第1B章 匀速直线运动图形教学建议(一)学习目标
1.理解匀速直线运动;理解匀速直线运动的位移-时间图像(st图像)和速度-时间图像(vt图像),理解图像的物理意义。
2. 体验st图和vt图的推导过程,了解如何使用比率定义物理量。
3.体会用图像描述物理定律的生动、直观、简洁之美。
2. 重点难点
本节重点讲解匀速直线运动的位移像和速度像。
这部分的难点在于两幅图的物理意义以及它们之间的联系。
3.教学建议
本节内容不是对初中所学的匀速直线运动的简单复习,也不是在初中基础上解决一些匀速直线运动相关的问题,而是着重讲解用表象描述运动的方法,为学习匀速加速运动打下坚实的基础。教学时要特别注意速度的定义,以及初中所学的位移-时间表象与距离-时间表象的区别,深化它们的应用。
此部分建议安排1课时。
1. 入门教学建议
本节的引言部分介绍了自动录音机,目的是让学生对st图形有一个直观的感受。学生可以通过图3所示的实验来体会“自动录音机”的工作原理。图中,A、B是两个铅笔盒,C是一根木棍(或一把尺子),木棍下面放着一张纸D。学生A用铅笔沿着木棍的方向在纸上画一条线,而学生B则以恒定的速度拉动纸张,纸上就出现了记录笔运动的图形。
2.“匀速直线运动”和“速度”的教学建议
匀速直线运动是初中学习的知识,复习时要着重强调;高中则用“位移”这个矢量来描述位置的变化,速度则定义为位移与时间的比值,不再定义为单位时间内行进的距离。
初中学到的速度定义不仅不能体现速度的方向,而且也不严格,比如速度为36km/h,如果物体实际运动的时间不足1小时,我们只能假设它运动了1小时位移时间图像,它行进的距离可达36km。
在高中,速度被定义为位移与时间的比率。无论物体运动的时间长短,这个比率都可以确定。对于匀速直线运动,这个比率是恒定的。这个定义也突出了速度的矢量性质。匀速直线运动中速度的方向就是位移的方向。
3. 关于st图和vt图的教学建议
图像是本节的重点,初中的时候学过距离-时间图像,所以要求不高,这里要注意图像的获取过程,纵坐标就是向量位移。
(1)对于图像,通常要求学生了解以下两个方面:①能从图像中了解粒子在一定时间内的位移;粒子移动一定位移所需的时间;能计算出运动的速度、方向;能从图像中识别出粒子在一定时间内何时停止运动等。②能区分图形上两个粒子的不同运动情况,包括不同的起始点、不同的起始时间、不同的速度以及它们是否相遇、何时相遇、在何处相遇等。
(2)初中距离时间图必定过原点,这里可以要求学生解释图4中三条直线的区别网校头条,它们是同方向、同速度的匀速直线运动,A从原点出发;B与A同时出发,但B比A早s1出发;C和A都从原点出发,但C比A晚t1。
(3)在“大家讨论”环节,学生先做出独立判断,然后进行交流讨论。
(1)正确;(2)不正确;(3)正确;(4)不一定正确。只有当s和t的尺度相同或在同一图中比较时,才是正确的。此时直线的斜率为s/t=tanα,其中α为直线的倾角,α越大,速度越大。否则,如图5所示,直线a和b的斜率相同,但倾角α不同(α2>α1),但它们所代表的速度相同。
(4)“自主活动”中的龟兔赛跑,可以如图6所示画出,其中Oabc表示兔子的运动,Od表示乌龟的运动。兔子以较高的速度奔跑了t1时刻,然后睡着了,乌龟则以较慢的速度平稳地爬行,直到t2时刻,乌龟悄悄地从兔子身边经过(p点表示二者相遇)。当t3时刻兔子醒来时,发现乌龟已经接近终点sm,于是它奋力追赶,此时它的速度比刚开始时还要快,但还是失败了。乌龟早在t4时刻就到达了终点,兔子直到t5时刻才到达终点位移时间图像,落后乌龟Δt=t5-t4。
4. 关于“例子”的教学建议
对于本节的例子,可以先让学生讨论,然后尝试画出vt图,然后解释或阅读文本。
完成示例后,我们可以使用图7进一步讨论图像的含义。将其与下面相应的速度图像配对将有助于巩固图像知识。
(四)操作须知
本部分共10道练习,建议1、2、3题可在课堂上完成,6、9题可采用口头答题形式。
参考答案如下:
A 组
1. B、C、A
2.匀速直线2m/s 8m 2m 2.5s
3. 匀速直线 2米/秒 6米 2米
4. (1)1.5 (2)0 (3)与初速度相反 30 (4)60 30
5. C
B 组
6. 省略数学公式、函数图的文字描述
7. (1)省略(2)4 s
8.如图8所示
9. 省略
10. (1)省略 (2)-0.5m
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