1.4 速度变化快慢的描述——加速度 教学设计-2026-2027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加速度概念的建立，通过小汽车与火车加速对比、汽车加速制动数据表格导入，引导学生类比速度定义（v=Δx/Δt），用比值定义法构建加速度公式a=Δv/Δt，衔接速度、v-t图像等前序知识，搭建清晰学习支架。 此资料以科学思维（类比推理、比值定义）和科学探究（小组讨论v-t图像斜率、矢量作图分析Δv方向）为特色，通过“高空侦察机速度大加速度小”等实例辨析v、Δv、Δv/Δt关系，结合STSE讨论交通工具与环境，培养运动观念与责任意识，助力学生突破难点，提升教师教学效率。

教 案 教 学 设 计 教学内容 普通高中教科书·物理必修第一册 第一章 第4节《速度变化快慢的描述——加速度》 学科/教材版本 年级：高一年级 人教版 必修第一册 学情分析 学生已学习质点、参考系、时间、位移、速度（含平均速度与瞬时速度）及v-t图像，具备用比值定义法建立速度概念的初步经验，能定性从v-t图像判断加速、匀速、减速。但加速度在初中没有概念基础，生活中也缺乏对应词语，学生易把日常用语中笼统的“快”“慢”与“速度大”“加速度大”混为一谈；加速度的方向取决于速度变化量Δv的方向，对学生而言较为陌生，是理解的难点；同时用v-t图像斜率求加速度需要一定的数学迁移能力。因此教学须从真实情境出发，借助类比与矢量作图，帮助学生辨析v、Δv、Δv/Δt三者关系，突破迷思概念。 教材分析 教科书以节前“问题”（小汽车10 s、火车300 s都由静止加速到100 km/h）引出建立加速度概念的必要性；进而启发学生仿照速度定义式v=Δx/Δt，用比值定义得出加速度的定义式a=Δv/Δt及单位m/s²；接着研究加速度的矢量方向（图1.4-1甲、乙）以及如何从v-t图像（图1.4-2）分析加速度；再通过“思考与讨论”辨析生活中“快”“慢”的模糊含义，“科学漫步”从更普遍角度研究“某量、变化量、变化率”，“STSE”从交通工具发展讨论其与社会、能源、环境的关系。对应课程标准要求1.1.3（理解位移、速度和加速度）。本节既是下一章研究匀变速直线运动的基础，也是后续力学各章的基石。 教学目标 物理观念 理解加速度的概念，知道加速度的定义式a=Δv/Δt、方向、单位（m/s²），知道加速度是描述速度变化快慢的物理量（速度变化率）；理解加速度与速度、速度变化量的区别与联系，初步形成运动观念。 科学思维 通过类比速度定义式，学习并体会“用物理量之比定义新物理量”的比值定义法；能根据Δv的方向判断加速度方向，并结合速度方向判断加速、减速运动；能从v-t图像斜率分析、计算加速度，体会数学方法在物理研究中的应用。 科学探究 能围绕“如何描述速度变化快慢”提出问题，通过实例计算、矢量作图、小组讨论等方式形成结论；能从v-t图像中选取Δt、Δv求解加速度并交流不同方法。 科学态度与责任 通过对汽车百公里加速、制动、电梯升降、跳伞等实例的讨论，体会物理与生活实际的紧密联系，激发学习兴趣；通过STSE中交通工具发展与能源、环境问题的讨论，形成可持续发展的责任意识。 教学重点与难点 教学重点 加速度概念的建立；加速度的定义式a=Δv/Δt、单位及矢量性；从v-t图像看加速度（斜率即加速度）。 教学难点 加速度方向的判断（a的方向与Δv方向一致）；辨析速度v、速度变化量Δv、速度变化率Δv/Δt三者的区别与联系；用v-t图像斜率求加速度。 教学过程 环节/时间 教师活动 学生活动 核心 素养 环节1 情境导入·问题引入（约8 min） 展示教材节前“问题”：一辆小汽车在10 s内速度从0达到100 km/h，一列火车在300 s内速度也从0达到100 km/h。 提问： ①是否能用“谁的速度大”描述小汽车和火车运动的不同？ ②是否能用“谁的速度变化大”描述它们的不同？ ③你认为应该用什么方法描述它们运动的不同？ 补充展示“汽车百公里加速时间与40 km/h制动时间”表（表1-3，1至6号车） 继续提问： ④1至3号车加速过程的不同可以怎样描述？ ⑤4至6号车制动过程的不同可以怎样描述？ ⑥1号车与5号车相比，什么相同？什么不同？可以怎样描述？ ⑦如果两辆汽车速度变化量和所用时间都不同，用什么物理量能描述这种不同？ ⑧引入一个什么物理量就能将上述四个问题描述清楚？引导学生得出：用“速度变化量与时间之比”描述速度变化的快慢。 思考、交流讨论，逐一回答： ①末速度相同，不能用“速度大”区分； ②速度变化量都是100 km/h，也不能用“速度变化大”区分； ③应比较“速度变化的快慢”——用相同时间比速度变化量，或相同速度变化量比时间。 分析表1-3： 1至3号车速度变化相同、时间不同，时间短的加速快； 4至6号车制动时间不同、减速快慢不同； 1号与5号车速度变化量相同、时间不同。 最终认同需要引入新物理量——加速度。 物理观念（感知速度变化快慢）；科学思维（比较、归纳、比值思想的萌芽） 环节2 加速度的定义与单位（约10 min） 引导类比： 前面学速度时，用位移Δx与时间Δt之比定义v=Δx/Δt描述位置变化快慢； 现在要描述速度变化快慢，可用速度变化量Δv与所用时间Δt之比。 板书定义式：a=Δv/Δt。说明：Δv=v₂－v₁（末速度减初速度）；在国际单位制中加速度单位为米每二次方秒，符号m/s²（或m·s⁻²）。 强调“用物理量之比定义新物理量”是物理学常用方法，让学生回忆初中用比值定义的量（密度ρ=m/V、压强p=F/S、功率P=W/t）。 组织练习：小汽车10 s从0到100 km/h（27.8 m/s）、火车300 s从0到100 km/h，分别计算加速度。 类比速度定义式，自主写出a=Δv/Δt；推导单位：速度单位m/s除以时间单位s，得m/s²。 回忆并列举初中学过的比值定义量，体会方法一致性。 计算：a汽车=(27.8－0)/10≈2.78 m/s²，a火车=(27.8－0)/300≈0.093 m/s²。 得出结论：小汽车加速度大，速度变化快。 科学思维（类比推理、比值定义法）；物理观念（加速度概念、单位） 环节3 加速度的方向（约15 min） 创设教材图1.4-1实例情境：甲图汽车初速度v₁=10 m/s、末速度v₂=20 m/s；乙图汽车初速度v₁=20 m/s、末速度v₂=10 m/s；两车速度变化经历时间均为2 s。 组织学生通过定量计算与矢量作图讨论： ①如何用有向线段表示速度v？ ②如何计算速度变化量Δv？Δv是矢量吗？甲、乙两图中的Δv一样吗？如何用有向线段表示Δv？ ③由a=Δv/Δt，甲、乙两图中的加速度一样吗？ ④加速度是矢量吗？如何确定a的方向？ ⑤如何定义加速运动和减速运动？ 引导类比速度矢量性：由v=Δx/Δt，v方向与Δx方向一致；同理a方向与Δv方向一致。指出同一直线上的矢量，可在规定正方向后用正负号表示方向，把矢量运算简化为代数运算。 计算并作图： 甲：Δv=20－10=+10 m/s（与v₁同向），a=10/2=+5 m/s²，方向与初速度相同——加速； 乙：Δv=10－20=－10 m/s（与v₁反向），a=－10/2=－5 m/s²，方向与初速度相反——减速。 画有向线段：以v₁箭头端为起点、v₂箭头端为终点作Δv。 总结：加速度a的方向与速度变化量Δv方向相同；a与v同向→加速，a与v反向→减速。 科学思维（矢量作图、方向判断）；科学探究（定量计算与讨论） 环节4 辨析v、Δv、Δv/Δt（教学片段·约12 min） 提出教学片段“a、v、Δv、Δv/Δt的关系”，请学生举例说明以下情况： ①速度大，但加速度小； ②速度小，但加速度大； ③速度变化量小，但加速度大； ④加速度方向与速度方向相反； ⑤加速度方向与速度变化量方向相反； ⑥加速度大小增加而速度大小减小； ⑦加速度大小减小而速度大小增加； ⑧通过以上讨论，你能得到什么结论？ 