1、1第一章 C 运动快慢的描述 平均速度和瞬时速度执教：上海市南汇区下沙学校 胡启全一、教学任务分析“运动快慢的描述 平均速度和瞬时速度”是对初中已学速度概念的进一步深化，并为后续的匀变速直线运动、牛顿运动定律，乃至整个力学的学习奠定基础。学习本节内容需要以位移、时间以及匀速直线运动的图像为基础。以生活中的一些现象和刘翔雅典夺冠的确录像为情境，通过交流讨论，在介绍比值定义物理量方法的基础上，建立速度的概念，导出速度的表达式。以刘翔在跨栏过程中运动的快慢不同为背景，根据频闪照片中，物体相邻两段位移所用的时间相等，但位移的大小不同，建立平均速度的概念，归纳得出平均速度的特点。根据无限逼近的思想方法，
2、通过 DIS 实验的探究与分析、讨论，归纳得出瞬时速度的概念和特点。通过典型习题的练习，加深对知识的理解和掌握，更好的运用知识解决生活中的物理问题。本节内容的学习强调学生的主动参与，通过实例分析和 DIS 实验探究的过程，感受分析、比较、推理和无限逼近等科学思想方法的熏陶，使学生的观察分析、比较判断、归纳总结及处理实际问题的能力有所提高。二、教学目标1、知识与技能（1）理解速度的概念。理解速度的定义、公式、符号和单位，知道它是矢量。（2）理解平均速度和瞬时速度。（3）知道速率与速度的区别。（4）能通过平均速度、瞬时速度的计算，初步解决有关运动学问题。2、过程与方法（1）通过对典型事例的研究，感
3、受探索物理规律的过程。（2）了解用比值法定义物理量的基本方法。（3）在学习瞬时速度的过程中认识极限思想。3、情感、态度与价值观（1）通过对刘翔雅典夺冠的分析评价，激发学生为国拼搏争光的爱国主义情感。（2）通过小组讨论，体验合作探究学习的快乐，调节人际交往能力。（3）通过逐步深入的学习，感悟事物的规律是由简单到复杂。三、教学重点和教学难点教学重点：平均速度与瞬时速度的概念的建立及其两者的区别教学难点：用无限逼近方法得出瞬时速度的概念。四、教学资源2教学器材：多媒体一套，置有电磁铁的气垫导轨、J0416 型大屏幕数字显示器、光电门、宽窄不一的遮光片一套（自制） ，橡皮泥；瞬时速度测定的研究表格（每
4、人一张） ，计算器等。教学课件：刘翔雅典夺冠过程的录像、自制课件（频闪照片）。五、教学设计思路：本设计包括速度、平均速度和瞬时速度三部分内容。本设计的基本思路：以录像观察、DIS 实验和学生的交流讨论为基础，从生活中的一些现象入手，在观看刘翔雅典夺冠过程的录像、介绍比值定义物理量方法的基础上，通过交流讨论，建立速度的概念；通过投影频闪照片，根据频闪照片中，物体相邻两段位移所用的时间相等，但位移的大小不同，建立平均速度的概念；根据无限逼近的思想方法，用DIS 实验分别测出装有宽窄不等遮光片的小车的平均速度，然后通过分析、推理，建立瞬时速度的概念。通过平均速度、瞬时速度等概念在实例中的运用，解决一
5、些简单的实际问题。本设计要突出的重点是：平均速度、瞬时速度的概念及其两者的区别。方法是：以刘翔雅典夺冠过程的录像为背景，通过投影频闪照片，根据频闪照片中，物体相邻两段位移所用的时间相等，但位移的大小不同，建立平均速度的概念，照片了解平均速度的特点；用无限逼近方法得出瞬时速度的概念，了解瞬时速度的特点，通过比较、分析，归纳出两者之间的区别。本设计要突破的难点是：用无限逼近方法得出瞬时速度的概念。方法是：启发学生对平均速度的进一步计算和分析，通过用 DIS 实验分别测出装有宽窄不等遮光片的小车的平均速度，然后通过分析、推理，建立瞬时速度的概念，归纳起瞬时速度的特点。本设计强调学生的主动参与，重视概
