1.3位置变化快慢的描述——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

3. 位置变化快慢的描述——速度 课题 3. 位置变化快慢的描述——速度 课型 新授课 授课时间 课时量 1 教学目标 1．物理观念：理解速度的概念，知道速度是表示物体运动快慢的物理量；理解平均速度，知道瞬时速度和速率的概念。 2．科学思维：体会速度的比值定义法，培养迁移类推与抽象思维能力。 3．科学探究：能区分平均速度与瞬时速度、平均速度与平均速率，明确它们之间的区别与联系。 4．科学态度与责任：通过了解常见物体运动的速度，感知科学的价值与应用，培养对科学的兴趣。 教学重点 速度、平均速度、瞬时速度三个概念，及三个概念之间的联系。 教学难点 对瞬时速度概念的形成与理解。 教学过程 教学程序 教师行为 学生行为 设计意图 情境导入 （3 min） 【情境设疑】 师：下午2点整，甲、乙两位同学同时由学校A出发去电影院C。甲步行走近路，直接从A到C；乙骑自行车绕道而行，由A先到B再到C。过了5分钟，他们同时到达电影院。 师：请同学们思考下面两个问题： （1）"下午2点整"和"过了5分钟"分别指的是什么？ （2）甲、乙两人走过的路程和位移各是怎样的？ 【复习旧知】 师：在同学们回答问题之前，我们先回忆上节课学过的几组概念。时刻表示某一瞬间，在时间轴上用点来表示；时间间隔表示某一过程，在时间轴上用线段来表示。路程是物体运动轨迹的长度；位移是从初位置指向末位置的有向线段，表示位置的变化。 师：图中甲沿直线从A直接到C，路程等于线段AC的长度，位移由A指向C；乙沿折线A→B→C运动，路程等于AB与BC长度之和，位移同样由A指向C。两人的位移相同，但路程不同。 师：甲、乙两人同时出发、同时到达，一个步行、一个骑车，他们运动的快慢显然不同。那么，怎样比较物体运动的快慢呢？这就是我们这节课要研究的问题——位置变化快慢的描述——速度。（板书课题） 观察情境图，联系生活经验思考甲、乙两人运动的差异；回答"下午2点整"是时刻、"过了5分钟"是时间间隔；回忆并复述时刻、时间间隔、路程、位移四个概念；判断出两人位移相同、路程不同。 以学生熟悉的上学路创设情境，复习时刻、时间间隔、路程与位移等旧知识，为新课学习中区别路程与位移、引出速度概念作铺垫，同时自然提出本节课的核心问题，激发学习兴趣。 环节一： 比较快慢的方法与速度的定义 （8 min） 【讨论与交流】 师：比较物体运动的快慢，可以有哪些方法？结合身边的实例加以说明。 师：归纳起来有两种方法：一种是位移相同，比较所用时间的长短，时间越短，运动越快，例如百米赛跑，位移都是100 m，谁用的时间短谁就跑得快；另一种是时间相同，比较通过的位移大小，位移越大，运动越快，例如两辆汽车同时出发、同时停止，谁跑得远谁就跑得快。 【概念建立】 师：两种方法分别只比较了位移或时间中的一个，要是位移和时间都不相同，怎样比较呢？物理学中用位移与发生这段位移所用时间之比来表示物体运动的快慢，这就是速度。 师：式中v表示速度，Δx表示位移，Δt表示发生这段位移所用的时间。速度是位移与时间的比值——单位时间内的位移越大，运动越快，所以速度可以精确地描述物体运动的快慢。 【符号与单位】 师：速度的单位由位移单位和时间单位共同决定。在国际单位制中，速度的单位是米每秒，符号是m/s；常用单位还有千米每小时（km/h）、厘米每秒（cm/s）。换算关系为： 【矢量性】 师：速度既有大小又有方向，是矢量。速度的大小在数值上等于单位时间内位移的大小，速度的方向与时间Δt内位移Δx的方向相同。 【例题1】下列关于速度的描述中正确的是（　　） A．速度是矢量，既有大小也有方向 B．速度描述物体运动的快慢，只有大小 C．速度越大，物体在单位时间内的位移越大 D．速度越大，物体的位移越大 【解析】速度既有大小又有方向，是矢量，A正确、B错误；速度在数值上等于单位时间内的位移，速度越大，单位时间内的位移越大，C正确；位移还与运动时间有关，时间很长时即使速度小位移也可以很大，D错误。 【答案】AC 【思考】同学们跑操时，绕400 m跑道跑了一圈回到起点，用时200 s，你们的速度是多少？ 师：一圈跑回起点，位移为0，由定义式算出的速度为0。可大家明明在跑动！