4. 速度变化快慢的描述——加速度教学设计

《速度改变快慢的描述——加速度》教学设计

一、教材及学情分析：

加速度是人类认识史上最难建立的概念之一，也是每个初学物理的人最不易真正掌握的概念。在我们的生活语言中，没有与加速度对应的词语，再加上矢量运算法则的滞后学习，这就给学生理解加速度的概念带来了困难。但学生已掌握了描述运动物体位置改变快慢的方法和概念——速度，本节内容也仅限于处理一维运动情况，在了解学生的“现有发展区”和“最近发展区”的基础上，从生活实例出发，在教师精心设置的一系列问题的激发下，在学生头脑中构建加速度概念应该是水到渠成之事。

[1]二、教学目标

1、理解加速度的比值定义法。知道加速度是矢量，会根据加速度与速度的方向关系判断物体在一维情况下的运动性质。

2、引导学生经历“从生活走向物理，从物理走向生活”的过程，体会引入加速度概念的必要性，利用实际问题激发学生的求知欲，激励学生的探索精神敢于参与师生之间、学生之间的交流、讨论，敢于表达自己个人的观点。

3、知道平均加速度和瞬时加速度，渗透类比法、极限思想等方法教育。理解匀变速直线运动的含义，能通过v~t图象判断物体的运动性质并确定加速度。

三、教学重点、难点

（1）重点：理解加速度的概念，树立变化率的思想；利用图象来分析加速度的相关问题。

（2）难点：区分速度、速度的变化量及速度的变化率；加速度的大小和方向的变化引起的运动性质的改变。

四、课堂教学设计

一、问题引入：

讨论交流

1、一架飞机以200m/s的速度匀速飞行；

2、一辆汽车从静止开始经过20s后，其速度变为20m/s；

3、一位运动员冲刺后的速度由10m/s经过5s变为0。

（1）谁的速度变化最大？谁的速度变化最小？

（2）运动速度越大的物体，其速度变化越大吗？

（3）谁的速度变化要快一些？判断的依据是什么？

结论：速度大、速度变化大与速度变化快的含义不同。

从具体生活实例入手，让学生体会三者的不同含义，以增强学生的感性认识。

二、新课教学

请根据表格提供的物理情景来回答与速度变化相关的问题：

1

⒈比较A和B，速度变化谁大？速度变化谁快？

师：在物理学中，我们把速度的变化用v表示，它是末速度与初速度之差，即vvtv0

⒉比较A和C，速度变化谁大？速度变化谁快？

师：刚才同学的回答，已经得出了比较物体速度变化快慢的两种方法：一是在运动时间t相等时，v大的速度变化快；二是v在相同时，t小的物体速度变化快。

⒊比较B和C，速度变化谁快？

vt

（或）的比值来表示速度变化的快tvvtvt慢，

（或）比值大（或小）表示速度变化快，（或）比值小（或大）表示速度变tvtv通过学生答案，总结出更为一般的方法：可以利用

A．小汽车起步

B．飞机滑跑

C．火车出站

初速度（m/s）

0 0 0 末速度（m/s）

30 60 30 所用时间（s）

20 20 500 化慢。进一步讨论得出：用v表示速度变化得快慢较简单、方便。

t类比物体运动快慢的比较方法，探寻速度变化快慢的比较方法并不困难。但这里仍有必要让学生经历对上述具体问题的思考，意在进一步渗透比值法定义物理量的思想。

追问1：研究速度变化的快慢有么意义吗？

PPt提供材料1：在通用机械制造业，各种运动机械的启动参数和制动参数也是衡量机械运行性能优劣的一个重要指标。展示各种不同类型的汽车图片（小型轿车轿车、赛车等）。在2003年12月，舒马赫驾驶的法拉利赛车和欧洲联合战斗机还曾经上演一场加速性能的比赛，看谁启动快。