6、念和公式的形成过程以及伴随这一过程中渗透的物理方法，重视培养学生积极参与探索物理规律的能力和合作能力，通过对所学知识的运用，解决生活中相关的物理问题，感悟知识与生活的联系。完成本设计的内容约需 2 课时。六、教学设计流程1、教学流程图问题 II设问3 活动 II典型例题反馈练习瞬时速度的概念活动I测瞬时速度 瞬时速度的特点速度的概念情景多媒体视频设问1速度定义及表达式平均速度及表达式平均速度的特点问题 I设问 2 32、教学流程说明情景 播放录像和设问 1多媒体视频雅典奥运会上刘翔正在进行 110 米跨栏比赛。通过设问 I 引入新课，对初中所学速提升为矢量，拓展概念的内涵，并了解比值法。问题
7、I 设问 2通过设问 2，探究平均速度的概念和特点。问题 设问 3 活动 I活动 I：模拟实验，用光电门测瞬时速度，。通过设问 3 和活动 I，渗透极限思想方法并加深对瞬时速度概念和特点的理解。活动 II 典型例题 反馈练习 通过对所学知识的运用，解决生活中相关的运动学问题，感悟知识与生活的联系。3、教学主要环节 本设计可分为四个主要的教学环节：第一环节，以生活中的一些现象和刘翔雅典夺冠的确录像为情境，通过交流讨论，在介绍比值定义物理量方法的基础上，建立速度的概念.第二环节，以刘翔在跨栏过程中运动的快慢不同为背景，通过对频闪照片的分析、讨论，建立平均速度的概念，归纳得出平均速度的特点。第三环节
8、，根据无限逼近的思想方法，通过 DIS 实验的探究与分析、讨论，归纳得出瞬时速度的概念和特点。第四环节，通过典型习题的练习，加深对知识的理解和掌握，更好的运用知识解决生活中的物理问题。七、教案示例（教学实录节选）【第一课时】（一）创设问题情境，激发探究情感，师生互动学习速度的概念【多媒体视频】雅典奥运会上刘翔正在进行 110 米跨栏比赛。【提问】 刘翔本届奥运会上夺冠的成绩是多少？让我们值得借鉴学习的地方有那些？生：刘翔的这种为国争光的拼搏精神和信心值得我们学习和借鉴。（刘翔雅典夺冠的精彩回放，创设适宜的问题情境，激发学生探究的热情，通过点评对学生进行为国拼搏的爱国主义教育，理想前途教育）4问
9、：在生活中怎样比较哪位同学跑得快呢？有几种方法呢？试举例说明。（小组讨论）【学生活动】 思考并回答：第一种方法：同样的位移，比较所用时间的长短，时间短的，运动得快，例如刚才播放的奥运会上的 110m 短跑，就是通过到达终点所用时间的长短来比较运动员的成绩的。第二种方法：同样的时间，比较通过的位移大的，运动得就快。例如，甲、乙同时出发，经过一段时间后，甲的位移比乙的位移大，说明甲运动得快。师:由上分析知，运动的快慢跟运动的时间及通过的位移都有关。问：如果两个物体运动的时间，所通过的位移都不一样，用什么物理量来描述物体快慢呢？生：速度师：什么是速度？导入初中速度的概念。生：速度在数值上等于运动物体
10、在单位时间内通过的路程。即 v 。St师：我们来计算刘翔的速度。生：速度 v = 110m/12.91s 8.52m/s问：现有 A、B 两个物体，速度大小都是 10m/s，A 物体向正东方向运动，B 物体向正西方向运动，这两个物体的运动状态相同吗？生：这两个物体的运动状态是不同的。师：为了使速度在反映物体运动快慢的同时，把物体运动的方向也表示出来，所以用位移替换路程。则速度在数值上等于什么？生：速度在数值上等于运动物体在单位时间内的位移。师：在高中物理中，我们常用比值法定义物理量，我们现在对速度下一个确切的定义：速度是表示运动快慢地物理量，它等于位移 S 跟发生这段位移所用时间 t 的比值。
