第3节 运动快慢的描述——速度 教学参考
1．教学目标
（1）理解速度的概念，领会其矢量性，体会其在初中基础上的深化，知道速度的方向即物体运动的方向。
（2）能在具体问题的描述中正确使用平均速度和瞬时速度的概念，并能进行相应的计算。
（3）知道瞬时速度是表示某一时刻的速度，了解平均速度与瞬时速度的区别与联系。
（4）知道速度与速率的区别与联系，能在生活中正确使用速度和速率。
（5）体会平均速度概念的等效思想方法。在讨论平均速度和瞬时速度联系的过程中，初步体会取极限的思想方法。
2．教材分析与教学建议
本节教科书的重点是速度。比较初、高中对速度的定义会发现，由于“位移”和“路程”不相同，高中与初中所学习的速度是不相同的。提醒学生注意这个不同点，有利于学生对失量的学习。用好教科书图1.3-1和“思考与讨论”，也有利于学生更好地适应高中阶段对速度概念的学习。
通过极限的思维方法，从平均速度过渡到瞬时速度，可以让学生了解平均速度与瞬时速度的区别和联系。学生在初学“瞬时速度”时会表现出不理解，他们认为：“既然是在某一时刻，那么物体的位置就没有发生变化，怎么会有速度呢？”对此教师要有心理准备，但是在第一次教学时不要主动启发学生思考这种问题，当多次接触极限思维方法后，潜移默化会使他们明白其中的道理。
阅读“说一说”栏目的内容，让学生在趣味中体会“单位时间物体运动位移”的含义，能够更多地认识用比值定义物理量的意义。
教科书最后说明速度的应用，特别以“STS”栏目形式从一个侧面说明速度与社会发展的关系，可以启示学生思考技术上提高速度与社会发展的辨证关系。
（1）坐标与坐标的变化
新的一节开始，再次出现在一维坐标系中研究位置坐标和坐标的变化，其目的是为了让学生知道位移方向与速度方向的关系。学生通过对“思考与讨论”中问题的讨论，可以很明确地知道，在直线运动中速度方向（也就是运动方向）与位移方向相同。
教学中可以组织学生讨论汽车沿平直公路行驶的问题，要明确研究问题的思路。如，为什么要选定汽车运动的直线为一维坐标系，并确定坐标轴的原点和坐标轴的止方向？确定汽车在t1、t2时刻的位置坐标x1＝10m、x2＝30m，坐标值大于零说明什么？计算汽车从A到B的位移Δx为什么是正值？正值说明什么？质点从B点到A点，位移Δx为什么是负值？负值说明什么？
讨论的目的：首先使学生知道速度的方向与位移方向相同，但不一定与坐标轴的正方向相同。其次，在学生用初、末位置的坐标（正、负值的选定）确定位移方向（位移正、负值的意义）的过程中，初步涉及同一直线矢量的运算问题。这不仅是为后面的学习做准备工作，而且使学生从开始处理矢量问题，就认识到正、负值与方向关系的重要性。
（2）速度
即使没有学过高中物理，绝大多数人也都有速度的概念。也许他们关于速度的概念比较肤浅，也不一定符合科学的定义，但是在比较运动快慢的问题上一般不会是错误的。如，坐在车上的人可以通过路旁的里程碑和手表计算行车的快慢。通过观察里程碑而得到的行程，一般情况下都不是科学概念中的位移，但是用行程和所用时间的比值计算出来的速度，却能够表明车子运行的快慢，这是生活中计算运动快慢常常使用的方法。
然而，在高中物理课中所说的速度，被严格地定义为“单位时间内的位移”。这对初学的学生来说，达到理解并不困难．但是会有一个适应和熟悉的阶段。
（3）平均速度和瞬时速度
学生对平均速度是容易理解的。但是教学中还要提醒学生注意，此时的平均速度与初中学过的速度是有区别的。区别在于位移和路程是两个不同的概念，所以，“单位时间内的位移”和“单位时间内的路程”是不一样的。现在说的平均速度是矢量，它的方向与位移Δx方向相同，而初中说的平均速度是没有方向的。
速度有平均速度和瞬时速度之分，两者相比，平均速度比较容易理解。因为它是一个与真实过程相联系的计算，即真实的位移Δx与真实的时间间隔Δt的比值。相比较，瞬时速度就难以理解了。在教科书中，采用这样的观点说服学生：在时间间隔Δt较小的情况下，平均速度能比较精确地描述物体运动的快慢程度。Δt越小，描述越精确，因此当Δt很小很小时，就可以认为
平均速度和瞬时速度都反映的是单位时间内的位移。对此，会有学生产生这样的疑惑：既然瞬时速度是指某时刻的速度，而某时刻物体的位置是一个确定的值，它不是位移，怎么会有速度呢？学生的疑问来自于没有注意到瞬时速度不是看某一时刻的位置，而是看此一时刻后Δt物体位置的变化Δx。物体运动经过某一位置，这个位置虽然是固定的，但是运动物体不是停留在这一点，只是经过这一点。所以，在这一点的速度，应该理解为在这个位置附近的很短时间内
为加深学生对瞬时速度的理解，我们还可安排下面的实验。