这说明用位移定义的速度有时不能直观反映我们通常说的"跑得快慢"，这就引出了新的问题，下面我们进一步研究。 思考并举例说明比较快慢的两种方法；在教师引导下理解速度的比值定义，认识定义式、单位与矢量性；完成例题1并说明判断理由；讨论"绕跑道一圈"问题，产生认知冲突。 从比较快慢的两种方法入手，通过"位移、时间都不相同怎么办"的设问引出比值定义法，帮助学生理解速度定义的合理性；借助例题及时巩固矢量性概念；用"一圈跑回起点速度为零"制造认知冲突，为平均速度与瞬时速度的学习埋下伏笔。 环节二： 平均速度 （10 min） 【坐标与坐标的变化量】 师：研究直线运动时，可以用一条带刻度的直线来表示位置：物体在某时刻的位置用坐标x表示；位置的变化量也就是位移，用坐标的变化量表示，Δx=x₂-x₁。同样，时间的变化量记为Δt。 师：如图，物体沿x轴正方向运动，t₁时刻位于x₁，t₂时刻位于x₂，则在时间Δt=t₂-t₁内的位移Δx=x₂-x₁。 【概念建立】 师：一般来说，物体在某一段时间内，运动的快慢不一定是每时每刻都相同的。用定义式计算出的速度，表示的只是物体在时间Δt内运动的平均快慢程度，叫作平均速度。 师：平均速度只能粗略地描述一段时间内物体运动的快慢。要更精确地描述，就需要知道物体在每一个时刻的快慢，这是我们下一段要研究的问题。 【例题2】一辆汽车沿平直公路行驶，前180 s内位移为700 m，求这段时间内汽车的平均速度。 【解析】这段时间内汽车的位移Δx=700 m，所用时间Δt=180 s，由平均速度的定义式得： 即这段时间内汽车的平均速度约为3.9 m/s。需要注意的是，它只反映这180 s内的平均快慢，并不代表每一时刻的真实快慢。 【答案】约3.9 m/s（计算过程见解析） 结合示意图理解坐标、坐标变化量与时间变化量的含义；理解平均速度的定义及其"粗略描述"的局限性；跟随例题2掌握用定义式计算平均速度的方法，明确其物理意义。 先用坐标变化量打通位移的符号表示，为定义式的规范书写作铺垫；再建立平均速度概念，配合例题训练定义式的应用，让学生体会"平均"的含义，突破"平均快慢与真实快慢不同"这一易错点。 环节三： 瞬时速度与速率 （12 min） 【过渡设问】 师：平均速度只能粗略描述一段时间内的运动快慢，那么，怎样精确描述物体在某一时刻运动的快慢呢？ 师：如图，把包含某时刻t₀在内的时间间隔Δt取得越来越小。随着Δt不断减小，在这段时间内运动快慢的变化也越来越小；当Δt非常非常小、趋近于零时，在这段时间内的平均速度就趋于一个确定的值，这个值就可以认为是物体在该时刻真实的运动快慢。 【概念建立】 师：物体在某一时刻（或某一位置）的速度叫作瞬时速度，它能精确地描述物体运动的快慢。当Δt趋近于零时，平均速度就趋近于该时刻的瞬时速度，这里用到了极限的思想。 师：瞬时速度是矢量，其方向就是物体在该时刻的运动方向。在直线运动中，瞬时速度的方向与物体的运动方向相同。 【速率】 师：瞬时速度的大小叫作速率。汽车速度计上显示的就是速率，它只能反映瞬时速度的大小，不能反映方向。 【例题3】某同学在百米测验中跑完100 m用了14 s，求他全程的平均速度。 【解析】全程位移Δx=100 m，所用时间Δt=14 s，由平均速度的定义式得： 即他全程的平均速度约为7.1 m/s。由于他途中可能时快时慢，这个数值并不能代表他冲刺时的瞬时速度。 【答案】约7.1 m/s（计算过程见解析） 【思考与讨论】平均速度和瞬时速度有什么区别与联系？ 师：平均速度对应一段时间或一段位移，粗略描述运动的快慢；瞬时速度对应某一时刻或某一位置，精确描述运动的快慢。当物体做匀速直线运动时，任一段时间内的平均速度都相等，且等于任一时刻的瞬时速度。在很短的时间内的平均速度，可以近似看成该段时间内某一时刻的瞬时速度。 观察Δt逐渐减小的示意图，体会极限思想；理解瞬时速度的定义、矢量性及速率的概念；了解汽车速度计显示的是速率；完成例题3并理解"平均"与"瞬时"的差异；归纳平均速度与瞬时速度的区别与联系。 借助Δt逐渐减小的图示让学生首次接触极限思想，突破瞬时速度概念形成这一难点；用汽车速度计的实例说明速率的物理意义，使抽象概念具体化；通过例题与对比讨论，帮助学生区分两组概念并建立联系。 环节四： 平均速度、瞬时速度、平均速率、瞬时速率的比较 （8 min） 【对比归纳】 师：我们把这一节课出现的四个物理量放在一起比较，请同学们填写下表。 