11、用 v 表示，方向与物体运动方向相同，是个矢量。速度的大小叫速率。St（二）师生互动学习平均速度概念也是从对刘翔雅典夺冠过程的提问导入 师：你认为刘翔在雅典夺冠过程中，做什么运动？生：变速直线运动。师：那么，我们刚才的计算的速度是什么速度呢？生：平均速度。师：在初中，平均速度是如何定义的？生：做变速直线运动物体经过的路程和经过这段路程所用时间的比值，叫做运动物体在这段路程内（这段时间内）的平均速度。师：我们现在来给平均速度下一个定义，应该怎样叙述呢？生：平均速度是指在变速直线运动中，运动物体的位移S 和所用时间t 的比值。即 ，方向与位移S 方向相同。v- S t5（三）探索平均速度的特点教师
12、投影“步步闪摄影” 。仔细观察刘翔的每一段运动。运动的快慢并不同，跨栏前的速度比较大，落地后再加速运动一段后再跨栏，高速摄影机每秒钟可拍摄很多张照片，把这些照片连起来播放，我们的眼睛就感觉人或物体在运动了。如果在同一张底片上多次曝光，就变成了“步步闪摄影” 。这种方法叫做频闪摄影。学生观察思考、频闪照片相邻两个物体位置的时间相等。但位移不同，说明物体运动快慢在不断改变。师：下面让我们以学习小组为单位，大家一起来计算刘翔夺冠过程不同阶段的平均速度。这些数值相同吗？你认为平均速度具有怎样的特点？将刘翔夺冠过程分成 11 个阶段来进行计算，得到了 11 个平均速度值。【学习小组合作学习】 学生参与小
13、组合作学习，教师巡视指导。请学习小组派代表回答，其他同学可以补充。（通过分析比较，同学们就可发现平均速度的特点，老师进一步归纳总结）教师归纳 平均速度粗略地描述物体做变速直线运动快慢，平均速度也有方向。平均速度具有这样的特点，选取的位移或时间不同，平均速度的值不同。它表示某段位移或某段的间内的平均速度。【第二课时】 （四）师生互动学习瞬时速度概念师：复习上节课内容。问：上节课我们已经将刘翔夺冠过程分成 11 个阶段来进行计算，得到了 11 个平均速度值，我们已经将这些数据画成了图线，请看图线。这个图线能够精确地描述刘翔夺冠过程的各时刻运动快慢吗？生：不能问：为什么？生：因为测量的时间间隔还太长
14、。师：对，那么我们能否通过其它的办法来比较精确地描述刘翔夺冠过程的各时刻运动的速度吗？生：把两个栏之间的距离再分成 11 段，测出 11 个位移和时间，求出 11 个平均速度。师：够精确了，能否更加精确一些呢？生：将其中一段距离再分成 11 段，测出 11 个位移和时间，求出 11 平均速度。师：还可以继续分，直到师：对，直到位移接近于零，时间也接近于零，而两者的比值就等于这一点的速度，我们把它叫做瞬时速度。师：如何定义瞬时速度呢？ 生：瞬时速度：运动物体在某一时刻的速度，或经过某一位置的速度。6（五）用光电门测瞬时速度，并渗透极限思想方法。了解速度计可以测瞬时速度。【模拟演示实验】 出示气垫
15、导轨，并使其保持一定倾斜度。在导轨上作一标记 A，并在此处安置光电门，滑块上分别插上宽窄不一的铝片，每次从最高点释放滑块，则滑块前沿的 P 点每次经过标记时的运动快慢是相同的，再用电子计时器测出 P 从 A 点起走了一段位移S 所需时间t。1、导轨 2、滑块 3、光电门 4、铝片 5、电磁铁 6、橡皮泥瞬时速度测定的研究t/ss/m（铝片的宽度） 1 2 3 v（m/s）0.3000.2000.1000.0360.0240.0080.0004结论：v = m/s分析实验结果：随着 S 的缩小，平均速度的大小向某一个值趋近。当所取位移 S 足够小时，即当 t 0 时，在测量仪器精确度内的，所得的
