4. 速度变化快慢的描述——加速度多媒体教学设计及其点评

速度变化快慢的描述——加速度

教学设计思路：

加速度是描述物体运动的重要概念之一，也是连接运动学与动力学的桥梁．加速度的概念，对于刚迈进高中门槛的学生来讲，实在是很抽象．因为在日常生活中，学生更多地只接触到物体运动了多少路程、位移，或物体运动得有多快．而对于速度变化快慢的问题则往往是与速度的概念相混淆的．可以这样说：如果不学物理，人们在头脑中不会自发地形成“加速度”的概念．这也就为本节课的教学设置了一个不小的难度．在以往的教学中，更多的情况是教师直接把加速度的概念给学生，或是通过对匀变速直线运动的研究得到加速度这个物理量．但这种教学方式忽略了学生对知识的认知和学习过程，也不利于对学生思维能力的培养．因此本课在设计时从对运动描述的知识线索和日常生活中速度变化连接快慢很常见这两个角度引发学生感受，有必要引入加速度的概念．

新的课程理念与旧课程最大的区别就在于：学生才是课堂的主体，教师是连接学生与教材的桥梁，教师通过多种方式的教学手段帮助学生经历学习的过程、体会学习的方法．本节课在教学设计时希望能尽量体现这一宗旨，尽量做到教师与学生一起学习，并充分利用教材提供的素材，深挖教材内容，让学生体会如何使用教材来学习．

学习任务分析：

1．加速度概念的建立，理解平均加速度和瞬时加速度．

2．比较瞬时速度概念的建立方法，体会数学极限思想在瞬时加速度概念建立上的应用．

3．通过建立知识线索的教学模式，使学生感受到知识与知识之间的内在联系，体会物理学的研究方法．

学习者分析：

知识方面，学生在本课前已经掌握了描述物体运动的几个物理量即位置、位移、速度的概念，以及它们所形成的知识体系．

物理学研究方法方面，一是学生通过前面几个概念的学习，逐步了解到一个物理概念是与描述一定的物理现象联系在一起的；二是已初步了解了物理知识之间是有其内在联系的；三是本节课由平均加速度引出瞬时加速度，其中涉及数学极限思想，这一点与学习速度时使用的方法是相同的．