材料2：06年7月11日刘翔在国际田联超级比赛中以12秒88的成绩打破世界纪录后的照片。刘翔也曾是04年奥运会的冠军，但当时专家分析他在专项加速能力方面——就是起跑阶段相对薄弱，正是科学的分析后针对性的训练，使刘翔的专项加速能力有了提升，也就是在相同时间，刘翔的速度变化快，或理解为相同的速度变化，刘翔所用的时间短，即速度变化快了，才铸就了破纪录的辉煌。

因为在学生的生活经验中，没有与加速度相关的知识，所以提供充足的材料让学生体会对速度变化快慢的研究与描述是必要的、有意义的。

所以研究能反映速度变化快慢的v比值很有现实意义，在物理学上把这个比值定义为一个很t重要的物理量，叫做加速度。这个概念是物理学创立人之一的伽利略所创建的（图片）。这种利用比值来定义物理量的方法也是物理学中常见的一种方法。

2

板书：一、加速度：描述速度变化的快慢

1、

定义：a2、

单位：m/s

（或m·s） 读作：米每二次方秒

v（速度变化量与所用时间的比值）

t2-1例1：飞机起飞前在地面上直线滑行，可以在30s内，速度由零增加到300km/h。那么，飞机滑行中的加速度多大？

（教师示范计算：av2v18102.7m/s2）

t30拓展：任何事物的变化，包括物体位置的变化，总是伴随着一个过程。在这一过程中，我们关心两件事，一件是变化的多少，另一件是变化的快慢，后者就是变化率。阅读教材P28科学漫步——变化率，并讨论生活中还有哪些实例与变化率有关？

学生会很自然地想到身高、体重、年龄等与自身息息相关的一些变量，通过类比，进一步区别速度、速度变化、速度变化快慢的不同，意在深化学生对加速度概念的理解，同时了解“某量随时间的变化快慢又可以叫做某量的变化率”，知道“加速度=速度变化快慢=速度变化率=单位时间内速度变化量”。

甚至学生会联想到减肥时如何表示体重的变化率问题。教师应抓住这一很好的课堂自然生成的资源，引出加速度的矢量性。

练***直公里上急刹车时，可以在3秒内速度由18m/s减小到零。那么，汽车急刹车时的加速度为多少？

（学生板书计算：av2v10186m/s2）

t3追问1：为什么加速度还有“负值”？你认为负号代表什么？

生：负号代表减速运动。

师：大家知道，速度是矢量。对于直线运动的物体，可以先选定速度的正方向，把初速度和末速度的矢量转化为标量进行运算，则a表方向）。

3、

矢量性：加速度既有大小，又有方向。

追问2：刚才的运算中隐含着正方向是如何选择的？如果一个物体的加速度是6m/s2，它一定是减速吗？

学生讨论、回答：刚才的飞机起跑、汽车急刹车问题中，均选择了初速度的方向为正方向。但正方向的选取是任意的：可以选与初速度方向相反的方向为正方向，这样，加速的飞机加速度为负，减速刹车的汽车加速度为正，可见，仅凭加速度的正、负是不能判断加速还是减速的。

师：一般情况下，在生活经验当中，因为运动物体的初始条件是已知的，因此常习惯于选定物体初速度的方向为正方向，那么，如果加速度的值是负值，我们就可以认为物体做的是减速运动。但作为一个物理学的研究者来说，我们是不能仅仅看加速度的正、负来判断加速和减速的。

3 vv2v1，这样算出来的加速度是有正、负的（代tt

追问3：物体做加速运动还是减速运动的判断依据到底是什么呢？

提示：因为加速度的方向与速度变化的方向相同，所以要确定加速度方向，只要确定速度变化的方向即可。

以直线运动为例：一个物体沿水平直线运动，考查某一段时间间隔t，其初速度v1方向向右，而末速度v2方向也向右（且v2v1），即加速情况：那么速度矢量的变化量v＝v2－v1如何表示呢？

