高中物理第一章 运动的描述3 位置变化快慢的描述——速度教学设计及反思

第一章 运动的描述

第3节 位置变化快慢的描述—速度

【教材分析】本节教材要注意与初中速度概念的不同，有以下知识：

1. 速度，定义及单位
2. 平均速度和瞬时速度及速率：概念和区别
3. 测量纸带的平均速度和瞬时速度。
4. 速度-时间图象（v-t图象）：描点法作图象

【教学目标与学科核心素养】

1.                      物理观念：运动观念。
2.                      科学思维：科学推理，瞬时速度。
3.                      科学探究：打点计时器测速度。
4.                      科学态度与责任： 联系实际。

【教学重点难点】

1.重点： 速度的概念。

2.难点： 瞬时速度的概念及测定。

【教学过程】

一、          情景引入（奥运百米比赛视频）

生活和科学研究中经常需要知道物体运动的快慢和方向，你记得初中是怎样描述物体运动的快慢的吗？运动员在比赛中不同时段，运动的快慢一样吗？

二、          教学活动

    任务1:理解速度概念.

问题情景:以下关于运动速度的描述是

A.子弹离开枪口的速度是5OOm/s

B.列车从衢州开往杭州的速度是200 km / h

C.小李骑车可快了，最快可达lOm/s

D.地球绕太阳运动的速度约为30km / s

E.在上班高峰期，6km的车程大约花了1小时，车速只有6km/h

F.雷达信号显示，战斗机正以300m /s的速度向东偏南300方向飞行

问题

1.以上是我们在生活中经常听到的关于速度的说法?你们觉得这些说法间有差异吗? 【认识初中速度概念的局限性.(物理观念)）】

2.上述六个情景，如果你想将它们进行分类，你会分成几类?分类的依据是什么?

3.我们有同学将ACDE,看作一类，BF看作另一类，分类的依据是是否有方向?你认为要更精确地描述运动，速度是否应该有方向?【知道速度与速率的区分.(物理观念)】

4.速度有方向，是矢量，初中速度概念是矢量吗?是否应该把这两个概念进行区分?【 知道高中速度概念与初中速度概念的区别.(物理观念)】

5.速率与速度是高中阶段常用的概念，初中的速度概念在高中其实是什么?

6.描述运动的方向也是重要的，你认为在高中阶段，速度的定义式应是怎样的? 【理解速度概念及矢量性.(物理观念)】

7. 与 的区别有哪些? 的方向由什么决定?

8.前面归类时，有同学对B的归属有不同意见?现在大家能统一起来吗?

教学建议:

    (1)思维引导建议:速度概念对学生并不陌生，学生需要经历从初中“粗略”、“标量”的速度概念向高中“精确”、“矢量”的速度概念转变。通过列举各种速度情景，先让学生根据自己原有的想法进行分

类，就是要暴露学生的前概念和实际问题之间的矛盾，使学生对前概念产生怀疑。教学过程中需要收集各种学生的认识分类，根据知识的发展，对不同类型的选择方案进行讨论。

    (2)教学活动建议:对问题1，可采用独立思考并回答的方式。问题2具有发散性，由学生思考后按照自己的认识分类，教师对学生的各种分类进行板书(符号表示).问题3,4,5在学生在独立思考的基础上回答，教师补充总结。问题6,7,8，让可学生提出自己的观点，教师评价合理性即可。

    任务2:理解平均速度和瞬时速度.

问题情景:校运会上某同学参加100米比赛，如图1所示.

测量某运动员在各个位置的时刻如表2所示.

                          表2

位移/m     0     10     30      50      70    90     100

时刻/s    0.00   1.95   4.45   6.50   8.63   10.85  12.00

 问题

1.在前面分类时，有的同学将ACF和BDE分成两类，也有同学将AC和BDEF,分成两类。分类的依据是什么?为什么分类时会有差异?

2.你认为平均速度和瞬时速度的区别是什么?这两种速度是否可以取消一种?

3.如图1，某同学的比赛成绩恰好是12s，他的速度是多少?