16、平均速度就等于瞬时速度。即： 物体在某时刻的瞬时速度等于从这一时刻起足够短时间内的平均速度。瞬时速度在 St 图像中的确定。以左图中可知，随着所取的时间的缩短，过 A 点的割线越来越接近过 A 点的切线，物体经过 t = T2 s 这一时刻的瞬时速度的大小在数值上等于过 A点的切线的斜率。物体经过 t = T2 s 这一时刻的瞬时速度的方向 ：过该点的切线方向。【用测速计来测量瞬时速度】5 432 16P速度计s/mt/sAB1BB2T1 T2 T37学生归纳 瞬时速度精确地描述物体做变速直线运动快慢和运动方向。瞬时速度具有这样的特点，选取的时刻或位置不同，瞬时速度的值不同。它表示的是物体在某
17、一时刻或某一位置的速度。小结 速度 v ， 是表示运动快慢和运动方向的物理量。而平均速度 St v- ， 表示物体在某段时间内（或某段位移内）的平均快慢程度，是粗略描述质点的运动 S t情况；瞬时速度 v （ t 0 ），反映的是物体在某一时刻（或经过某一位置） S t的快慢程度，是精确描述质点的运动情况。这两个速度从不同的角度对物体的运动进行描述，都是非常重要的物理量，都是矢量，在回答时都不要忘记它的方向。八、板书设计1速度：在匀速直线运动中，位移与发生这个位移所用时间的比值（v= ） ，是矢量，方向tS与 S 的方向相同2平均速度：在变速直线运动中，物体在某段时间的位移跟发生这段位移所用时
18、间的比值叫平均速度（v= ） ，是矢量，方向与位移方向相同。tS3瞬时速度：瞬时速度指物体在某一时刻(或某一位置) 的速度，方向沿轨迹的切线方向，是矢量。瞬时速度用极限法计算，v （瞬时速度 v 等于 当 t 0 时的极限值）。 S t S t（下图说明了瞬时速度的物理意义）九、课堂知识要点检测知识要点一、速度：1速度概念：速度是描述物体运_（快慢）及_（方向）的物理量。82速度定义：在匀速直线运动中，_（位移）与发生这个_（位移）所用_（时间）的比值定义为速度。3定义式 v = ，速度即有_（大小）又有_（方向）是tS_（矢）量。其方向与_（ ）方向相同。S二、平均速度与平均速率：1平均速度
19、概念：平均速度描述物体_( 位置变化) 快慢及方向的物理量。2平均速度定义：在变速直线运动中，物体在某段时间的_(位移) 跟发生这段_(位移) 所用时间的比值叫平均速度。3 平均速度定义式：_（v= ） ，是_( 矢) 量，方向与_(位移)方向相tS同。4平均速率定义：粗略的描述物体_( 运动) 快慢的物理量。5平均速率定义：在变速直线运动中，物体在某段时间的_（路程）跟发生这段_（路程）所用时间的比值叫平均速率。平均速率是_（标）量三、瞬时速度和瞬时速率：1瞬时速度：瞬时速度指物体在某一_（时刻）或某一_（位置)的速度，方向沿轨迹的切线方向，是_( 矢) 量。瞬时速度用极限法计算， v （瞬