比较项目 平均速度 瞬时速度 平均速率 瞬时速率 物理意义 物体在某段时间（或某段位移）内的平均快慢程度 物体在某一时刻（或某一位置）的瞬时快慢程度 路程与所用时间的比值 瞬时速度的大小 矢量性 矢量，方向与该段时间内位移的方向相同 矢量，方向为该时刻物体的运动方向 标量 标量 联系 1．平均速度的大小一般小于平均速率，只有单向直线运动中二者相等；2．匀速直线运动中，平均速度等于瞬时速度；3．很短时间内的平均速度可近似看作瞬时速度 师：填写时注意，比较"平均速度与平均速率"要抓住位移与路程的区别；比较"平均速度与瞬时速度"要抓住一段时间与一个时刻的区别。 【随堂练习】下列说法中正确的是（　　） A．平均速度就是瞬时速度的平均值 B．瞬时速率就是瞬时速度的大小 C．火车以70 km/h的速度从广州到长沙，"70 km/h"指的是平均速度 D．汽车速度计上显示的是平均速度 【解析】平均速度由定义式确定，对应一段时间，一般不等于各时刻瞬时速度的平均值，A错误；瞬时速率是瞬时速度的大小，B正确；火车全程的平均快慢对应一段位移，故"70 km/h"指平均速度，C正确；速度计显示某一时刻的快慢，是速率，D错误。 【答案】BC 参与填写对比表，从物理意义、矢量性、联系三个角度系统辨析四个概念；完成随堂练习并说明判断依据。 用表格将零散概念整合为结构化认知，突出易混点；随堂练习及时反馈，纠正"平均速度等于瞬时速度平均值""速度计显示平均速度"等常见误区。 课堂小结 （4 min） 【总结提升】 师：这节课我们学习了描述运动快慢的物理量——速度。请一位同学复述：速度是怎样定义的？它是矢量还是标量？ 师：平均速度粗略描述一段时间内的快慢，瞬时速度精确描述某一时刻的快慢，速率是瞬时速度的大小。比较快慢时先分清对应的是"一段时间"还是"一个时刻"，再选择相应的物理量。 师：请同学们运用本节课的知识，完成教材本节课后的相关练习，并预习下一节"速度变化快慢的描述——加速度"。 复述速度的定义式、单位与矢量性；梳理平均速度、瞬时速度、速率之间的关系；明确课后作业与下节预习任务。 通过学生复述与教师点拨，将本节知识串联成完整体系；布置分层作业并衔接下一节内容，保持学习的连续性。 作业布置 作业内容 （注明是否分层） 作业类型 作业布置 1．完成教材本节课后相关练习（速度的定义式、单位换算，平均速度与瞬时速度的区分及计算）。 2．预习下节课内容：速度变化快慢的描述——加速度。 3．拓展（选做）：观察并记录生活中三个物体运动的速度，判断哪些是瞬时速度、哪些是平均速度。 基础性√ 探究性 实践性 体验性 板书设计 3. 位置变化快慢的描述——速度 一、速度 定义：位移与发生这段位移所用时间的比值（定义式） 单位：m/s（国际）、km/h（常用）　1 m/s=3.6 km/h 矢量：方向与Δx方向相同 二、平均速度 由定义式给出，粗略描述一段时间内的快慢 三、瞬时速度与速率 瞬时速度：某一时刻（位置）的速度，精确描述，方向为该时刻运动方向 速率：瞬时速度的大小（标量），如汽车速度计的示数 四、联系 匀速直线运动中，平均速度=瞬时速度；很短时间内的平均速度可近似看作瞬时速度 教学反思 本课时按照"情境导入—概念建立—对比辨析—巩固提升"的思路组织教学，共设置情境导入、比较快慢的方法与速度的定义、平均速度、瞬时速度与速率、四个物理量的比较、课堂小结六个环节，层层递进、由易到难。速度是学生初中已有的概念，本课时集中体现了物理观念与科学思维等学科核心素养。 通过甲、乙两位同学由学校到电影院的上学情境引入，复习位移、路程、时刻与时间间隔，自然引出"怎样比较运动快慢"的问题；从比较快慢的两种方法过渡到比值定义法建立速度概念，再借助"绕跑道一圈速度为零"的认知冲突引出平均速度，进而以Δt逐渐减小的图示渗透极限思想、建立瞬时速度概念，最后用对比表整合四个物理量，帮助学生形成结构化认知。 每个环节均配有例题或随堂练习，题目均给出答案与解析过程，可及时评价学习情况、纠正认识误区。极限思想是学生第一次接触，教学中只作定性渗透、不作严格证明，个别学生暂不理解也不必强求，随着后续学习会逐步加深。整个教学过程概念探究与方法指导并重，动手计算与小组讨论结合，有利于提升学生运用物理概念分析实际问题的能力。 学科网（北京）股份有限公司 $