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111 1.3 運動快慢的描述—速度 ★新課標(biāo)要求 （一）知識與技能 l、了解如何描述運動的快慢和方向。 2、知道速度的意義、公式、符號、單位。 3、能區(qū)別質(zhì)點的平均速度和瞬時速度等概念。 4、知道速度和速率的區(qū)別。 5、會計算質(zhì)點的平均速度，認(rèn)識各種儀表中的速度。 6、知道速度是矢量，平均速度的意義。 （二）過程與方法 1、通過描述方法的探索，體會如何描述一個有特點的物理量，體會科學(xué)的方法。 2、同時通過實際體驗感知速度的意義和應(yīng)用。 3、會通過儀表讀數(shù)，判斷不同速度或變速度。 （三）情感、態(tài)度與價值觀 1、通過介紹或?qū)W習(xí)各種工具的速度，去感知科學(xué)的價值和應(yīng)用。 2、培養(yǎng)對科學(xué)的興趣，堅定學(xué)習(xí)思考探索的信念。 ★教學(xué)重點 速度、瞬時速度、平均速度三個概念，及三個概念之間的聯(lián)系。 ★教學(xué)難點 對瞬時速度的理解。 ★教學(xué)方法 教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生自主閱讀、思考，討論、交流學(xué)習(xí)成果。 ★教學(xué)過程 （一）引入新課 教師提問：為了描述物體的運動，我們已經(jīng)進(jìn)行了兩節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)了描述運動的幾個概念，大家還記得是哪幾個概念？ 學(xué)生回答：質(zhì)點、參考系、坐標(biāo)系；時間、時刻、位移和路程。 教師提問：當(dāng)物體做直線運動時，我們是什么方法描述物體位移的？ 學(xué)生回答：用坐標(biāo)系。在坐標(biāo)系中，與某一時刻t1對應(yīng)的點x1，表示t1時刻物體的位置，與另一時刻t2對應(yīng)的點x2，表示t2時刻物體的位置，則，就表示從t1到t2這段時間內(nèi)的位移. 教師提問：我們已經(jīng)知道位移是描述物體位置變化的物理量，能不能說，物體的位移越大，物體運動得就越快？ 學(xué)生活動：學(xué)生討論后回答，不能。因為物體的位移與運動的時間有關(guān)。 教師提問：那么，如何來描述物體運動的快慢？ 教師活動：指導(dǎo)學(xué)生快速閱讀教材中的黑體字標(biāo)題，提出問題：要描述物體運動的快慢，本節(jié)課將會學(xué)到那些概念（物理量）？ 學(xué)生活動：通過閱讀、思考，對本節(jié)涉及的概念有個總體印象，知道這些概念都是為了描述物體運動的快慢而引入的，要研究物體運動的快慢還要學(xué)好這些基本概念。 （二）進(jìn)行新課 1、對“坐標(biāo)與坐標(biāo)的變化量”的學(xué)習(xí) 教師活動：指導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)閱讀“坐標(biāo)與坐標(biāo)的變化量”一部分，同時提出問題： 1、以你騎自行車上學(xué)為例，假設(shè)你經(jīng)過的某短路時平直的，你能說明“坐標(biāo)”與“坐標(biāo)的變化量”有何不同，又有何聯(lián)系？ 2、觀察圖1.3-1，用數(shù)軸表示坐標(biāo)與坐標(biāo)的變化量，能否用數(shù)軸表示時間的變化量？ 3、教材17頁上“思考與討論”中的兩個問題應(yīng)怎樣回答？ 學(xué)生活動：學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，自主閱讀，積極思考，然后每四人一組展開討論，每組選出代表，發(fā)表見解，提出問題。 教師活動：幫助總結(jié)并回答學(xué)生的提問。 2、對“速度”概念的學(xué)習(xí) 教師活動：指導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)閱讀“速度”一部分，同時提出問題： 1、比較物體運動的快慢，可以有哪些方法？結(jié)合你身邊的實例加以說明。 2、什么是速度？為什么用速度就可以描述物體運動的快慢？ 3、表示速度的單位有哪些？它是矢量還是標(biāo)量？ 