1.3 位置变化快慢的描述 教学设计 -2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理教学设计聚焦“位置变化快慢的描述——速度”，通过展示交通工具实景图片导入，从比较运动快慢过渡到速度定义，搭建初中速度到高中矢量速度的认知支架，衔接位移、时间等前序知识。 特色在于融合科学思维与科学探究，用比值定义法和极限思想理解瞬时速度，结合x-t图像斜率分析；通过打点计时器实验及视频演示，引导学生测量、处理数据并绘制v-t图像，培养实验能力与数据素养，助力学生建立运动描述观念，为教师提供完整实验方案与教学资源。

1.3位置变化快慢的描述——速度 一、教学目标 1.物理观念 理解速度的物理意义，掌握速度的定义、公式与单位，明确速度是矢量，兼具大小和方向。能区分速度、平均速度、瞬时速度、速率四个概念，理清彼此的联系与区别，建立完整的运动描述物理观念。 2.科学思维 体会比值定义法的物理思想，理解速度与位移、时间无正反比例关系；借助极限思想理解瞬时速度的由来，学会结合x−t图像分析平均速度与瞬时速度，提升逻辑推理与图像分析能力。 3.科学探究 能结合实验数据、生活实例对比不同物体运动快慢，学会利用打点计时器相关思路测算平均速度与瞬时速度，掌握物理量探究与分析的基本方法。 4.科学态度与责任 结合高铁、火箭、日常交通工具等实例感受速度在生活、科技中的应用，养成严谨辨析物理概念的习惯，体会物理知识解释生活现象的价值。 二、教学重难点 （一）教学重点 1.速度的定义、公式、矢量性； 2.平均速度与瞬时速度的概念、物理意义及二者区别； 3.速率的含义。 4.利用打点计时器测量平均速度与瞬时速度的方法、数据处理。 （二）教学难点 1.用极限思想理解瞬时速度； 2.区分平均速度、平均速率、瞬时速率； 3.结合图像与实际运动分析速度方向。 4.结合v-t图像分析变速直线运动。 三、教学过程 （课时一） （一）导入新课 教师展示不同交通工具运动实景图片。 结合画面提问：生活和科学研究中经常需要知道物体运动的快慢和方向。不同的运动，快慢程度并不相同。同学们猜想下是汽车快还是飞机快？ 学生观看视频与图片，结合生活经验思考问题，相互交流判断运动快慢的方法。 （二）新课讲授 一、速度 比较运动快慢的方法 教师结合课件中蜗牛的位移、时间数据案例展开分析： 案例一：位移相同，用时越短，运动越快； 案例二：时间相同，位移越大，运动越快； 拓展提问：若位移、时间均不相等，该如何比较？ 1、定义：物理学中用位移与发生这段位移所用时间之比表示物体运动的快慢，这就是速度。 2、定义式： 3、物理意义：描述物体位置变化快慢和方向的物理量。 速度越大，位置变化越快，运动越快。 4、单位：国际单位：米每秒； 常用单位：千米每小时、厘米每秒 5、速度是矢量： 大小：数值上等于单位时间内位移的大小。 方向：物体运动的方向。 注意：这里的速度和初中所学速度的含义不完全相同。 6、比值定义法：用两个物理量的比值来定义一个新的物理量，这个新物理量与前两个物理量不直接成比例关系。 生活中的速度：教师展示高铁、火箭、步行、骑行等物体的速度参考图片与数据，让学生对不同运动的速度大小建立直观认知。 二、平均速度和瞬时速度 教师结合 “龟兔赛跑” 故事、百米赛跑、汽车加速减速等实例提问： 生活中的速度大多都是时刻变化的，例如：百米赛跑运动员的速度不可能时刻都是巅峰速度；开车去一个地方，总会减速或是加速……那么我们如何去描述他们在这一个过程中运动的快慢呢？ （一）平均速度 1.定义：物体在一段时间内，位移与对应时间的比值，公式仍为。 