20、时速度 v 等于 当 t 0 时的极限值）。 S t S t2瞬时速率：瞬时速率就是瞬时速度的_（大小）例题讲授例 1】一物体从坐标原点开始沿坐标轴正方向做直线运动，图 1 是其 s-t 图像，试问：(1)物体的做的是什么运动？(2)物体在 OA、AB 、OB 段的平均速度分别是多大？(3)在问题(2)中的三个平均速度中，哪一个最接近于物体 在 O 点的瞬时速度？9(4)物体在 B 点的瞬时速度是多大？答案:(1)速度越来越大的变速运动(2)0.1m/s，0.2m/s，0.167m/s (3)OA 段(4)0.5m/s【例 2】甲乙两个物体均做单向直线运动，路程相同。甲前一半时间内以速度 匀速
21、直线1v运动，后一半时间内以速度 匀速直线运动；乙前一半位移以速度 匀速直线运动，2v后一半位移以速度 匀速直线运动。 。则问：212v（1）甲乙整个过程的平均速度分别是多少？（2）走完全程，甲乙哪个所需时间短？答案：解析：解题时要学会把握已知量，有的条件是以文字形式告诉你的，那你要把它转变成可用于计算的量。如题中讲前一半时间或前一半位移，这全是文字表达的形式，我们要把它变成计算可用的量。前一半时间我们可以用 (或 t)，那一半时间也是 (或 t)，2t 2t总时间就是 t（或 2t） ；位移也是如此，则有下图(1) ；211vtvts乙 212121)(vvss乙(2)又因为 乙乙vvv 0
22、)()(42121所以甲的时间比乙的时间少。【例 3】有一个身高为 H 的田径运动员正在进行 100m 的国际短跑比赛，在终点处，有一站在跑道旁边的摄影记者用照相机给他拍摄冲线动作。摄影记者使用的照相机的光圈（控制进光量的多少）是 16，快门（曝光时间）是 1/60s。得到照片后，测得照片中人的高度为 h，胸前号码布上模糊部分的宽度是 ，则（ ）L(A)运动员 100m 跑所用的时间是 。L35(B)运动员到达终点时的瞬时速度大小为 6010(C)运动员到达终点时的瞬时速度大小为 hLH60(D)运动员 100m 跑的平均速度大小为答案: C同步练习一、选择题：1对于作匀速直线运动的物体，下列
23、说法中正确的是( )A任意 2s 内的位移一定等于 1s 内位移的 2 倍B任意一段时间内的位移大小一定等于它的路程C若两物体运动快慢相同，则两物体在相同时间内通过的路程相等D若两物体运动快慢相同，则两物体在相同时间内发生的位移相等答案:ABC2有关瞬时速度、平均速度、平均速率，下列说法中正确的是( )A瞬时速度是物体在某一位置或某一时刻的速度B平均速度等于某段时间内物体运动的位移与所用时间的比值C作变速运动的物体，平均速率就是平均速度的大小D作变速运动的物体，平均速度是物体通过的路程与所用时间的比值答案:AB3在一次校内运动会上，某同学在百米赛中，以 6m/s 的速度迅速从起点冲出，到 50
24、m 处的速度是 8.2m/s，在时间用完一半 t16.25s 时速度为 8.3m/s，最后以 8.4m/s 的速度冲过终点，求他的百米平均速度有多大？（ ）A 8.2m/s B 8.4m/s C8.3m/s D 8.0m/s答案：D4下列说法正确的是（ ）A变速直线运动的速度是变化的B平均速度即为速度的平均值C瞬时速度是物体在某一时刻或某一位置时的速度11D瞬时速度可以看成是时间趋于无穷小时的平均速度答案:5下列说法正确的是（ ）A. 平均速度是速度的平均值B. 瞬时速率指瞬时速度的大小C. 火车以 经过某一段路， 指瞬时速度vvD. 子弹以 从枪口射出， 指平均平均速度答案：B6 某列火车在