教学目标：

一、知识与技能

1．知道

加速度是描述物体速度变化的快慢和方向的物理量．

2．了解用比值的方法定义加速度概念的过程．

3．能用速运动还是减速运动．

计算有关问题．并能根据加速度与速度方向间的关系判断物体是加4．知道瞬时加速度是时间t趋近于零时的平均加速度．体会数学极限的思维方式．

二、过程与方法

在对物体运动变化分析的过程中，尝试寻找描述速度变化快慢的物理量——加速度．

三、情感、态度与价值观

体会对物体运动的描述是逐步深入的，对事物的认识是逐步深入的，科学研究是一种严谨、求实、逐步逼近真理的过程．

教学重点：平均加速度的定义及其物理意义，瞬时加速度的定义及意义．

教学难点：平均加速度意义的理解，瞬时加速度意义的理解．

教学准备：

图片、录像资料

教学过程：

一、本课引入：知识线索

我们这一章学习的是如何描述物体的运动，当我们要描述一个物体的运动时，我们要明确的第一件事是什么？ ------- 物体的位置（学生回答）

引导学生质疑：速度变化是否也有快慢 ? 引导从生活感受出发．

视频启发：F1赛车与F18战斗机比赛的情景．

教师：赛车与战斗机的运动情况有什么不同？

学生分析：速度都增加了；但赛车速度增加得比飞机要快．

教师：类似视频中的这种情况你在日常生活中有切身的感受吗？

学生：几个运动员同时起跑、汽车刹车等．

总结：以上现象说明物体的速度变化是有快慢的，就好像物体具有速度一样，是自然界中十分常见的现象，因此很有必要去研究它．

引导学生质疑：那么如何描述物体速度变化的快慢呢？

学生活动：观察图片数据，思考问题．

引入四幅图及数据：教材第 21 页

教师：观察图中所给数据，说明物体的速度发生了怎样的变化．

学生：1、2两图中物体的速度增加了； 3、4 两图中物体的速度减小了．

教师：根据数据试着将图片分组，并利用所给数据，比较每组物体速度变化的快慢．

学生：1、2一组Δt相同，Δv

大的速度变化得快；

3、4 一组Δv

相同，Δt小的速度变化得快．

教师：如果要比较2、4 图中两物体速度变化得快慢呢？

学生：可用Δv/Δt，则图2中物体速度变化得更快．

教师追问：Δv、Δv/Δt的物理含义是什么？

学生：Δv

是速度的变化量，即：Δv＝v2-v1；表示单位时间（1s）内物体速度的变化量，即速度的变化率．

教师：那我们现在来算一下1、2两图中物体速度的变化率，并说明数值的含义．

学生活动：货轮 0.2/10＝0.02m/s火箭100/10＝10m/s

货轮每秒钟速度增加了 0.02m/s，火箭每秒钟速度增加了10m/s．

教师总结：从数值上的确能看到火箭发射时的速度变化率比货轮起航时要大．看来Δv/Δt确实能够帮助我们描述物体速度变化的快慢，在物理学中我们把它叫做平均加速度．（引出平均加速度的概念）

二、平均加速度

教师：我们刚刚计算过的火箭的平均加速度是10m/s, 是否可以认为它每秒钟速度都是增加了10m/s？

学生：不可以．它只是反映了速度的一个平均变化率．我们不可能确切地知道它每一秒钟速度的增加量．

教师：在物理学中我们把速度的改变量跟发生这一改变所用时间的比值叫做平均加速度．

物理概念的认识：

1．定义：速度的改变量跟发生这一改变所用时间的比值．

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2．公式：

a平均＝(v2-v1)/(t2-t1)＝Δv/Δt（用比值法定义的又一物理量）

教师：观察加速度的定义方法，我们前面学过的哪个物理量用了类似的定义方法

学生：平均速度的定义2，均是比值定义法．

3．单位：米/ 秒2(m/s) 读作：米每二次方秒．

教师：计算图2、4 两物体的平均加速度，并解释结果的含义．

学生活动：计算2、4 两幅图中物体的平均加速度，

a2平均＝10m/s，

a4平均＝（0-8）/2.5＝-3.2m/s

数值大小表示单位时间速度的增量或减量，正号表示平均加速度方向与速度方向相同，速度增大；负号表示平均加速度方向与速度方向相反，速度减小．

教师：可见，平均加速度是矢量．

若已知一物体沿直线运动，某一时刻的速度是

v1，经过一段时间后，速度变为

v2．设其运动的方向为正方向．（关于方向，可用图说明）

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4．性质：矢量，的方向与Δv

一致．

引导学生总结：直线运动中在确定了正方向的前提下，可用 +、- 号来表示加速度的方向．

教师：汽车制动时平均加速度大小为 3.2m/s, 能认为每一秒钟它的速度都减少了3.2m/s吗？

我们引入平均加速度的目的是什么？

5．物理意义：粗略地描述了一段时间内物体速度变化的快慢．

教师：那么如果我想知道火箭第10秒末的加速度是多少，怎么描述？

学生：瞬时加速度．（引入瞬时加速度）

三、瞬时加速度

教师：类比平均速度和瞬时速度的关系，能否从平均加速度推出瞬时加速度？说说你的想法．

学生：

瞬时加速度是当时间趋近于零时的平均加速度．

1．定义：瞬时加速度是当

时间趋近于零

时的平均加速度．简称加速度．

2．公式：

a＝Δv/Δt（Δt0）

3．单位 : 米/ 秒(m/s) 教师：瞬时加速度的方向是怎样的？

学生：与速度的变化量Δv的方向相同．

4．性质：矢量．

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学生活动：观察讨论教材第 23 页“讨论交流”的三幅图．

