人教版 (2019)必修 第一册3 位置变化快慢的描述——速度公开课教案

这是一份人教版 (2019)必修 第一册3 位置变化快慢的描述——速度公开课教案，共13页。教案主要包含了速度，平均速度和瞬时速度，速度—时间图像等内容，欢迎下载使用。

人教版高中物理必修1教学设计

课题
位置变化快慢的描述——速度
单元
1
学科
物理
年级
高一
学习
目标
知识与技能
1．理解物体运动的速度概念．知道速度的意义、公式、符号、单位、矢量性。
2．理解平均速度的意义，会用公式计算物体运动的平均速度，认识各种仪表中的速度。
3．理解瞬时速度的意义，会用公式计算物体运动的瞬时速度，
4．能区别质点的平均速度和瞬时速度等概念。
5．知道速度和速率以及它们的区别。
过程与方法
1．通过描述方法的探索，体会如何描述一个有特点的物理量，体会科学的方法，体验用比值定义物理量的方法。
2．同时通过实际体验感知速度的意义和应用。
3．让学生在活动中加深对平均速度的理解．通过生活中的实例说明平均速度的局限性。
4．让学生在相互交流中逐渐领会瞬时速度与平均速度的关系，同时初步领略极限的思想并初步领会数学与物理相结合的方法，进而直接给出瞬时速度的定义。
5．会通过仪表读数，判断不同速度或变速度。
情感态度与价值观
1．通过介绍或学习各种工具的速度，去感知科学的价值和应用。
2．了解从平均速度求瞬时速度的思想方法，体会数学与物理间的关系。
3．培养学生认识事物的规律：由简单到复杂．培养学生抽象思维能力。
4．培养对科学的兴趣，坚定学习思考探索的信念。
重点
速度、瞬时速度、平均速度三个概念，及三个概念之间的联系。
难点
对瞬时速度的理解。

教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
出示图片
生活和科学研究中经常需要知道物体运动的快慢和方向，不同的运动，快慢程度并不相同。
你还记得龟兔赛跑的故事吗？谁赢了，输赢判断依据是什么？
初中所学的速度与高中所学的速度完全相同吗？

回忆初中学过的比较物体运动的快慢的方法



温故而知新，通过提问的方式引发学生的思考提高学生学习的兴趣

讲授新课
一、速度
1、比较物体运动快慢的方法
（1）相同时间比较位移
出示动画：小车的运动
教师总结：相同时间内，位移越大，物体运动越快
（2）相同位移比较时间
出示动画：小车的运动
教师总结：相同的位移，所用时间越短的物体运动的越快
思考讨论：如果时间和位移都不同，怎样比较物体运动快慢呢？
用单位时间内的位移来比较物体运动快慢。
2、速度
（1）定义：物理学中用位移与发生这段位移所用时间之比表示物体运动的快慢，这就是速度。
（2）定义式：v=Δx/Δt
v表示速度 ； Δx表示物体在Δt 内的位移
（3）单位：米每秒(m/s)、千米每时(km/h)、厘米每秒(cm/s)等。
（4）物理意义：描述物体运动快慢的物理量
速度大小在数值上等于单位时间内物体位移的大小；速度的方向是物体运动的方向。
（5）速度是矢量，它既有大小，又有方向。
v的方向是由对应Δt时间内位移Δx的方向决定，正号表示与规定的正方向相同，负号表示与规定的正方向相反 。
针对练习
1、说出下面速度方向并比较大小
v1=4m/s v2=20km/h v3=-9m/s
解答：v1=4m/s和v2=20km/h 方向与规定正方向相同
v3=-9m/s 方向与规定正方向相反
v1 注意：矢量的正负号仅表示方向，比较大小取绝对值，绝对值大的速度大。
二、平均速度和瞬时速度
1、 平均速度
（1）定义：物体运动的位移与发生这个位移所用的时间的比值，叫做平均速度。
（2）定义式:

