《勻變速直線運動的速度和位移》導學設計
在運用速度公式時,一般選取初速度方向為正方向。
◆案例研究──小結鞏固
例2 課本第11頁“例2”。
a.例題解析
b.注意事項:運用公式時,各量的單位都應換算成國際單位;以初速度方向為正方向,初速度為正;若是勻加速運動,加速度為正值,若是勻減速運動,加速度為負值,其量值代入公式時,應在其量值前加“-”號;計算出的末速度為“+”,說明方向與初速度方向一致,計算出的末速度為“-”,說明它的方向與初速度的方向相反。
c.關于矢量正負:如上所述,矢量的正負僅表示矢量的方向,不表示矢量的大小,比較兩個矢量大小時,取它們的絕對值進行比較。
二、勻變速直線運動的速度圖象
1.合作探究
(1)數學知識與方法準備:在數學上,除了運用函數關系式表示一個量(因變量)隨另一個量(自變量)的變化關系外,還可以運用平面直角坐標平面上的直線或曲線表示縱坐標軸代表的量隨橫坐標代表的量的變化關系,如初中學習過的正比例函數、反比例函數等。
(2)方法點撥:公式反映的是勻變速直線運動瞬時速度隨時間變化的關系,就像數學問題一樣,也可以運用坐標平面上的圖象表示這一關系。如果建立平面直角坐標系,用橫軸代表時刻,縱軸代表各時刻的瞬時速度,根據質點運動中的每個時刻和相對應的瞬時速度,可以在坐標平面上描出一系列點,將這些點用平滑直線或曲線連接起來,就是質點的速度時間圖象,簡稱“v-t”圖象,它直觀形象的表示質點的速度變化情況。
(3)學習建立“v-t”圖象:指導學生以課本第11頁表格所反映的勻加速直線運動質點各時刻的速度,建立它的“v-t”圖象。
a.畫出平面直角坐標系──“tov“坐標系,定出坐標標度;b.描點;c.連線
2.交流評價
(1)圖象的特征:直線。若是勻加速運動,是斜向上的直線,若是勻減速運動,是斜向下的直線。若初速度為零,是過原點的直線;若初速度不為零,是不過原點的直線。
(2)圖象的意義:
a.表示勻變速直線運動的速度隨時間均勻變化,可從圖象上直接讀出某時刻的瞬時速度;
b.表示勻變速直線運動的加速度:從圖象上任意選出兩點,可計算出加速度:。由解析幾何知識可知,比值是圖象(直線)的斜率(圖象的傾斜程度,即圖象與t軸夾角的正切,圖象越傾斜,斜率絕對值越大)。所以,v-t圖象的斜率表示加速度。
◆案例研究──小結鞏固
例3 如圖是三個質點運動時的v-t圖象,各代表物體做怎樣的運動?
解析:圖象都是直線,表示三個質點都做勻變速直線運動。a圖象的斜率不等于零且為正,a圖象代表的運動是勻加速直線運動;b圖象的斜率為零(圖象與t軸平行),表示加速度為零,b圖象代表的運動是勻速直線運動;c圖象的斜率不等于零且為負,c圖象代表的運動是勻減速直線運動。
三、勻變速直線運動的位移
1.合作探究
(1)勻變速直線運動的平均速度:
設勻變速直線運動質點t時間里的初末速度分別為vo、vt,則這段時間里的平均速度為:。