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高一物理《勻速直線運(yùn)動(dòng)的圖象》教案
教學(xué)目的：
1.會(huì)認(rèn)識(shí)圖象;理解勻速直線運(yùn)動(dòng)圖象的物理意義;會(huì)畫簡單的圖象;會(huì)利用圖象求位移和速度。
2.了解用圖象來處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，探索物理規(guī)律的研究方法。
重點(diǎn)、難點(diǎn)：
理解勻速直線運(yùn)動(dòng)的圖象的物理意義。
教具：
氣墊導(dǎo)軌(包括氣源和滑塊)，J0201-1型數(shù)字計(jì)時(shí)器三臺(tái)，光電門四個(gè)，放大器(自制)一個(gè)，米尺，三角板。
教學(xué)過程：
[復(fù)習(xí)上節(jié)內(nèi)容，引入新課]復(fù)習(xí)勻速直線運(yùn)動(dòng)速度公式v=s/t和位移公式s=vt指出：物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律除了用公式來表示外，還可以用圖象來表示。怎樣用圖象來表示物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律?請看下面的例子。
[實(shí)驗(yàn)]研究一滑塊在水平氣墊導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)情況。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，分別用三臺(tái)數(shù)字計(jì)時(shí)器同時(shí)測量滑塊三段位移(OA段、OB段、OC段)所用的時(shí)間。將取得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖上標(biāo)出(圖1中所標(biāo)的數(shù)據(jù)是某一次實(shí)驗(yàn)取得的一組數(shù)據(jù))。
[提出問題]實(shí)驗(yàn)測出滑塊位移20cm、40cm和60cm所用的時(shí)間，但滑塊在任意時(shí)間內(nèi)(如：1s內(nèi)、2s內(nèi))的位移是多少?還不知道�；瑝K通過任一位移(如位移50cm)所用的時(shí)間是多少?還不知道。也就是說滑塊的位移和時(shí)間的關(guān)系還不知道，我們現(xiàn)在用圖象法來研究它們的關(guān)系。如何研究?
[講述]選一個(gè)平面直角坐標(biāo)系，用橫軸表示時(shí)間t，用縱軸表示位移s，選取單位和合適的標(biāo)度，根據(jù)實(shí)驗(yàn)測出的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)平面上畫出相應(yīng)的點(diǎn)，然后用平滑線將這些點(diǎn)連接起來，這條線就表示滑塊的位移和時(shí)間的關(guān)系。這種圖象叫做位移——時(shí)間圖象，簡稱位移圖象。
[板書]一、位移——時(shí)間圖象。
[講述]請同學(xué)們根據(jù)實(shí)驗(yàn)測出的數(shù)據(jù)在方格紙上畫出滑塊的位移——時(shí)間圖象。
(畫圖前先將作圖步驟寫在幻燈片上投影并講述，讓學(xué)生明確)作圖步驟：1.列表記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù);2.選取直角坐標(biāo)系;3.標(biāo)明坐標(biāo)軸表示的物理量及單位;4.選擇合適的標(biāo)度;5.描點(diǎn);6.用平滑線將各點(diǎn)連接起來。
[學(xué)生作圖，教師巡視輔導(dǎo)]
[提問]作出滑塊的位移——時(shí)間圖象形狀是什么樣子?(學(xué)生根據(jù)自己作出的圖象回答：“是一條傾斜的直線”)。
[講評、糾正學(xué)生作圖中存在的問題]
[小結(jié)]作出的圖象可看出：在誤差允許范圍內(nèi)各點(diǎn)基本在一條直線上，即可認(rèn)為滑塊的位移圖象是一條傾斜的直線。且這條直線通過坐標(biāo)原點(diǎn)。
[討論]根據(jù)作出圖象的形狀判斷滑塊做什么運(yùn)動(dòng)?