（3）物理意义
粗略地描述了物体运动快慢程度和方向；平均速度大，物体运动快，反之慢。
（4）平均速度是矢量，方向由位移的方向决定，它的大小表示这段时间内运动的快慢。
注意：①平均速度必须指明那段时间或哪段位移。
②平均速度不考虑运动过程的细节问题,只考虑初末位置及整个过程的运动时间问题。
③平均速率不是平均速度的大小，平均速率等于路程与时间的比值；平均速度大小一般不等于平均速率。
针对练习
1．在2008年北京奥运会中，牙买加选手博尔特在男子100m和200m决赛中分别以9.69 s和19.30s的成绩破两项世界纪录，获得两枚金牌．则他在100 m决赛中的平均速度约为________m/s，在200 m决赛中的平均速率约为________ m/s。(结果均保留四位有效数字)
【答案】10.32 10.36
【详解】
[1]100 m决赛中的平均速度为

[2]在200 m决赛中的平均速率为

思考讨论：平均速度描述物体在一段时间内运动的平均快慢程度及方向。那么，怎样描述物体在某一时刻运动的快慢和方向呢？
出示图片
参考答案：可用时刻 t 到 t ＋Δt 一小段时间内的平均速度：

来代替时刻 t 物体的速度，Δt 越小，运动快慢的差异就越小。当 Δt 非常非常小时，运动快慢的差异可以忽略不计，就可认为是t时刻的速度。
2、瞬时速度
（1）定义：物体经过某一位置或在某一时刻的运动快慢程度就是瞬时速度。
（2）瞬时速度精确地描述了物体运动的快慢。
（3）匀速直线运动是瞬时速度保持不变的运动。在匀速直线运动中，平均速度与瞬时速度相等。
（4）速率：瞬时速度的大小通常叫作速率。
出示图片：汽车速度计
汽车速度计不能显示车辆运动的方向，它的示数实际是汽车的速率。
注意:日常生活中说到的“速度”，有时是指速率，要根据上下文判断。
针对练习
1．高速公路“区间测速”的原理是通过测量车辆经过两个监控点之间的时间来判断是否超速.如图所示为某一20km路段的区间测速标志，该路段限速120km/h．则

A．“20km”指位移
B．“20km”指路程
C．车辆过此路段瞬时速度为120km/h
D．车辆过此路段用时15min属超速
【答案】B
2．以下关于速度概念的说法正确的是（ ）
A．子弹以900m/s的速度从枪口射出，指的是平均速度
B．汽车在乡村公路上的行驶速度约为30km/h，指的是平均速度
C．某城区道路汽车的限速为40km/h，指的是平均速度
D．比较汽车和动车从宜昌开往武汉的行驶快慢，应比较它们的瞬时速度
【答案】B
3．为提高百米赛跑运动员的成绩，教练员分析了运动员跑百米全程的录像带，测得运动员在前7 s内跑了61 m，7 s末到7.1 s末跑了0.92 m，跑到终点共用10.8 s，则下列说法不正确的是(　　)
A．运动员在百米赛跑全过程的平均速度是9.26 m/s
B．运动员在前7 s的平均速度是8.71 m/s
C．运动员在7 s末的瞬时速度约为9.2 m/s
D．运动员在第7 s内的平均速度是9.2 m/s
【答案】D
实验 测量纸带的平均速度和瞬时速度
1、测量平均速度
（1）实验器材：打点计时器、刻度尺、电源、纸带等。
出示图片：打点计时器
（2）实验步骤
①固定计时器并穿好纸带。
②启动电源，拉纸带，纸带上就打出一行小点随后立即关电源
③取下纸带，从能够看得清的某个点开始，往后数出若干个点，如果共有n个点，那么n个点的间隔数为n－1个，则纸带的运动时间Δt＝(n－1) ×0.02 s
④用刻度尺测量出从开始计数的点到最后一个计数点间的距离Δx .
⑤利用公式v＝Δx/Δt计算出纸带在这段时间内的平均速度。
（3）数据处理
①在图中选取纸带上一点为起始点 0，后面每 5 个点取一个计数点，
分别用数字 1，2，3，… 标出这些计数点；

②测量各计数点到起始点 0 的距离 x，记录在表 1 中；
③计算两相邻计数点间的位移 Δx，同时记录对应的时间 Δt；
④ 根据 Δx 和 Δt 计算纸带在相邻计数点间的平均速度 v。
位置
1
2
3
4
…
Δx/m
0.032
0.092
0.155
0.217

Δt/s
0.1
0.1
0.1
0.1

v/（m·s-1）

0.32
0.92
1.55
2.17

2、测量瞬时速度
(1)某点瞬时速度的测量：利用v＝Δx/Δt，其中Δx为包含待测点的较近的一段距离.

