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高一物理勻速直線運動的圖象教案
教學目的：
1.會認識圖象;理解勻速直線運動圖象的物理意義;會畫簡單的圖象;會利用圖象求位移和速度。
2.了解用圖象來處理實驗數(shù)據(jù)，探索物理規(guī)律的研究方法。
重點、難點：
理解勻速直線運動的圖象的物理意義。
教具：
氣墊導軌(包括氣源和滑塊)，J0201-1型數(shù)字計時器三臺，光電門四個，放大器(自制)一個，米尺，三角板。
教學過程：
[復習上節(jié)內(nèi)容，引入新課] 復習勻速直線運動速度公式v=s/t和位移公式s=vt 指出：物體的運動規(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動規(guī)律?請看下面的例子。
[實驗] 研究一滑塊在水平氣墊導軌上的運動情況。實驗裝置如圖1所示，分別用三臺數(shù)字計時器同時測量滑塊三段位移(OA段、OB段、OC段)所用的時間。將取得的實驗數(shù)據(jù)在圖上標出(圖1中所標的數(shù)據(jù)是某一次實驗取得的一組數(shù)據(jù))。
[提出問題] 實驗測出滑塊位移20cm、40cm和60cm所用的時間，但滑塊在任意時間內(nèi)(如：1s內(nèi)、2s內(nèi))的位移是多少?還不知道。滑塊通過任一位移(如位移50cm)所用的時間是多少?還不知道。也就是說滑塊的位移和時間的關(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] 選一個平面直角坐標系，用橫軸表示時間t，用縱軸表示位移s，選取單位和合適的標度，根據(jù)實驗測出的數(shù)據(jù)在坐標平面上畫出相應的點，然后用平滑線將這些點連接起來，這條線就表示滑塊的位移和時間的關(guān)系。這種圖象叫做位移——時間圖象，簡稱位移圖象。
[板書] 一、位移——時間圖象。
[講述] 請同學們根據(jù)實驗測出的數(shù)據(jù)在方格紙上畫出滑塊的位移——時間圖象。
(畫圖前先將作圖步驟寫在幻燈片上投影并講述，讓學生明確)作圖步驟：1.列表記錄實驗數(shù)據(jù);2.選取直角坐標系;3.標明坐標軸表示的物理量及單位;4.選擇合適的標度;5.描點;6.用平滑線將各點連接起來。
[學生作圖，教師巡視輔導]
[提問] 作出滑塊的位移——時間圖象形狀是什么樣子?(學生根據(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)各點基本在一條直線上，即可認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原點。
[討論]根據(jù)作出圖象的形狀判斷滑塊做什么運動?
[歸納小結(jié)] 過原點的直線表示正比函數(shù)，即滑塊的位移跟時間成正比。從而可知：滑塊是做勻速直線運動。
[引導學生從圖象求] (1)滑塊在任意時間內(nèi)的位移(滑塊1s內(nèi)、2s內(nèi)的位移;1s末到2s末這段△t時間內(nèi)的位移△s);(2)滑塊任一位移所用的時間(如位移50厘m的時間)。
[小結(jié)并板書]
1.勻速直線運動位移圖象是一條傾斜的直線。
2.從圖象可求：(1)位移;(2)時間;
[設(shè)問] 能不能從位移圖象上求運動速度?怎樣求?(學生思考)
[講述] 圖2中△s就是滑塊在△t時間內(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。
(指導學生看書甲種本第60頁第4行)
[板書] (3)速度v=△s/△t=k。
[練習] 求滑塊的運動速度：
v =△s/△t=23cm/1s=23cm/s
=0.23m/s
[鞏固練習]
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動?(2)它的運動速度比滑塊大還是小?(3)求出它的運動速度。
2..圖3是一個做直線運動物體的位移圖象，線段OA、AB各表示物體做什么運動?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間的關(guān)系。我們叫做速度——時間圖象，簡稱速度圖象。
[板書] 二、速度——時間圖象
[討論] “勻速直線運動的速度——時間圖象的形狀是什么樣子?”(前后桌子四個同學為一組，討論后各組匯報討論結(jié)果)。
[小結(jié)并板書] 勻速直線運動速度不隨時間改變。各時刻速度大小都一樣，因此它的速度——時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.在同一坐標平面上，直線在縱軸上截距越大，表示運動速度越大。
2.從圖象中可求物體任意時間內(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分析指出這個位移大小可用圖象中縱軸表示速度的線段和橫軸表示時間的線段所構(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“面積”的單位是m/s×s=m，而不是m2，所以這個“面積”要加雙引號。
[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] 3.畫出圖3中物體運動的
速度——時間圖象。
[學生練習，教師巡回檢查輔導然后講評]。
[歸納總結(jié)]
1.對勻速直線運動位移圖象和速度圖象進行比較總結(jié)，加深學生對圖象意義的理解。
2.物體的運動規(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。希望同學們認真學習，為今后科學研究打下基礎(chǔ)。
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