结合教材“思考与讨论”：日常生活中“快”“慢”有时指速度、有时指加速度，请分别举例。 举例并辨析： ①高空匀速飞行的侦察机速度近1000 m/s而a=0； ②枪筒里的子弹刚开始运动速度近0而加速度可达5×10⁴ m/s²； ③蜗牛0.2 s内速度变化量仅0.002 m/s但加速度相对不小、赛车速度变化量小于高铁而加速度大于高铁； ④向西减速的物体速度向西、加速度向东； ⑤不可能——a方向必与Δv方向相同（此为辨析题，应指出该说法不成立）； ⑥加速度增大的减速运动（如踩刹车越来越紧）； ⑦加速度减小的加速运动（汽车以恒定功率起动）； ⑧结论：加速度与速度无必然大小关系，加速度方向与Δv同向，速度增减由a与v方向关系决定，而非由a大小变化决定。 联系生活举例：说“这车真快”可能指速度大；说“这车起步真快”实际指加速度大。 科学思维（辨析易混概念、批判性思考）；物理观念（澄清迷思概念） 环节5 从v-t图像看加速度（约15 min） 展示教材图1.4-2（直线a、b分别为物体A、B的v-t图像）。 组织小组讨论以下问题： ①v-t图像的含义——如何知道某时刻的速度、一段时间内的速度变化量及速度变化率？ ②确定本组从v-t图像分析加速度的方法并求出加速度。 ③各组交流：同一图像不同组选取的Δt、Δv不同，为什么求出的加速度相同？这反映v-t图像的什么特点？ ④分析各图像倾斜程度（包括走向）与加速度大小、方向（正负号）的关系。 ⑤总结v-t图像斜率的含义及由图像求加速度的方法。 补充图1-9（简化电梯上楼情境）与图1-10（跳伞运动员v-t图像）： ⑥讨论乘电梯上楼的速度变化和跳伞运动员的速度变化，画出v-t草图； ⑦将电梯运动简化为图1-9情境，分析各阶段运动情况并求相应加速度。 对学有余力者引导分析跳伞图像，并仿照平均/瞬时速度提出平均加速度与瞬时加速度的定义。 分组探究：可直接在图上取一段Δt及对应Δv，用a=Δv/Δt求；也可由直线斜率求。 发现同一倾斜直线取不同Δt、Δv比值相同，说明该直线斜率恒定——匀变速。 得出：v-t图像斜率表示加速度，斜率越大加速度越大；斜率为正（向上倾斜）表示加速度与正方向同向，斜率为负表示反向。 计算电梯各阶段：起动加速a>0、中间匀速a=0、制动减速a<0并画出v-t草图。 学有余力者分析跳伞图像，体会变加速运动并提出平均加速度与瞬时加速度。 科学思维（图像分析、数学与物理结合）；科学探究（小组合作、方法交流） 环节6 科学漫步与STSE（约8 min） 引导阅读“科学漫步·变化率”：自然界某量D的变化记为ΔD，对应时间间隔Δt，ΔD与Δt之比即变化率；结合实例（番茄成熟、树木生长、水位、商品价格、人口生育量）说明变化率的重要作用，并指出“某个量大不表示它的变化率大”。 组织“STSE·交通工具与社会发展”讨论：交通工具速度是不是越快越好？引导从城市发展、战争面貌、经贸交流、能源环境（拥堵、事故、能耗、尾气与噪声污染）多角度辩论，介绍绿色汽车、立体化轨道交通等措施。 阅读并举例生活中与变化率相关的实例（如飞机起飞时相同时间间隔内位移不断增大）。 展开讨论：车速提高改变城市规模与战争形态，但也带来拥堵、事故、能耗与污染；认同可持续发展，提出发展绿色汽车、限制使用、发展轨道交通等对策，形成“速度并非越快越好、须兼顾安全与环境”的责任意识。 科学态度与责任（STSE、可持续发展）；物理观念（变化率概念的拓展） 环节7 巩固练习·课堂小结（约12 min） 布置教材“练习与应用”第1—5题，重点讲评： 第1题三种轿车百公里加速（11.3 s、13.2 s、15.5 s）求加速度； 答案：2.46m/s²;2.11m/s²;1.79m/s² 提示：由v=100km/h =27.8m/s 可知， , 第2.题 答案：B A. 汽车做匀速直线运动时加速度等于0,速度不等于0。 