演示 如图1-1所示，让滑块沿倾斜的气垫导轨做加速运动。将滑块放上不同宽度的遮光片，若没有成品遮光片，可用硬纸片自制成需要的宽度。测出每个遮光片通过光电门所用的一段时间间隔Δt。
以下是某位老师采集的实验数据。当滑块从同一高度滑下，其前端P到达A点时的速度相等。滑块上装有不同宽度的遮光片，它们的宽度Δx分别为AA1、AA1……用光电门测量滑块上不同宽度的遮光片通过A点所需时间，可以知道它们经过A点时的平均速度。由表格中数据可知，在遮光片宽度小于3.8cm之后，三组数据的平均速度都是0.41m/s。说明在时间小到一定程度后，滑块通过A点的瞬时速度就等于0.41m/s。
|
Δx/m （遮光片的宽度） |
Δt/s |
|
||
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1 |
2 |
3 |
||
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AA1＝0.300 |
0.632 |
0.635 |
0.636 |
|
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AA2＝0.200 |
0.460 |
0.459 |
0.458 |
|
|
AA3＝0.110 |
0.264 |
0.263 |
0.263 |
|
|
AA4＝0.038 |
0.094 |
0.094 |
0.093 |
|
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AA5＝0.024 |
0.059 |
0.058 |
0.058 |
|
|
AA6＝0.0086 |
0.021 |
0.021 |
0.021 |
|
关于瞬时速度大小和速率，课本是这样说的：“瞬时速度的大小通常叫做速率”。如何让学生理解其意义？教师可以这样组织教学：
教师：速度是矢量，有大小也有方向。如果把速度的大小叫做速率，是否说明速率是标量呢？
初中所学的速度可以称为速率吗？
教师：速度分为平均速度和瞬时速度，瞬时速度是平均速度Δt非常非常小时的值。在Δt很小的情况下，位移的大小和路程有什么关系？此时，瞬时速度的大小和瞬时速率还有区别吗？
教学目的：学生认识在Δt很小的时候位移的大小和路程相等，则瞬时速度的大小就可以等于速率了。
学生认识瞬时速度的大小等于速率，就可以理解“汽车速度计不能显示车辆运行的方向，它的读数实际是汽车的速率”。因此，日常生活和物理学中说到的“速度”有时就是指速率。
对于“说一说”栏目的内容，教学中可以组织同学阅读，并议论费恩曼所举的有趣实例。讨论时引导学生认识到，警察所说的超速是指瞬时速度过大，而女士却强调她已走过的路程以及她将要走过的路程。可见，这位女士不懂瞬时速度，更不懂单位时间路程的意义。
“STS”栏目是本书的重要组成部分，强调的是科学技术与社会的关系。本节“速度与现代社会”讲的是，由于交通工具速度的提高，城市规模扩大了，战争观念改变了，不同文化的交融加快了……STS的意义在于揭示科技与社会的互动关系，而非单纯的科学知识在技术上的应用。如果只讲科学的发展使得汽车、飞机、轮船等技术发展了，人们可以“日行千里”，却不涉及城市建设、战争观念、文化交流等社会层面的内容，那就不是本来意义的STS，这点应该引起注意。
3．问题与练习
内容分析
本节三个课后练习从三个方面巩固速度概念。第1题通过在宇宙天体中使用速度公式，使学生在巩固速度公式的同时感受宇观世界的时间和空间。第2题，学生通过计算不同1s时间的平均速度，有利于理解平均速度大小与所取哪段时间有关。思考回答初、末瞬时速度与哪段时间有关。思考回答初、末瞬时速度与哪段平均速度更接近，有利于巩固对“Δt非常小，就可以认为
解答与说明
1．答：（1）1光年＝365×24×3600×3.0×108m＝9.5×1015m
（2）需要时间为
2．解答：（1）前1s平均速度v1＝9m/s
前2s平均速度v2＝8m/s
前3s平均速度v3＝7m/s
前4s平均速度v4＝6m/s
全程平均速度v5＝5m/s
v1最接近汽车关闭油门时的速度，但是会小于关闭油门时的瞬时速度。
（2）1m/s，0
3．答：（1）224.9m/s （2）36.6m/s （3）0
说明 列车时刻表中站与站间的里程表示的是路程，所以求解的是平均速率。但是在这里可以把它作为平均速度。因为，在日常生活中使用物理概念时并不严谨，大家彼此了解所表达的意思。
文件下载（已下载 40 次）发布时间：2015/9/24 下午10:30:52 阅读次数：513