教师：Δv的变化都包括哪些方面？

学生：Δv的变化包括大小和方向，只要其中之一发生变化就会有加速度．

图 a 中物体速度先增大后减小，方向不变；

图 b 中物体速度大小不变，方向改变；

图 c 中物体速度的大小方向都改变了．

说明物体速度的改变应包含大小和方向两个方面，只要其一发生变化，速度就改变了，就说明有加速度．

四、总结

教师总结：加速度虽然我们无法感知，但是在日常生活中经常会用到．

（1）以下四幅图片

分别展示出四种汽车速度从 0到100km/h 所用的时间，根据这些数据，这几辆车的什么性能不同？在实际行驶中体现在哪方面？（幻灯片配图片）

路宝轿车

约12.7s 雷克萨斯sC 430约 6.2s 宝马新 Z4 3.0si 约5.7s 威廉姆斯车队的 FW25赛车

约2.4s 教师：

对于一辆赛车来说，加速性能的好坏是非常重要的．

（2）死亡加速度

在西方，交通管理部门为了交通安全，特地测定了死亡加速度为5000m/s．

教师：你觉得这是什么意思？一般情况下，我们是不会遇到这个问题的，那么在什么情况下可能出现这个问题？

学生活动：一辆摩托车以 200km/h （约56m/s）的速度撞向一棵树，碰撞时间为毫秒级（约 0.01s），那么在这样短的时间内，产生的加速度为多少呢？（学生计算一下）

a

＝Δv/Δt＝56/0.01 ＝5600m/s，可见在碰撞中能产生这么大的加速度．

由此可见，如果高速行驶中发生碰撞，就可能出现车毁人亡的惨剧，这也就是为什么道路上要有限速的原因．

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小结：现在可以把知识体系上又添上一个新的内容——加速度．可以说至此我们已经把描述物体运动的三个基本物理概念，即位移、速度、加速度都建立起来了，在后面的学习中我们将利用这些物理概念和方法进一步学习对运动的描述，并逐步把我们的知识体系完善起来．

通过本节课的学习，我们找到了如何描述物体运动速度变化快慢的方法，即引入了加速度的概念．加速度由于无法被直接感知，所以这个概念的建立在历史上十分困难，

爱因斯坦曾经说过，“今天我们难以估量，在精确地建立加速度概念的公式并且认识它的物理意义时，该显示出多么大的想像力．”这比起我们今天的学习过程要复杂很多．

课后思考问题：

1．指出速度

v、速度的变化量Δv、加速度a三个物理量的区别．

2．再次回顾速度－时间图像，并试着从速度－时间图像认识加速度．

3．查阅有关资料，看看加速度的概念在历史上是如何建立起来的，代表人物及研究方法是什么？你对加速度概念的建立方法有什么想法吗？

教学流程：

学习效果评价：

（略）根据教学实际来设计．

教学反思：

1．利用视频图像资源，创设物理情境

本节课希望能够尽量体现新课程的教学理念，通过问题情境的创设使学生充分参与到课堂学习中来，并成为学习过程的主体．即通过教师的问题和学生活动的安排，使得学生在学习过程中充分思考，在解决一个一个问题的过程中学习加速度的概念．从学生课堂的反映来看，这节课的问题情境创设的确起到了预想的效果．

2．构建知识线索，提高学生对物理知识体系的认识程度．并体会知识之间存在必然联系．

3．联系生活实际，把不易被感知的加速度的概念通过生活情景展现在学生面前，并把学习的知识应用于对实际问题的解释当中去，使学生感受到生活中处处有物理，我们研究物理是为了揭示生活中的实际问题，而我们研究的结论又能应用于解释日常生活中的问题．