2.物理意义：粗略描述物体在一段时间、一段位移内整体的运动快慢与方向。 3.矢量性：平均速度是矢量，方向与这段位移的方向一致。 结合例题与课件图表，举例计算平均速度，巩固公式应用。 4.方向：与Δx的方向相同，由初位置指向末位置。 （二）瞬时速度 教师引导学生思考，并分组讨论：平均速度描述物体在一段时间内运动的平均快慢程度及方向。那么，怎样描述物体在某一时刻运动的快慢和方向呢？ 当选取的时间不断减小，对应的运动区间不断缩短，这段时间内的平均速度就会越来越接近物体某一时刻、某一位置的真实运动快慢。 当时，平均速度即可认为是该时刻的瞬时速度。 1.定义：物体在某一时刻或某一位置的速度。 2.物理意义：精确描述物体在该时刻、该位置的运动快慢与方向。 3.矢量性：方向为物体在该点的运动方向，曲线运动中瞬时速度沿轨迹切线方向。 4.匀速直线运动中，物体瞬时速度保持不变，因此平均速度与瞬时速度大小、方向均相等。 （三）利用x-t图像认识平均速度和瞬时速度 过A点的虚线AB、AC分别反映的是AB段、AC段内的平均速度 当时间间隔取得非常短时，过A点的线段就会逼近过A点的切线AD，则切线AD的斜率就等于t0时刻的瞬时速度 教师与学生一起总结平均速度与瞬时速度对比： 项目 平均速度 瞬时速度 区别 反映一段时间内物体运动的平均快慢程度 精确描述物体运动的快慢及方向 对应一段时间(过程) 对应某一时刻或某一位置 方向与位移的方向相同，与运动方向不一定相同 方向就是物体的运动方向，不一定与位移方向相同 共同点 描述物体运动的快慢和方向，都是矢量，单位都是m/s 联系 (1)当位移足够小或时间足够短时，可以认为瞬时速度就等于平均速度 (2)匀速直线运动中平均速度等于瞬时速度 （课时二） （一）导入新课 教师带领回忆之前学习的用打点计时器测量物体运动的位移和时间，速度的定义是位移与时间之比，我们可以用打点计时器先测量物体运动的位移和时间，再用位移和时间计算出物体运动的速度。 电磁打点计时器是一种使用低压交流的计时仪器，其结构如图所示。它的工作电压是 6 V 左右。电源频率是 50 Hz 时，它每隔 0.02 s 打一个点。 电火花计时器是利用火花放电时在纸带上打出小孔而显示出点迹的计时仪器。使用时，墨粉纸盘套在纸盘轴上，并夹在两条纸带之间。当接通220 V交流电源时，计时器发出的脉冲电流经接正极的放电针、墨粉纸盘到接负极的纸盘轴产生火花放电。于是在运动的纸带上就打出一列点迹。当电源频率是50 Hz时，它每隔0.02 s打一次点。 那么如何使用打点计时器测量小车的速度？ （二）新课讲授 一、速度的测量 教师结合纸带示意图与课件内容讲解： 测量平均速度 用手拉通过打点计时器的纸带时，纸带运动确定时间内的位移就被记录下来，据此可以计算纸带运动的速度。 如图是打点计时器打出的一条纸带示意图。若想计算实验时运动纸带在D、G两点的 平均速度，只需测出D、G间的位移Δx和所用时间Δt，就可以算出平均速度： 每隔0.1s(或更短)计算一次平均速度。 1. 在图中选取纸带上一点为起始点0，后面每5个点取一个计数点，分别用数字1,2,3，...标出这些计数点； 2. 测量各计数点到起始点0的距离x,记录在表1中； 3. 计算两相邻计数点间的位移Δx 同时记录对应的时间Δt ； 4. 根据Δx和Δt计算纸带在相邻计数点间的平均速度v 。 位置 0 1 2 3 4 ... x/m   Δx /m Δt /s    v/(m/s) 2、测量瞬时速度 教师提问：用DG间求出的平均速度代表E的瞬时速度是否准确？如何做更准确？ D、F 两点离 E 点越近，算出的平均速度越接近 E 点的瞬时速度。但D、F两点间距离过小，测量误差会增大，实际要根据需要及所用仪器的情况综合考虑。 二、测量纸带的平均速度和瞬时速度 1.实验器材 展示器材实物图，逐一说明：电磁打点计时器（低压交流电源）/ 电火花计时器（220 V 交流电源）、纸带、刻度尺、导线、复写纸、墨粉纸盘等。 2.实验步骤 ① 固定打点计时器，将纸带穿过限位，装好复写纸 / 墨粉纸盘； ② 接通对应交流电源，待打点稳定后，水平匀速拉动纸带； ③ 打点完成后及时关闭电源，取下纸带； ④ 选取清晰点迹，标记计数点，用刻度尺统一测量各计数点到起点的距离； ⑤ 记录数据，分段计算位移、时间与对应速度。 3.教师播放实验测量纸带的平均速度和瞬时速度视频。 4. 实验注意事项 结合课件逐条强调操作规范： ① 实验前固定好仪器，拉动纸带无卡顿； ② 严格遵守操作顺序：先通电，后拉纸带； ③ 拉动纸带速度适中，避免点迹过密或过于稀疏； ④ 电磁计时器调整振针高度，防止点迹过淡或打成短线； ⑤ 位移尽量一次性测量，减少分段测量带来的误差； ⑥ 计时器不可长时间连续通电，实验完毕立即断电。 5.纸带数据处理 教师示范数据处理方法： 在纸带上确定起始点 0，依次标出计数点 1、2、3……，测量各点坐标，计算相邻计数点间位移，结合固定时间间隔，逐段计算平均速度，并将结果填入对应表格。 说明：相邻计数点的平均速度，可近似当作中间时刻的瞬时速度。 位置 0 1 2 3 4 5 6 … x/m                 Δx/m                 Δt/s                 v/(m·s-1)                 6.其他测速方式 光电门：利用遮光片挡光时间计算瞬时速度，精度较高； 频闪照相：原理与打点计时器相似，通过频闪影像计算速度； 位移传感器、速度传感器：现代电子测速设备，可直接读取速度数值。 三、速度—时间图像 1. 图像绘制方法 教师讲解绘制流程： ① 建立平面直角坐标系：横轴表示时间t，纵轴表示速度v，标注坐标轴名称、单位与标度； ② 根据纸带算出的速度、时间数据逐一描点； ③ 用 平滑曲线（或直线）拟合所有数据点，得到v-t图像。 2. v-t图像的物理意义 结合不同类型图像分类讲解： 匀速直线运动：图像为平行于时间轴的水平直线，表示速度大小、方向始终不变； 变速直线：图像倾斜，直线 / 曲线的倾斜程度反映速度变化快慢； 方向判断：图像在t轴上方，速度与规定正方向相同；图像在t轴下方，速度与规定正方向相反。 （三）课后小结 教师引导学生自主梳理知识，组织小组交流补充： 1.回顾打点计时器的工作参数、完整实验步骤和关键注意事项； 2.说一说用纸带测量平均速度、瞬时速度的计算方法与近似思想； 3.简述v-t图像的绘制步骤，结合图像说明匀速、变速运动的特点以及速度方向的判断方法； 4.列举几种常见的测速仪器，对比其工作原理。 交流结束后，教师梳理整体知识框架，强化实验要点与图像解读技巧。 （四）板书 一、速度变化量 二、加速度 1.定义式： 2.物理意义：描述速度变化快慢与方向 3.矢量性：方向与一致 4.单位： 三、加速度方向及计算 四、运动状态判断 加速：a与v同向；减速：a与v反向 a增大：速度变化变快；a减小：速度变化变慢 a恒定：匀变速运动；：匀速直线运动 五、图像看加速度 （五）教学反思 授课课题 1.3 位置变化快慢的描述——速度 授课班级 教学目标达成情况 教学重难点突破效果 课堂教学环节亮点与不足 学生学习掌握情况 整体改进措施与后续教学规划 学科网（北京）股份有限公司 $