學(xué)生活動：學(xué)生就老師提出的問題去閱讀教材，尋求答案；然后四人一組交流討論，初步建立起速度的概念。 教師提問：對于同一個物體，在某一段時間內(nèi)，運動的快慢也不是每時每刻都一樣。我們用公式計算出的速度，能否精確描述物體在任一時刻運動的快慢？ 學(xué)生活動：思考老師提出的問題，討論后得出結(jié)論：不能。因為，只能反應(yīng)一段時間內(nèi)物體運動的快慢？ 教師提問：怎樣精確描述物體在任一時刻運動的快慢呢？ 2、對“平均速度和瞬時速度”概念的學(xué)習(xí) 教師活動：指導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)閱讀“平均速度和瞬時速度、速度和速率”兩部分，同時提出問題：我們?nèi)粘Ｉ钪姓f到的“速度”是指什么？請舉例說明。 學(xué)生活動：學(xué)生就老師提出的問題去閱讀教材，尋求答案；然后四人一組交流討論，選出代表發(fā)表見解。 教師活動：聆聽學(xué)生回答，點評。 教師活動：1、指導(dǎo)學(xué)生觀察圖1.3-2，認(rèn)識汽車速度計的表盤并練習(xí)讀數(shù)。 2、指導(dǎo)學(xué)生觀察18頁表格，了解表格中常見物體的速度； 3、就課本19頁“說一說”中講述的故事，展開討論，回答圖1.3-3中的問題。 學(xué)生活動：思考P20“問題與練習(xí)”第1、2題，討論后回答。 教師活動：聆聽學(xué)生回答，點評。 （三）課堂總結(jié)、點評 這節(jié)課我們重點學(xué)習(xí)了速度、瞬時速度、平均速度三個概念，以及三個概念之間的聯(lián)系。只有掌握好這三個概念及它們之間的聯(lián)系，才能更好的描述物體的運動。對于這三個物理量的掌握，速度和平均速度從定義式上即可解決。速度的大小為，方向為物體運動的方向，也為位移變化的方向。平均速度的大小為，方向沿位移的變化的方向，對平均速度應(yīng)明確是哪段位移或哪段時間內(nèi)的平均速度，時間選取不同時，平均速度往往不一樣，它是對變速運動的粗略描繪。 本節(jié)課的難點是對瞬時速度的理解。它表示物體在某一時刻或通過某一位置時的快慢程度。對它的理解可參考教材中的閱讀材料，對瞬時速度的理解可用“極限”的思想。我們可以把一段變速運動分割成足夠多的小段，使質(zhì)點在每一小段的運動可視為勻速直線運動，這樣在每一小段中計算出的速度反映了質(zhì)點在該時刻（或在該位置）的運動快慢和其運動的方向。在勻速直線運動中，瞬時速度、平均速度和速度相同。 （四）實例探究 ☆對速度的認(rèn)識 ［例1］一門反坦克炮直接瞄準(zhǔn)所要射擊的一輛坦克。射擊后，經(jīng)過t1=0.6 s，在炮臺上 看到炮彈爆炸。經(jīng)過t2=2.1 s，才聽到爆炸的聲音。問坦克離炮臺的距離多遠(yuǎn)？炮彈飛行的水平速度多大？（聲音在空氣中的速度是340 m／s。，空氣阻力不計） 分析：因為光速遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于聲音的速度，所以可以認(rèn)為t1即是炮彈飛行的時間。t2即是炮彈飛行的時間跟聲音從炮彈爆炸點傳到大炮所在地的時間之和。因此聲音傳播的時間是t2 - t1。這樣就可以求出所需的量了。 解：炮彈的射程就是坦克離炮臺的距離x x=v（t2 - t1）=340（2.1-0.6）=510 m 所以，炮彈的飛行速度。m／s =850 m／s ☆平均速度與瞬時速度的應(yīng)用 ［例2］下列說法中正確的是（ ） A．平均速度就是速度的平均值 B．瞬時速率是指瞬時速度的大小 C．火車以速度v經(jīng)過某一段路，v是指瞬時速度 D．子彈以速度v從槍口射，v是平均速度 分析：根據(jù)平均速度和瞬時速度的定義進(jìn)行判斷。 解：平均速度不是速度平均值；瞬時速率就是瞬時速度的大?。换疖囈运俣葀經(jīng)過某一段路，v是指在這段路上的平均速度，子彈以速度v從槍口射出，v是指出槍口時的瞬時速度。 答案B ［例3］某同學(xué)星期日沿平直的公路從學(xué)校所在地騎自行車先后到甲、乙兩位同學(xué)家去拜訪他們，位移時間圖象如圖1所示。試描述他的運動過程，在圖2中畫出他的速度時間圖象。 