计算每隔 0.06 s 的平均速度纸带示意图
说明：D、F两点间距离过小，测量误差会增大。所以，实际测量中要根据需要及所用仪器的情况，在要测量的点附近选取合适的位移和时间。计算实验中纸带上各计数点的瞬时速度。每隔 0.06 s 计算一次速度。
（2）数据处理
①从纸带起始点 0 算起，后面每 3 个点取一个计数点；
②测量各计数点到起始点 0 的距离 x，记录在表 2 中；
③计算两相邻计数点间的位移 Δx，同时记录对应的时间 Δt；
④根据 Δx 和 Δt 算出的速度值就可以代表在 Δx 这一区间内任意一点的瞬时速度。将算出的各计数点的速度值记录在表中。
手拉纸带各计数点的瞬时速度
位置
1
2
3
4
…
Δx/m
0.018
0.053
0.092
0.132

Δt/s
0.06
0.06
0.06
0.06

v/（m·s-1）
0.30
0.88
1.53
2.2

三、速度—时间图像
1、图像特点：直观
2、作图步骤：
（1）建立坐标系：以时间 t 为横轴，速度 v 为纵轴
（2）描点
（3）用平滑的曲线连起来

速度—时间图像或 v-t 图像
针对练习
质点做直线运动，其s-t关系如图所示，质点在0～20 s内的平均速度大小为_______m/s，质点在___________时的瞬时速度等于它在6～20 s内的平均速度。

答案：0.8；10 s和14 s
解析：由s-t图像可知，在0～20 s内，质点位移的大小为16 m，故平均速度为 v= Δs/ Δt =16/20m/s=0.8 m/s.图像的斜率代表速度，连接6 s、20 s两个时刻对应图像的点，左右平移，与图像相切位置对应的横坐标就是与6～20 s内平均速度相等的时刻，可知10s和14s时的瞬时速度等于它在6～20 s内的平均速度.
拓展学习 借助传感器与计算机测速度
用“位移传感器”把物体运动的位移、时间转换成电信号，经过计算机的处理，可以立刻在屏幕上显示物体运动的速度，自动绘制出物体运动的v-t图像。这样，同学们就可以用更多的时间和精力对物理过程进行分析。
出示图片：实验室用位移传感器测速度的装置
阅读拓展学习了解两种位移传感器测速度的原理
课堂练习
1一辆小车沿一条直线运动，车上放着盛水的滴漏，滴漏距离地面很近，每隔2.0s滴一滴水，水在车行驶的路面上留下水滴的痕迹如图所示，图中还放着一把刻度尺，其零刻度线与O点对齐，若从滴下水滴O开始计时，则当滴下水滴G时，小车运动的时间为________s，AH段的平均速度为________ （计算结果保留3位有效数字）。

【答案】14. 2.14
【详解】
[1]．从滴下水滴O到滴下水滴G共有7个时间间隔，又每个时间间隔为2.0s，则总时间为14.0s；
[2]．AH段的位移为 ，小车经过AH段的时间为 ，根据平均速度的公式得AH段的平均速度为

2.．在平直的公路上，汽车启动后在第10s末，速度表的指针指在如图所示的位置，前10s内汽车运动的距离为150m．下列说法中正确的是（　 　）

A．第10 s末汽车的瞬时速度是70 m/s
B．第10 s末汽车的瞬时速度是70 km/h
C．前10 s内汽车的平均速度是15 m/s
D．前10 s内汽车的平均速度是35 m/s
【答案】BC
3.如图所示，某赛车手在一次野外训练中，先用地图计算出出发地A和目的地B的直线距离为9km，实际从A运动到B用时5min，赛车上的里程表指示的里程数增加了15km当他经过路标C时，车内速度计指示的示数为 ，那么可以确定的是（　　）

A．整个过程中赛车的平均速度为
B．整个过程中赛车的平均速度为
C．赛车经过路标C时的瞬时速度大小为
D．赛车经过路标C时速度方向为由A指向B
【答案】BC
4、为了使公路交通有序、安全，路旁立了许多交通标志。如图所示，甲图是限速标志，表示允许行驶的最大速度是 ；乙图是路线指示标志，表示到杭州还有100km。上述两个数据的物理意义是（　　）

