高中物理人教版 (2019)必修 第一册3 位置变化快慢的描述——速度集体备课教学设计及反思

集体备课教案——1.1 质点 参考系（教案）

课型：新授课

一、核心素养

物理观念：能从多角度理解匀变速运动的概念，并能熟练应用解决问题；

科学思维：能熟练应用v-t图象和数学公式表达物理规律和相关计算。

科学探究：会根据v-t图象分析得出匀变速运动的规律且会应用。

科学态度和责任：能用物理语言表达物理规律，激发探索和创新的欲望。

二、教学目标

1.知道匀速直线运动 图象。

2.知道匀变速直线运动的 图象,概念和特点。

3.掌握匀变速直线运动的速度与时间关系的公式v = v0 + at,并会应用它进行计算。

三、教学重点及难点

1.匀变速直线运动的图象,概念和特点。

2. 匀变速直线运动的速度与时间关系的公式v = v0 + at,并会应用它进行计算

3.应用图象推导出匀变速直线运动的速度与时间关系的公式v = v0 + at。

四、新课教学

1.引入

引入：自然界中，物体的运动的情况是复杂多变的，运动是多种多样的，初中学到的匀速直线运动只是速度不变的最简单的一种运动，而更多的，则是变速运动的存在。这一节课中，我们将学到另外的一种简单的运动模型—匀变速直线运动模型。

复习：观察下图，描述两个图像的运动规律：

学生回答：图一是匀速直线运动，图二是变速直线运动

引导得出：

1.匀速直线运动的速度大小和方向都不变。

  变速运动的速度随着时间的变化而变化。

2.进一步分析图像，引导学生得出：

每隔相等的时间，速度的增加量是相等的。所以无论Δt选在什么区间，对应的速度v的变化量△v与时间t变化量△t之比Δv/Δt是一样的，即这是一种加速度不随时间(时间间隔)改变的直线运动。

2.新知探究

知识点1—匀变速直线运动

一、观察下图你发现了什么？

引导学生分析v-t图像。

教师总结：

无论Δt选在什么区间，对应的速度的变化量Δv 与时间的变化量Δt 之比都是一样的，即物体运动的加速度保持不变。所以，实验中小车的运动是加速度不变的运动。

1、定义：沿着一条直线，且加速度不变的运动，叫作匀变速直线运动，匀变速直线运动的v-t 图像是一条倾斜的直线。

匀变速直线运动

图像1和2都属于匀变速直线运动，但它们变化的趋势不同，图像1速度在均匀————图像2速度在均匀——————。

答案：增加；减少。

知识点2—v与t的关系

结合图像分析，除了图像能描述之外，还可以用公式来描述速度与时间的关系。

初始时刻t1=0，v0为初速，t时刻速度为v，

则          联立以上两式可得：

1.表达式：                     ①

若初速     则有：           ②

学生思考回答：①式能否说vt与t成正比？     ②式呢？

理解：

①明确式中各物理量的意义。

②a t为这段时间内速度的增量，（可结合v-t图分析）也可以用来求解Δv.

③上式为矢量表达式，应用时要规定正方向，常以v0为正方向，若a>0，为加速，a<0，为减速。（此处可以进一步明确若物体反向加速，性质同正向减速）

五、课后练习

1.选择题（多选已经在题号前标出，未表明的是单选）

1．如图所示，一汽车装备了具有“全力自动刹车”功能的城市安全系统，系统以50 Hz的频率监视前方的交通状况。当车速v≤32.4 km/h、且与前方静止的障碍物之间的距离接近安全距离时，如果司机未采取制动措施，系统就会立即启动“全力自动刹车”，使汽车避免与障碍物相撞。在上述条件下，若该车在不同路况下的“全力自动刹车”的加速度大小取3～6 m/s2之间的某一值，则“全力自动刹车”的最长时间为(　B　)

A．10.8 s　　 B．3 s

C．5.4 s　　 D．1.5 s

解析：32.4 km/h＝9 m/s，由t＝＝ s＝3 s。故选B。

2．如图所示为某质点的v－t图像，下列说法正确的是(　D　)

A．在0～6 s内，质点做匀变速直线运动

B．在6～10 s内，质点处于静止状态

C．在4 s末，质点向相反方向运动

D．在t＝12 s末，质点的加速度为－1 m/s2

解析：质点在0～4 s内做加速度为1.5 m/s2的匀加速直线运动，在4～6 s内做加速度为－1 m/s2的匀减速直线运动，在0～6 s内加速度发生变化，故不能说质点做匀变速直线运动；在6～10 s内做匀速直线运动；在0～14 s内图线始终在t轴上方，运动方向不变；在10～14 s内做加速度为－1 m/s2的匀减速直线运动，综上所述只有D选项正确。

3．(多选)随着汽车不断普及，对于安全驾驶的要求越来越高。路考是驾照考试的指定科目，路考中有一项是定点停车，如图所示是路考过程中某辆车运动的速度图像，由图像得到的正确结果是(　　)