B. 根据本节教科书中提供的素材可以估算：高铁从静止加速到100 km/h 大约需要80 s, 赛 车从静止加速到72 km/h 大约需要4.5 s。高铁的速度变化量比赛车的大，而加速度却比赛车 的小。 C. 物体向西做减速运动时，速度方向向西，但加速度向东。 D. 汽车加速到最大速度的过程中，汽车会做加速度减小的加速运动，速度增大，加速度 减小。 第3题比较飞机、自行车、蜗牛、动车的速度、速度变化量、加速度大小排序； 答案： (1)飞机的速度最大；速度值由大到小的排序为：飞机、动车、自行车、蜗牛。 (2)飞机在10s 内的速度变化量为0,自行车在3s 内的速度变化量为9 m/s, 蜗牛在0.2 s内 的速度变化量为0.002m/s, 动车在100s 内的速度变化量为72km/h=20m/s 。 可见，动车的速度 变化量最大；速度变化量的数值由大到小的排序为：动车、自行车、蜗牛、飞机。 (3)飞机的加速度为0,自行车的加速度为3m/s², 蜗牛的加速度为0.01m/s², 动车的加速 度为0.2m/s²。可见，自行车的加速度最大；加速度的数值由大到小的排序为：自行车、动车、 蜗牛、飞机。 第4题向东运动减速至0求加速度大小及方向； 答案： 0.17 m/s², 方向水平向西式中负号表示加速度方向水平向西。 第5题由v-t图像判断并计算A、B、C三物体加速度。 答案：a的斜率最大，加速度最大。a的加速度为0.63m/S²,b的加速度为0.08m/S²,c的加速度为-0.25m/S², 物体A 、B的加速度方向与速度方向相同，物体C的加速度方向与速度方向相反。 课堂小结：加速度概念、定义式、方向、单位，v、Δv、Δv/Δt关系，v-t图像斜率即加速度。 独立完成练习，核对答案： ①aA=2.46 m/s²、aB=2.11 m/s²、aC=1.79 m/s²； ②学生举例说明 ③速度最大飞机、Δv最大动车、加速度最大自行车； ④a=0.17 m/s²，方向水平向西； ⑤A斜率最大、加速度最大，a_A=0.63 m/s²、a_B=0.08 m/s²、a_C=－0.25 m/s²（A、B与速度同向，C反向）。梳理本节课知识与方法。 物理观念（概念体系化）；科学思维（应用与计算、矢量符号规范） 板书设计 左侧 中左 中右 右侧 一、为什么引入加速度 小汽车10 s：0→100 km/h 火车300 s：0→100 km/h速度变化相同，但“变化快慢”不同 二、加速度 1. 定义：速度的变化量与发生这一变化所用时间之比 2. 定义式：a=Δv/Δt，Δv=v₂－v₁ 3. 单位：m/s²（米每二次方秒） 4. 物理意义：描述速度变化的快慢（速度变化率） 5. 矢量：方向与Δv方向相同 三、加速度方向与运动性质 a与v同向 → 加速直线运动 a与v反向 → 减速直线运动（一维：规定正方向，用正负号表示方向） 四、从v-t图像看加速度 匀变速直线运动，v-t图像斜率 = 加速度 斜率大 → a大； 斜率为正 → a沿正方向 五、辨析 v大并不代表a大； Δv大 并不代表a大 a方向一定与Δv同向 课后作业 1.基础巩固：巩固教材“练习与应用”第1—5题（已课堂讲评部分），整理加速度定义式、单位及方向判断方法的笔记。 2.概念辨析：书面举例说明“速度大但加速度小”“速度小但加速度大”“速度变化量小但加速度大”“加速度大小减小而速度增大”四种情况，每种各举一生活或物理实例，并说明判断依据。 3.图像应用：画出自家电梯从1楼上行到目标楼层全过程的v-t草图，标出加速、匀速、减速各阶段，并说明各阶段加速度方向与速度方向的关系。 4.拓展实践（选做）：查阅一款汽车的“百公里加速时间”与“40 km/h制动时间”，计算其起动与制动的加速度大小，体会加速度在生活中的应用与交通安全的关系；结合STSE内容，写一篇200字短文谈谈“交通工具的速度是不是越快越好”。 学科网（北京）股份有限公司 $