A． 是平均速度，100km是位移
B． 是平均速度，100km是路程
C． 是瞬时速度，100km是位移
D． 是瞬时速度，100km是路程
【答案】D
拓展提高
1一辆汽车沿直线单向运动，先以15m/s的速度驶完全程的四分之三，剩下的路程以20m/s的速度行驶，则汽车驶完全程的平均速度大小为（）
A．16m/s B．16.3m/s C．17.5m/s D．18.8m/s
【答案】A
【详解】
根据公式 可得

，A正确．
2、．用如图所示的计时装置可以近似测出气垫导轨上滑块的瞬时速度。已知固定在滑块上的遮光条的宽度为4.0mm，遮光条经过光电门的遮光时间为0.040s则滑块经过光电门位置时的速度大小为（　　）


A． 0.10m/s B．100m/s
C．4.0m/s D． 0.40m/s
【答案】A
【详解】
由速度定义可知滑块经过光电门时的速度大小为

故选A。
3、下列关于瞬时速度的说法错误的是（　　）
A．瞬时速度是指物体在某一时刻的速度
B．瞬时速度是指物体在某一位置的速度
C．可认为物体在t时刻的瞬时速度等于它在 （ 极短）时间内的平均速度
D．若物体的平均速度为0，则该物体的瞬时速度一定为0
【答案】D



学生记忆并注意与初中的不同点




学生思考讨论
回答



学生记忆并掌握速度的定义、单位、物理意义、 v的方向








学生练习










学生记忆并理解平均速度及其物理意义，平均速率等于路程与时间的比值，平均速度大小一般不等于平均速率。









学生练习




学生思考讨论：怎样描述物体在某一时刻运动的快慢和方向







学生记忆并掌握瞬时速度的有关知识，知道瞬时速度的大小通常叫作速率。










学生阅读实验步骤并动手操作

















学生测量并计算平均速度











理解计算瞬时速度的思想











学生测量并计算瞬时速度完成表格















学生动手画出速度—时间图像













学生练习










学生阅读课文
了解两种位移传感器测速度的原理









学生练习















让学生清楚认识高中阶段不再是路程而是位移




引出速度概念




只有牢固掌握基础知识才能灵活运用。










掌握速度正负号的意义以及速度大小的比较








掌握基础知识才能灵活运用。
















巩固平均速率和平均速度的区别



锻炼学生的逻辑思维能力，掌握计算瞬时速度的思想方法








掌握基础知识才能灵活运用。














锻炼学生的动手能力


















掌握利用纸带计算平均速度的方法










锻炼学生的逻辑思维能力











掌握利用纸带计算瞬时速度的方法















掌握画速度—时间图像的方法锻炼学生的动手能力












巩固平均速度和瞬时速度









锻炼学生的自学能力











巩固所学的知识
















课堂小结
1、物理学中用位移与发生这段位移所用时间之比表示物体速度2、速度是矢量，它既有大小，又有方向。 v的方向是由对应Δt时间内位移Δx的方向决定
3、平均速度：粗略地描述了物体运动快慢程度和方向
4、瞬时速度精确地描述了物体运动的快慢和方向
5、测量纸带的平均速度和瞬时速度
6、速度—时间图像
梳理自己本节所学知识进行交流
根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。
板书
一、速度
1、比较物体运动快慢的方法：相同时间比较位移；相同位移比较时间
2、物理学中用位移与发生这段位移所用时间之比表示物体的速度
速度是矢量，它既有大小，又有方向。 v的方向是由对应Δt时间内位移Δx的方向决定
二、平均速度和瞬时速度
2．速度与速率
(1)平均速度和瞬时速度

平均速度
瞬时速度
物理意义
粗略描述某段时间内(或某段位移上)物体运动的平均快慢程度
精确描述某一时刻(或某一位置)物体运动的快慢程度
大小
位移与所用时间之比
当时间间隔非常小时，平均速度等于瞬时速度
方向
与位移的方向相同
沿轨迹上该点的切线且指向前进的方向

(2)速率：物体运动的瞬时速度的大小．
(3)平均速率：物体运动的路程与时间的比值．
三、速度—时间图像
1、图像特点：直观
2、作图步骤：
（1）建立坐标系：以时间 t 为横轴，速度 v 为纵轴
（2）描点
（3）用平滑的曲线连起来