若换一种情况：v1、v2同方向，但v2v1，即减速情况呢？

师生总结：加速——加速度的方向与速度的方向一致；

减速——加速度的方向与速度的方向相反。

例2、足球以水平速度v1=10m/s击中球门横梁后以v2=8m/s的速度水平弹回，与横梁接触的时间为0.1s，求足球在此过程中的加速度。

解：选择初速度方向为正方向，则v1=10m/s，v2=-8m/s，加速度

v1v2v2v1vavaav2v1810m/s2180m/s2 方向与初速度方向相反

t0.1（学生练习：选择弹回的方向为正方向，结果怎样？共同分析）

问题4：如何测量加速度？（小组讨论：原理、方法）

原理：加速度的定义式。

方案1、根据打点计时器的点迹，如果取很短的一段时间，就可以用平均速度来代替瞬时速度；那么，时间间隔由点的个数直接得到。

方案2、根据同样的原理，利用气垫导轨和两个光电门也能测量加速度，光电门有这样的优点：它能自动记录挡光的时间和两个光电门之间的时间间隔，当运动物体上的挡光片经过光电门时，如果挡光片比较窄，我们就用平均速度来代替物体经过光电门的瞬时速度，有了两个瞬时速度和时间间隔，加速度的测量更精确。（播放视频）

随着教学手段的智能化，现在实验室用运动传感器，经过计算机的处理，直接可测得加速度。问题5：实验中得到的加速度是每个时刻的加速度吗？

生：不一定是。

师：加速度也有平均加速度与瞬时加速度的区分。

二、平均加速度与瞬时加速度

问题5：类比平均速度与瞬时速度理解，你能给出对平均加速度与瞬时加速度的区别与联系吗？学生讨论、回答：平均加速度只能粗略描述速度变化的快慢，那么，要想更为精确地描述速度变化

4

的快慢，由avv，当△t足够短时，就可以认为表示的是某一瞬时的加速度，叫瞬时加速度（深tt化对极限思想的理解）。如果在任何时刻加速度都相同，我们称这种运动为匀变速运动，就像匀速直线运动中平均速度和瞬时速度相同一样，匀变速运动中平均加速度和瞬时加速度也相同。

匀变速直线运动:加速度矢量保持不变的直线运动。分为匀加速直线运动和匀减速直线运动。

问题6、尝试用v-t图像表示匀变速直线运动。

三、从v-t图像看加速度

匀变速直线运动的v—t图像是一条倾斜直线，可以从直线上任意选择间隔较大的两点，找到这两个点间的速度变化量△v，时间间隔△t，用加速度的定义式av定量求加速度。直线的倾斜程t度更厉害，也就是更陡些，速度变化快，加速度大；直线较平缓，速度变化慢，加速度小。

在数学中，直线的倾斜程度用斜率表示。斜率的大小表示加速度的大小，斜率的正负表示加速度的方向，取物体运动的方向为正方向，若斜率为正表示加速度为正，说明加速度的方向与速度的方向相同，物体做加速运动，若斜率为负，说明加速度的方向与物体运动方向相反，物体做减速运动。

用v-t图像描述速度变化，可以直观形象地认识速度变化的规律。图线是倾斜直线，说明速度均匀变化，即加速度是恒定的。在图像中理解变化率，一方面加深对及速度的认识，并进一步对图像加以理解，同时对理解平均加速度与瞬时加速度的关系也是很有利的。

巩固性练习：

【说一说】

日常生活中，对于运动物体说它走多远，是指路程或位移，说它走得多快，是指速度，而对加速度则没有相对应的典型词语.一般只有笼统的“快”和“慢”，往往指的是速度，但有时也有一些说法是模模糊糊地指加速度.请大家讨论哪些说法中指的是加速度？

生1：汽车的加速性能是汽车的一个很重要的参数，有人说，我这车好，启动快. 生2：在百米赛跑中，我们常说某某同学素质好，有很好的爆发力，起跑快. 另类加速度：单位位移内速度的改变量，学生能回答出来的可能性很小），历史上有些科学家为了描述速度的变化快慢曾用过另类加速度。阅读材料：现在的物理学中加速度的定义式为a=

，而历史上有些科学家曾把相等位移内速度变化相等的单向直线运动称为“匀变速直线运动”（现称“另类匀变速直线运动”），“另类加速度”定义为A=

四、

教学后记

，其中v0和vt分别表示某段位移s内的初速度和末速度。

问题教学法

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