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加速度——教学设计 北京师范大学物理学系 钟兴勇 设计思想 加速度是高中力学中的一个非常重要的概念，是学习运动学的基础。在学习加速度之前已经学习了位移和速度的概念，因此借助于速度概念建立的过程可以类比帮助对加速度概念的理解。与速度不同的是，加速度是一个看不见摸不着的东西，学生在生活当中很难直接感受到加速度，所以，可以先列举一些生活中的现象让学生感受到速度的变化和变化过程中所需要的时间，然后再引出速度变化的快慢。 在列出一系列的现象中，要体现出迫切地需要一个物理量来描述“速度变化的快慢”，这正是引入“加速度”的必要性。在加速度的定义过程中，注意类比速度的定义，即比值法定义物理量。 对于加速度方向的确定，应该从矢量相加减的角度，通过始末速度的相减得到与的方向相同。 对于图像，重要的是使学生能从图像当中获得有价值的信息（如速度，加速度，图像是直线还是曲线，图像的倾斜程度等），这些信息能反映物体的哪些运动特征，而这些信息当中加速度显得尤为重要。 本节课并没有实验，实际上加速度的建立过程中，课堂的演示实验或学生实验并不能有效的反映出“速度变化快慢”这一特征，而生活中的现象及实例更能让学生感受到这一点，同时也更能激发学生的兴趣。 教学目标 2.1 知识与能力 2.1.1 理解加速度的概念和物理意义，区别加速度，速度，速度变化量和速度变化率。 2.1.2 了解加速度的矢量性，能根据速度与加速度方向判断运动性质。 2.1.3 通过加速度概念的建立过程和加速度定义式的建立过程，体会比值法定义物理量在科学研究中的作用。 2.1.4 学会认识图像 2.2 过程与方法 培养学生的逻辑推理能力 2.3 情感与态度价值观 享受推理的逻辑美 教学重难点 重点：加速度的概念，定义式 难点：加速度的矢量性 教学过程 4.1 导入新课 师：对于运动的描述，首先从描述物体的位置变化入手。关于位置变化，位置变化快慢，物理学是怎么描述的？（复习引入） 学生作答，引出位移，位移变化量和速度。关键是能理解建立速度概念的这种研究思路，因为这种建立概念的思路是本节课所需要的。 4.2 新课内容 4.2.1 加速度概念的建立过程 师：用速度可以描述物体位置变化的快慢，下面我们来看一个课本中的思考与讨论。 学生回答，关键是要学生明白速度变化的快慢时不同的。 师：实际上速度改变的快慢与生活是紧密相连的，那么，同学们能否举一些例子出来，进行说明。 （经过2分钟后，估计无学生会主动站起来描述） 师：请同学们听好下列所描述的运动现象，并进行回答，以唤醒学生的记忆。 百米赛跑时，发令枪一响，运动员希望自己在短时间内速度改变是越大越好，还是越小越好？ NBA篮球赛中，进攻球员一个加速把防守球员甩在身后 火车出站时，速度逐渐较大，经过一段时间后风驰电掣；而一扣枪的板机，子弹“啪”的一声已不见踪影，这说明什么？ 师：以上实验，以及生活中的现象都说明速度的改变是有快慢之分的，那么，如何定量地比较物体速度的变化快慢呢？ 师：下面我们看表格中的数据，从这些数据中你能感受到什么？如何比较速度变化的快慢？ 初速度∕m.s-1 经过时间∕s 末速度∕m.s-1 甲：小朋友从高处沿滑梯下滑 0 2 3 乙：法拉利赛车启动 0 5 40 丙：火车从车站出发 0 100 20 丁：飞机在天空匀速飞行 250 100 250 学生思考，教师提示：速度增加，平均一秒增加多少？ 师：通常情况下，比较速度改变的快慢，物体所用的时间不一样，速度的改变大小也不一样，此时，我们都可以计算平均每秒钟速度的变化量。由此算出以上四个物体每秒速度变化的数值分别为：1.5，8，0.2，0。比较数据知，速度变化的快慢不一样。 师：这样我们可以用速度变化量与时间的比值来描述速度变化的快慢，我们把这个比值叫做加速度。 定义：加速度是速度变化量与发生这一变化所用时间的比值。 公式： 单位： 期中表示速度的变化量，表示时间的变化量。 师：下面请同学们把上表中的加速度算出来。 使学生学会使用，这一过程很重要。 教师解答规范，并给出正确答案，大小分别为：1．5m∕s2　8m∕s2　0．2m∕s2　0 师：表示什么意义？ 学生回答：物体速度每秒钟增加 引出加速度的物理意义：加速度是表示速度改变快慢的物理量，其数值越大，表示速度改变越快。 师：加速度是矢量还是标量？加速度的方向与哪些物理量有关？ 学生讨论后，师生在一起得出速度是矢量，速度的变化量ΔV也是矢量，单位时间内速度的改变量也是矢量，所以a方向与ΔV的方向相同。 师：下面请同学们看这道题。 通过下面这道题的练习，可以认识到加速度的矢量性。 典型例题：在一次事故中，小车以10m∕s的速度向一面墙撞过去，碰撞时间为0．1s， 1．如果墙不牢固，墙被撞倒后的一瞬间，车仍以3m∕s向