[歸納小結(jié)]過原點(diǎn)的直線表示正比函數(shù)，即滑塊的位移跟時(shí)間成正比。從而可知：滑塊是做勻速直線運(yùn)動(dòng)。
[引導(dǎo)學(xué)生從圖象求](1)滑塊在任意時(shí)間內(nèi)的位移(滑塊1s內(nèi)、2s內(nèi)的位移;1s末到2s末這段△t時(shí)間內(nèi)的位移△s);(2)滑塊任一位移所用的時(shí)間(如位移50厘m的時(shí)間)。
[小結(jié)并板書]
1.勻速直線運(yùn)動(dòng)位移圖象是一條傾斜的直線。
2.從圖象可求：(1)位移;(2)時(shí)間;
[設(shè)問]能不能從位移圖象上求運(yùn)動(dòng)速度?怎樣求?(學(xué)生思考)
[講述]圖2中△s就是滑塊在△t時(shí)間內(nèi)的位移，所以△s/△t=v。從圖中可看出比值△s/△t越大，直線與水平夾角也越大，直線越陡。因此△s/△t也叫做直線的斜率，用k表示。
(指導(dǎo)學(xué)生看書甲種本第60頁第4行)
[板書](3)速度v=△s/△t=k。
[練習(xí)]求滑塊的運(yùn)動(dòng)速度：
v=△s/△t=23cm/1s=23cm/s
=0.23m/s
[鞏固練習(xí)]
1.在位移圖象(圖2)中畫出另一條直線Ⅱ(速度0.1m/s)。提問：(1)這條圖線表示物體做什么運(yùn)動(dòng)?(2)它的運(yùn)動(dòng)速度比滑塊大還是小?(3)求出它的運(yùn)動(dòng)速度。
2.圖3是一個(gè)做直線運(yùn)動(dòng)物體的位移圖象，線段OA、AB各表示物體做什么運(yùn)動(dòng)?哪段的速度大?兩段的速度分別為多少?
[講述]在位移圖象中將縱軸s改為v，即縱軸改為表示速度，那么這種圖象變?yōu)楸硎舅俣群蜁r(shí)間的關(guān)系。我們叫做速度——時(shí)間圖象，簡稱速度圖象。
[板書]二、速度——時(shí)間圖象
[討論]“勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度——時(shí)間圖象的形狀是什么樣子?”(前后桌子四個(gè)同學(xué)為一組，討論后各組匯報(bào)討論結(jié)果)。
[小結(jié)并板書]勻速直線運(yùn)動(dòng)速度不隨時(shí)間改變。各時(shí)刻速度大小都一樣，因此它的速度——時(shí)間圖象是一條平行于橫軸的直線。
[作圖]畫出圖2中滑塊和另一物體的速度圖象(如圖4)。
[分析]1.在同一坐標(biāo)平面上，直線在縱軸上截距越大，表示運(yùn)動(dòng)速度越大。
2.從圖象中可求物體任意時(shí)間內(nèi)的位移，例如求圖2中物塊在2s內(nèi)的位移。據(jù)s=vt，對照圖4分析指出這個(gè)位移大小可用圖象中縱軸表示速度的線段和橫軸表示時(shí)間的線段所構(gòu)成的“面積”來表示，即0.1m/s×2s=0.2m。但位移和面積是兩個(gè)含義不同的量，我們不過是借用“面積”來表示位移的大小。另外這個(gè)“面積”的單位是m/s×s=m，而不是m2，所以這個(gè)“面積”要加雙引號(hào)。
[板書]2.從圖象可求：(1)速度;(2)位移(位移的數(shù)值等于“面積”的數(shù)值)。
[鞏固練習(xí)]3.畫出圖3中物體運(yùn)動(dòng)的
速度——時(shí)間圖象。
[學(xué)生練習(xí)，教師巡回檢查輔導(dǎo)然后講評]。
[歸納總結(jié)]
1.對勻速直線運(yùn)動(dòng)位移圖象和速度圖象進(jìn)行比較總結(jié)，加深學(xué)生對圖象意義的理解。
2.物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以用公式來描述，也可以用圖象來描述，用圖象描述直觀、形象。它是研究問題的一種重要方法。希望同學(xué)們認(rèn)真學(xué)習(xí)，為今后科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。
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