A．0～1 s内的加速度是2 m/s2

B．1～2 s内汽车处于静止状态

C．0～1 s内的加速度大于2～4 s内的加速度

D．0～1 s内的运动方向与2～4 s内的运动方向相反

AC　[在0～1 s内a＝＝2 m/s2，故A正确；1～2 s内汽车做匀速直线运动，故B错误；速度图像中斜率表示加速度，由图像可知，0～1 s内的加速度大于2～4 s内的加速度，故C正确；速度的正负表示方向，0～1 s内的运动方向与2～4 s内的运动方向相同，故D错误。]

4．一物体沿竖直方向运动，以竖直向上为正方向，其运动的v­t图像如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．物体0～1 s内做匀加速直线运动

B．物体2～3 s内向下运动

C．物体0～1 s内的加速度方向与2～3 s内的加速度方向相反

D．物体0～1 s内的平均速度与2～3 s内的平均速度相等

C　[根据v­t图像的切线斜率表示加速度，知物体0～1 s内做加速度减小的变加速直线运动，故A错误；物体的速度一直为正，说明物体一直向上运动，故B错误；v­t图像的切线斜率的正负表示加速度方向，可知，物体0～1 s内的加速度方向与2～3 s内的加速度方向相反，故C正确；根据v­t图像与t轴围成图形的面积表示位移，知物体在0～1 s内的位移大于它在2～3 s内的位移，所用时间相等，则物体在0～1 s内的平均速度大于2～3 s内的平均速度，故D错误。]

5．如图所示，两光滑斜面在B处连接，小球从A处由静止释放，经过B、C两点时速度大小分别为3 m/s和4 m/s，运动时间tAB＝2tBC。设球经过B点前后速度大小不变，则小球在AB、BC段的加速度大小之比为(　A　)

A．3︰2　　 B．6︰1

C．2︰3　　 D．3︰1

解析：根据a＝得a1︰a2＝︰＝3︰2。

6．(多选)如图所示为直升机由地面垂直起飞过程的v－t图像，则关于飞机的运动，下列说法正确的是(　CD　)

A．5～15 s内飞机在空中处于悬停状态

B．15～20 s内飞机匀减速下降

C．20 s内飞机上升的高度最大

D．20 s时飞机的加速度不为零

解析：由图线可知，5～15 s内飞机匀速向上运动，故A错误；15～20 s内飞机匀减速向上运动，故B错误；20 s时，速度由正值变为负值，表明飞机从20 s时从上升变为下降，则20 s时上升的高度最大，故C正确；20 s时飞机加速度不为零，故D正确。

7．(多选)四个质点做直线运动，它们的速度图像分别如图所示，在2 s末能回到出发点的是(　AD　)

解析：质点A在0～2 s内的位移x1＝0，即物体在2 s末回到出发点。故A正确；质点B在0～2 s内的位移x2＝1 m，即物体在2 s末不能回到出发点。故B错误；质点C在0～2 s内的位移x3＝1 m，即物体在2 s末不能回到出发点。故C错误；质点D在0～2 s内的位移x4＝0，即物体在2 s末回到出发点。故D正确。故选A、D。

8．(多选)一物体做匀变速直线运动，某时刻速度的大小为4 m/s，1 s后速度大小为10 m/s。在这一过程中(　BD　)

A．物体一定向一个方向运动

B．物体的运动方向可能发生改变

C．加速度大小可能小于4 m/s2

D．加速度大小可能大于10 m/s2

解析：物体做匀变速直线运动，题中只告诉了物体在某时刻速度的大小为4 m/s，可能和10 m/s的速度同向，也可能反向，所以B正确，A错误；已知条件中涉及时间和速度的大小，可求加速度，有两种可能：以初始时刻的速度方向为正方向，当物体做匀加速运动时，v＝10 m/s，a＝＝6 m/s2，当物体做匀减速运动时，v＝－10 m/s，a＝＝－14m/s2，故C错误，D正确。

9．卡车原来以10 m/s的速度在平直公路上匀速行驶，因为路口出现红灯，司机从较远的地方开始刹车，使卡车匀减速前进，当车减速到2 m/s时，交通灯转为绿灯，司机当即放开刹车，开始做匀加速运动，并且只用了减速过程一半的时间卡车就加速到原来的速度，从开始刹车到恢复原速的过程用了12 s。求：

(1)减速与加速过程中的加速度；

(2)开始刹车后2 s末及10 s末的瞬时速度。

答案　(1)－1 m/s2　2 m/s2　(2)8 m/s　6 m/s

解析　(1)卡车先做匀减速直线运动，再做匀加速直线运动，其运动简图如图所示，

设卡车从A点开始减速，则vA＝10 m/s，

用t1时间到达B点，从B点又开始加速，用t2时间到达C点，则vB＝2 m/s，vC＝10 m/s，

且t2＝t1，t1＋t2＝12 s，可得t1＝8 s，t2＝4 s，

由v＝v0＋at得，

在AB段，vB＝vA＋a1t1，

在BC段，vC＝vB＋a2t2，

联立并代入数据，解得a1＝－1 m/s2，a2＝2 m/s2。

(2)2 s末的速度v1＝vA＋a1t′＝10 m/s－1×2 m/s＝8 m/s，

10 s末的速度v2＝vB＋a2t″＝2 m/s＋2×(10－8) m/s＝6 m/s。