解析（上午）9時，他從學(xué)校出發(fā)，騎車l h到達(dá)甲同學(xué)家，速度v1＝15km／h；在甲同學(xué)家停留1h；11時從甲同學(xué)家出發(fā)，12時到達(dá)乙同學(xué)家，速度v2=15 km／h；在乙同學(xué)家也停留l h；（下午13 時返回，騎車l h，速度v3=30km／h；14 h 時回到學(xué)校。 取出發(fā)時運動方向為正方向，則為v1、 v2為正，v3為負(fù)；10~11時、12~13時速度為0；據(jù)此作v-t圖，如圖2所示。 ☆速度與速率的區(qū)別及應(yīng)用 ［例4］下列對各種速率和速度的說法中，正確的是（ ） A．平均速率就是平均速度 B．瞬時速率是指瞬時速度的大小 C．勻速運動中任意一段時間內(nèi)的平均速度都等于其任一時刻的瞬時速度 D．勻速直線運動中任何一段時間內(nèi)的平均速度都相等 解析 平均速度指運動的位移與所用時間的比值，是矢量，方向為位移方向，平均速率指運動的路程與時間的比值，是標(biāo)量，沒有方向，所以不能用平均速率表示平均速度的大小，而瞬時速度的大小可用瞬時速率表示，勻速運動是速度不變的運動，任何一段時間內(nèi)的平均速度都相等，且等于任一時刻的瞬時速度。 答案BCD ★課余作業(yè) 1、書面完成P20“問題與練習(xí)”第3題。 2、閱讀教材P19“STS”《速度與社會》短文，寫出自己的感想，并在小組中交流。 ★“問題與練習(xí)”（P20）參考答案 1、（1）9.461015 m （2）1.33108 s 2、（1）前1s的平均速度為9 m/s；前2 s的平均速度為8 m/s；前3 s的平均速度為7 m/s； 前4 s的平均速度為6 m/s；全程的平均速度為5 m/s；9 m/s最接近于汽車關(guān)閉油門時的瞬時速度，它比瞬時速度要小 （2）最后1s的平均速度為1 m/s；末速度是0 3、（1）T107列車由北京西站開出直至到達(dá)聊城站，運行的平均速度是： （2）由聊城站開出直至到達(dá)菏澤站，運行的平均速度是： （3）在9時30分時，列車停于聊城車站，瞬時速度是0 ★教學(xué)體會 本節(jié)學(xué)習(xí)的速度、平均速度、瞬時速度等概念是運動學(xué)的最基本、最重要的概念。深刻理解這些概念的確切含義，弄清它們之間的區(qū)別和聯(lián)系，是進(jìn)一步學(xué)習(xí)運動學(xué)知識的基礎(chǔ)。 初步掌握速度的矢量性、理解其物理含義，教師要引導(dǎo)學(xué)生在閱讀教材的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體實例，積極進(jìn)行討論、加以區(qū)別。 ★資料袋： 你已經(jīng)熟悉，用“速度”可以比較物體運動的快慢程度，并且知道：“在勻速直線運動中，速度在數(shù)值上等于單位時間里通過的路程?！备鶕?jù)這種規(guī)定可知，如果物體在單位時間里通過的路程越長，即速度的數(shù)值越大，物體運動得就越快；反之，如果物體在單位時間里通過的路程越短，即速度的數(shù)值越小，物體運動得就越慢。 假如我們把速度的定義改成：“在勻速直線運動中，速度在數(shù)值上等于通過單位路程所用的時間?！边@樣一改，還能不能用這樣規(guī)定的速度來表示物體運動的快慢呢？按照這一新的規(guī)定，會得出什么結(jié)論呢？日常生活中有沒有這樣的事例呢？ 從道理上講，這樣改動后速度仍然能夠表示物體運動的快慢程度。不過按照這種規(guī)定，物體通過單位路程所用的時間越長，物體運動得就越慢；物體通過單位路程所用的時間越短，物體運動得就越快。例如，在田徑運動會上，甲跑完100 m用了13 s，乙跑完100 m用了16 s，大家都會承認(rèn)甲比乙跑得快。再如，在鐘表里，秒針轉(zhuǎn)一圈用l min，分針轉(zhuǎn)一圈用1 h，時針轉(zhuǎn)一圈用12 h，顯然秒針走得最快，時針走得最慢。 由此可見，速度這個概念由兩個因素決定：一個是時間，一個是與時間對應(yīng)的路程，二者缺一不可。判斷物體運動的快慢程度，應(yīng)兼看這兩個因素，否則就會片面。至于速度的表示法，雖然從原則上講，不論用單位時間里通過的路程，還是用通過單位路程所用的時間，都能夠反映出物體運動的快慢程度，但是在物理學(xué)中我們采用“單位時間里通過的路程”來表示物體運動的快慢程度，這是因為這樣規(guī)定會給我們帶來不少方便，而且已為世人所公認(rèn)。所以，在一般情況下，我們都是按這個規(guī)定來計算速度的。 111