4. v=8.33m/s表示他每一秒都跑了8. 33 m吗?如果不是，那是什么含义呢? 【理解平均速度的含义，会用等效思想计算物体的平均速度。

(物理观念)】

5.如果想知道该运动员冲线时的速度，该如何计算? 【理解瞬时速度的意义，知道平均速度与瞬时速度的区别与联系;(物理观念)】

6.用最后10米的平均速度表示冲线的瞬时速度精确吗?如果想更精确，应该怎么办? 【会用极限思维和近似处理理解并计算瞬时速度.(科学思维)】

7.有了瞬时速度概念后，速率是速度的大小还能够表达得更准确吗?

【理解瞬时速度与速率的区别和联系.(物理观念)】

    教学建议:

   （1）思维引导建议:问题1先让学生根据自己的感觉分类，就是要暴露学生的前概念和实际问题之间的矛盾，使学生产生使速度概念精细化、准确化的需求.问题2是让学生理解不同概念存在的理由，问题3,4,5,6针对平均速度与瞬时速度的理解和计算方法，通过运用等效和极限思想解决问题，问题7引导学生更加清晰认识速率的意义.

    (2)教学活动建议:问题1,2,3,4,6比较简单，可采用学生独立思考并回答的方式。问题5,6具有开放性，且难度大，可在小组讨论的基础上回答，学生相互补充，教师总结观点的方式。

    任务3:用打点计时器测量平均速度和瞬时速度.

   问题情景:选择上节课所打纸带，如图2所示的一条纸带进行研究. 问题

1.纸带上记录了那些信息?【能正确读出纸带上记录的位移和时间

信息(科学探究)】

2.要测量0. 1 s内的平均速度需要测量并记录什么量?【养成尊重测量的原始数据这一实事求是的科学态度(科学态度与责任)】

3.你能计算2,3和4,5间的平均速度吗?时间间隔如何确定?结果是多少?【 能通过纸带测量物体的平均速度(科学探究)】

4.如果想知道3点的瞬时速度，时间间隔应该取多少?为什么?

5.如何计算3点的瞬时速度?结果是多少? 【会选取合理的时间间隔测量物体瞬时速度(科学探究)】

    教学建议:

   （1)思维引导建议:重点引导学生认识计算平均速度的时间间隔是由问题本身决定的(计算哪一段时间的平均速度)，而计算瞬时速度的时间间隔是由瞬时速度的物理意义决定的(时间间隔尽量小).

    (2)实验测量建议:实验操作时要提醒学生打点计时器使用的操作规范，手拉纸带的方向要沿着纸带所在的直线，拉纸带的速度大小要合适.纸带处理时，为了减小测量误差，教师需要引导学生如何合理选取计数点，如何更准确测量两个相邻计数点间的位移。学生拉纸带速度较快，计时点间距较大，可每隔1点选取计数点，也可直接使用计时点;如果拉纸带的速度较慢，计时点间距小，可每隔4点选取一个计数点。

    (3)问题1,2,5可由学生独立完成.问题3和4应在学生分组讨论基础上，师生合作完成.

任务4:画出纸带运动的速度一时间图象。

问题情景:如图3和图4所示。   

问题：

1.我们如何知道测量点之外的那些点的速度?

2.用图象方法处理问题有什么好处?图3上的点你能试着连一下吗?

3.图4是用折线将每个点连接起来，是否合适?该用什么样的线连起来?连接时“顺势”该如何理解?

4.从速度—时间图象能读出哪些信息?  【会通过作图的方法将测量数据转化为直观的图线，知道连线时的“顺势”指作图时受到物理规律的制约，根据图线的特征分析物体的运动情况.(科学探究)】

教学建议:

  (1)思维引导建议:问题3重在引导学生理解画图线时的“顺势而为”其实是体现了规律性，如描点连线时要用平滑的曲线就是因为运动情况不会突变。问题4，其实是一个识图程序与规范的教学过程，引导学生从坐标、物理量、单位、原点、截距与斜率的意义等角度有序分析。   

  (2)教学活动建议:对问题1,2，采用教师提问，学生回答并结合教师讲解.对问题3可由学生分组讨论“折线”连接的问题，提出“曲线”的观点，再在教师的引导下建立“平滑曲线”的观点.问题4具有开放性，可学生独立思考后回答，对学生观点进行补充完善，教师归纳总结。