25、一段长为 20km 的平直路段上行驶，行驶的平均速度为 100km/h，下列说法中正确的是（ ）A这列火车通过这一段的前半程的时间一定是 6minB这列火车通过这一段路程的时间是 12minC这列火车如果行驶 100km，一定用时 1hD这列火车在前一半时间通过的位移也却好是一半答案：B7两列火车相向而行，第一列的速度大小为 36kmh，第二列为 54kmh。第一列火车上的乘客测出第二列火车从他旁边通过所用的时间为 5s。以下结论正确的是( )A两列火车的长度之和为 125mB第二列火车的长度是 125mC第二列火车的长度是 75mD由于第一列火车的长也未知，故无法求出第二列火车的长答案：B8
26、在 2008 年北京奥运会中，牙买加选手博尔特是公认的世界飞人，在男子 100m 决赛和男子 200 决赛中分别以 9.69s 和 19.30s 的成绩破两项世界纪录，获得两块金牌。关于他在这两次决赛中的运动情况，下列说法中正确的是（ ）A200m 中决赛的位移是 100m 决赛中的位移的两倍。B200m 决赛中的平均速度约为 10.36m/sC100m 决赛中的平均速度约为 10.32m/sD100m 决赛中的最大速度约为 20.64m/s答案：C129对于做匀速直线运动的物体，下列说法正确的是（ ）A任意两秒内的位移一定等于它本身 1 秒内的位移的 2 倍B任意一段时间的位移的大小一定等于
27、它的路程C若两物体的速度相同，则它们的速率也一定相同，相同时间内通过的路程相等D若两物体的速率相同，则它们的速度也一定相同，相同时间内通过的位移相等答案： B C 二、填空题10描述质点位置变化快慢的物理量是 ，描述质点速度变化快慢的物理量是 。答案：速度，加速度。11上海黄浦江水流速度是 2m/s，在黄浦江的上下游有甲、乙两个码头相距 500 米，甲在上游，一条货船在静水中航行速度是 6m/s，当船从甲码头出发顺流而下，到了乙码头发现有一箱货物忘记装，便立即掉头返航，那么船顺流而下的平均速度是 m/s，逆流而上的平均速度为 m/s，往返的平均速度为 m/s 。答案：8m/s ，4m/s，o1
28、2在茫茫的草原上有甲、乙两只老牛为为一片青草而搏斗，它们相距 100m，甲牛以4m/s 向对方撞来，乙牛也不甘示弱，以 6m/s 狂奔对方回击，此时有一只善良的小鸟以 20m/s，从两只牛角上飞来飞去，以此来进行劝架，经过 s，两只老牛相撞在一起，这时，小鸟已经在空中飞行了 m 的路程了。答案：10，20013部队以大小 2m/s 匀速前进，有一位通讯员以大小为 m/s 的速度从队尾跑向对首传达信息，然后再以不变的速率跑回队尾，这时候队伍前进的距离正好等于队伍的长度。答案：4.828三、计算14物体沿直线向一个方向运动，先以速度 运动，发生了位移 ，再以速度 运动，发1vs2v生了位移 ，它在
29、整个过程中的平均速度是多少？若先以速度 匀速运动了 秒，又以s 1vt速度 匀速运动了 3 秒，则它在整个过程中的平均速度为多少？2vt13答案： ,12v12(3)4v15右图是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号.根据发出和接收到的信号间的时间差，测出被测物体的速度.下图中 p1、p 2 是测速仪发出的超声波信号 n1、n 2 分别是 p1、p 2 由汽车反射回来的信号.设测速仪匀速扫描，p1、p 2 之间的时间间隔t=1.0s，超声波在空气中传播的速度是 v=340ms，若汽车是匀速运动的，试解答下列问题：图 29(1) 汽车在接收到 p1、p 2 两个信号之间的时间内车前进的距离是多少？ 答案：17(2)汽车的速度是多少？答案：17.9
