2.3 匀变速直线运动的规律（第二课时）教学设计-2026-2027学年高一上学期物理沪科版必修第一册

教学设计 课程基本信息 学科 高中物理 年级 高一 学期 秋季 课题 匀变速直线运动的规律（第二课时） 教学目标 1. 理解匀变速直线运动的规律；掌握初速度不为零的匀变速直线运动中速度、位移、时间三者关系；学会运用匀变速直线运动规律解释或解决生活实际问题。 2. 经历从真实情境中获取信息，运用规律，做出判断的探究过程，体会发现问题、解决问题的方法。 3. 通过v–t图像，分析推理，得出结论，培养科学思维能力。 4. 通过分析车辆运动，激发学习兴趣，产生认知冲突，感受科学.技术.社会之间的联系，培养社会责任感和严谨的科学态度。 教学重难点 教学重点： 分析推导初速度不为零的匀变速直线运动规律。 教学难点： 解决真实情境下的复杂问题。 教学过程 情境引入：在高速公路上，为了防止“追尾”事故发生，每经过一定路程，就会看到路面上画有车距确认辅助线，路旁竖立着车距确认提示牌（如图所示）。它们不时地提醒驾驶员注意车距，确保行驶安全。根据《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》，机动车在高速公路上行驶，车速超过100 km/h时，应当与同车道前车保持100 m以上的距离。这样的规定背后，蕴含着什么运动规律呢。通过这节课的学习，我们再来思考这一问题。 一、初速度不为零的匀加速直线运动规律 知识回顾：前面，我们学习了初速度为零的匀加速直线运动的v–t图像是一条过原点的倾 斜直线，这个结果是把物体开始运动的瞬间作为计时起点得到的。 教师引导：如果把计时起点取在物体运动一段时间之后，请画出对应的v–t图像。 学生活动：画出v–t图像，思考速度随时间的变化规律。 如图所示，此图反映了物体做初速度不为零的匀加速直线运动的规律。 师生互动，教师启发引导，学生推导以下规律。 1、速度与时间关系式：v = v0+at 设物体在初始时刻的速度为v0，t1时刻的速度为vt，图像的斜率为物体的加速度大小a，由图线形状可知：这是一次函数的解析式 ：y=kx+b y是末速度，k是加速度，x是时间，b是初速度 所以，速度与时间的关系： vt = v0+at 2、位移与时间关系式：x=v0t +at2 与自由落体运动规律相类似，通过微元法，图像中直线与时间轴所围“面积”等于物体在 0-t时间内位移x的大小。 根据梯形面积公式和速度与时间关系式得到： x=v0t +at2 通过图像可以看出，虚线与t轴所围的面积和倾斜直线与t轴所围的面积相等时，用一个匀速直线运动等效替代匀变速直线运动，则匀速直线运动的速度就是匀变速直线运动的平均速度，即梯形中位线的高度： 3、速度与位移关系式： v2 = v02+2ax 在上述两式中消去时间t，即可得到速度v与位移x的关系。 二、匀变速直线运动规律的应用 教师设问：我们知道，匀变速直线运动分为匀加速直线运动和匀减速直线运动，以上规律是匀加速直线运动，那么对于匀减速直线运动其规律如何？ 1、判定匀加速直线运动和匀减速直线运动的条件 学生活动：分析讨论 归纳结论：匀加速直线运动：加速度方向与初速度方向相同 匀减速直线运动：加速度方向与初速度方向相反 教师补充说明：由于各物理量的矢量性，可知：若规定初速度方向为正值，物体做匀加速直线运动，加速度取正值；若物体做匀减速直线运动，加速度取负值。 2、匀变速直线运动的规律矢量性 在确定正方向后，我们便可用“正”“负”号表示位移、速度、加速度的方向。这样，匀减速直线运动就与匀加速直线运动的规律相同了，它们统称为匀变速直线运动的规律。 下面我们应用所学的知识，分析课前所提出的问题。 例题一： 汽车以100km/h的速度行驶于高速公路上的平直车道内。驾驶员突然发现前方100m处发生了交通事故，在不宜变换车道的情况下随即紧急制动。若汽车刹车性能良好，可在5s内刹停。试分析该汽车是否会发生交通事故。 学生活动：从情境中获取信息，建立物理模型，分析解答。 解题思路：可将驾驶员紧急制动后汽车的运动视为匀减速直线运动。先根据速度随时间变化的规律求得汽车制动的加速度a，再根据位移随时间变化的规律求出制动距离。通过比较制动距离与紧急制动时汽车到事故地点的距离即可判断该车是否会发生交通事故。 初步分析： 通过计算求得汽车做匀减速直线运动发生的位移大小x=69m ＜100m，所以该汽车不会 发生交通事故。 进一步分析： 教师设问：示例中求得的制动距离与交通法规中要求的车距相差比较大，分析原因？ 学生活动：猜想，讨论，回答原因是没有考虑驾驶员的反应时间。 教师讲解：反应时间是指从驾驶员发现突发情况到采取措 施间的短暂间隙时间，在这 段时间内车辆依旧以原车速行驶。 （右图是运动过程示意图） 驾驶员的反应时间往往因人而异，一般人的反应时间在0.7s左右。人在饮酒后的反应时间会成倍增加，所以规定严禁酒驾，违者将承担相应的法律责任！ 如果考虑到驾驶员的反应时间，示例中汽车的制动距离还会增加。因此，在高速公路上车速超过 100km/h的汽车应当与同车道前车保持 100m以上的距离是具有科学依据的。 另外，还可以通过v-t图像直观的分析运动过程。 学生活动：通过上面的学习，思考避免“追尾”事故的措施。 教师活动：适当加以启发引导 。可以从以下几点思考： (1)车速不能过快；(2)与前车的车距保持一定距离；(3)司机的反应要快； (4)车的制动性能较好等。 3、应用匀变速直线运动规律解题的一般步骤： （1）确定研究对象。 （2）分析物体运动规律，画出过程分析图。 （3）明确物体运动各物理量大小、方向。 （4）选择公式列方程。 （5）计算出结果，并考察结果的合理性。 教师补充说明：1、先规定正方向，将已知矢量赋予正负符号后代入公式计算。 2、优选公式解决问题。 巩固练习： 例题二：如图所示，竖井中的升降机可将地下深处的矿石快速运送到地面。某一竖井的深度为120 m，升降机运行的最大速度为6 m/s，加速度大小不超过2m/s2。假定升降机到井口的速度为0，求：将矿石从井底提升到井口的最短时间是多少？ 解答思路：当升降机的加速度大小为a=2m/s2时，时间最短。升降机的运动过程分成三个 阶段，开始匀加速启动，接下来以6 m/s的速度匀速运动，最后匀减速运动到井口。匀加速阶段，根据加速度公式和位移公式，分别求得加速阶段时间为3s，位移大小为9m。 由匀减速阶段与匀加速阶段具有对称性，可得：减速阶段时间也为3s，位移大小为9m。 最后通过位移作差，求得匀速阶段位移102m，时间为17s，所以总时间为23s。 课堂小结： 匀变速直线运动的规律（第二课时） 一、匀变速直线运动的规律 二、应用匀变速直线运动规律解题步骤： （1）确定研究对象。 （2）分析物体运动规律。 （3）明确物体运动各物理量大小、方向。 （4）选择公式列方程。 （5）计算出结果，并考察结果的合理性。 学科网（北京）股份有限公司 $