻變速直線(xiàn)運動(dòng)的初速度V0,所以V= V0 + a t
同學(xué)們思考3-5分鐘,
讓一位同學(xué)說(shuō)說(shuō)自己的思路。其他同學(xué)糾正,補充。
讓同學(xué)計算。
展示某同學(xué)的解題,讓其他同學(xué)點(diǎn)評。
解:初速度V0= 40 km/h = 11 m/s,加速度a = 0.6 m/s2,時(shí)間t=10 s。
10s后的速度為V= V0 + a t
= 11 m/s + 0.6 m/s2×10s
= 17 m/s = 62 km/h
由V= V0 + a t得
同學(xué)們思考3-5分鐘,
讓一位同學(xué)說(shuō)說(shuō)自己的思路。其他同學(xué)糾正,補充。
讓同學(xué)計算。
展示某同學(xué)的解題,讓其他同學(xué)點(diǎn)評。
解:根據V= V0 + a t,有
V0 = V — a t
= 0 — (—6m/s2)×2s
= 43 km/h
汽車(chē)的速度不能超過(guò)43 km/h
根據V= V0 + a t,有
汽車(chē)剎車(chē)勻減速運動(dòng)加速度至少9m/s2
注意同一方向上的矢量運算,要先規定正方向,然后確定各物理量的正負(凡與規定正方向的方向相同為正,凡與規定正方向的方向相反為負。)然后代入V-t的關(guān)系式運算。
五、 堂小結
六、利用V-t圖 象得出勻速直線(xiàn)運動(dòng)和勻變速直線(xiàn)運動(dòng)的特點(diǎn)。
七、并進(jìn)一步利用V-t圖推導出勻變速直線(xiàn)運動(dòng)的速度和時(shí)間的關(guān)系式。
布置作業(yè)
。1)請學(xué)生后探討本第3 9頁(yè),“說(shuō)一說(shuō)”
。2)請學(xué)生后探討本第39頁(yè)“問(wèn)題與練習”中的1~4題。
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