师:同学们,今天我们继续学习粤教版高一物理第二单元第二节匀变速直线运动的规律第二课时。本节教学目标有两个,一是能解释匀变速直线运动的内在规律,恰当使用公式解决问题;二是通过应用规律解决实际问题,认识规律本质,形成探索现实问题的内在动力与推动科技发展的责任感。本节课重点是应用匀变速直线运动规律解决问题,难点是恰当使用规律解决问题。现在我们来复习。

  上一课时我们学了4个关系式和一个推论。速度与时间的关系式:$V_T = V_0 + at$;位移与时间的关系:$s = V_0t + \frac{1}{2}at^2$;速度与位移的关系:$2as = V_T^2 - V_0^2$;匀变速位移关系:$s = \frac{V_0 + V_T}{2}×t$。推论是平均速度$\overline{v} =$中间时刻的瞬时速度$V_{\frac{t}{2}} = \frac{初末速度相加}{2}$ 。

  大家思考并讨论下,根据这4个关系式,描述一个匀变速直线运动一般会用到哪几个物理量呢?

  生:应该要用到5个物理量,初速度$V_0$,末速度$V_T$,加速度$a$、位移$s$和时间$t$。

  师:非常好。那大家继续思考,这4个关系式分别表明了哪几个物理量之间的关系,不涉及到哪个物理量。大家可以暂停视频思考并动笔。

  生:每个关系式都表明了四个物理量的关系。速度与时间的关系表明了初速度$V_0$,加速度$a$、末速$V_T$以及时间的关系,不涉及到的物理量是位移。位移时间关系表明了初速度$V_0$、加速度$a$、位移$s$、时间$t$四者之间的关系,不涉及末速度$V_T$。速度位移关系式表明了初速度$V_0$、末速度$V_T$、加速度$a$以及位移$s$之间的关系,但不涉及到时间$t$。匀变速位移关系表明了初速度$V_0$,末速度$V_T$、位移$s$以及时间$t$四者之间的关系,但不涉及到加速度$a$。

  师:若5个物理量中,我们已经知道了3个物理量,如何选择一条合适的关系式直接求解其他物理量呢?比如若已知$V_0$、$V_T$、$s$,同学们思考下可否只用一条关系式求$a$?以及若已知$V_0$、$V_T$、$s$,思考一下可否只列一条关系式来求时间$t$?大家可以暂停视频思考并动笔。

  生:可以的。要找到一条含$V_0$、$V_T$、$a$、$s$这四个物理量的关系式,就能求出$a$ ,这条关系式就是速度位移关系式$2as = V_T^2 - V_0^2$,该式表明了四个物理量的关系,且不涉及到时间。同理,下面这个问题要找到一条含初速度$V_0$、末速度$V_T$、$s$、时间$t$四个物理量之间的关系,便能求出$t$,这条关系式就是匀变速位移关系式$s = \frac{V_0 + V_T}{2}×t$,该式表明了这四个物理量的关系,且不涉及到加速度$a$。

  师:那若已知$V_0$、$V_T$,可否只列一条关系式求$a$?以及若已知$V_0$、$t$、$s$,可否只列一条关系式求$a$?同学们可以暂停视频思考并动笔。

  生:要找到一条含$V_0$、$V_T$、时间$t$、加速度$a$四个物理量的关系式,就能直接求出$a$,这条关系式就是速度时间关系式$V_T = V_0 + at$,该式表明了这四个物理量的关系,且不涉及到位移。下面这个问题要找到一条含$V_0$、$t$、$s$、$a$四个物理量的关系式就能求出$a$,这条关系式就是位移时间关系式$s = V_0t + \frac{1}{2}at^2$,该式表明了这四个物理量之间的关系,且不涉及到末速度$V_T$。

  师:接下来请同学们写出$V_0 = 0$时四个关系式的简化表达式,大家可以暂停视频思考并动笔。写完后对比下自己写出的结果是否和我呈现的一样。

  生:第一条速度时间关系式,最终的表达应该是$V_T = at$;第二条关系式位移时间关系式简化之后的结果是$s = \frac{1}{2}at^2$;第三条式子速度位移关系式最终的简化式是$V_T^2 = 2as$;最后一个匀变速位移表达式最终的简化式是$s = \frac{1}{2}V_T×t$。

  师:现在我们来尝试解决一些实际问题。冰壶比赛是冬奥会的重要项目,比赛中冰壶在水平冰面上的运动可视为匀减速直线运动直至静止。已知一冰壶被运动员推出的初速度$V_0 = 4$米每秒,其加速度$a = -0.2$米每二次方秒。求:第一问,冰壶整个过程平均速度的大小;第二问,冰壶$t = 10$秒时对应的速度大小$V_1$;第三问,冰壶在$T_2 = 5$秒内的位移$S_2$的大小;第四问,冰壶在整个过程的位移$S_3$的大小。同学们可以暂停视频思考并动笔。

  生:第一问,设冰壶运动的方向为正方向,根据推论可知,$\overline{v} = \frac{V_0 + 0}{2}$,代入数据可得$\overline{v} = 2$米每秒。第二问,设冰壶运动方向为正方向,研究冰壶停止过程,设冰壶停止需要时间$T_0$ ,画出运动草图,标出相关的已知量和要求的量,可知该过程不涉及位移。根据速度时间关系式可知$0 = V_0 + aT_0$,代入数据可得$T_0 = 20$秒。因$t = 10$秒小于$20$秒,可知此时冰壶未停下,于是研究$0$到$t$过程,画出运动草图,标出已知量和要求的量,可知该过程不涉及位移。根据速度时间关系式可知$V_1 = V_0 + at$,代入数据可得$V_1 = 2$米每秒。第三问,因$T_2$小于$T_0$,可知此时冰壶未停下,于是研究$0$到$T_2$过程,画出运动草图,标出已知量和要求的量,可知该过程不涉及末速度。根据位移时间关系式可知$S_2 = V_0T_2 + \frac{1}{2}aT_2^2$,代入数据可得$S_2 = 17.5$米。第四问,运动草图同样如图所示,我们标出已知量和要求的量,很明显该过程不涉及到时间,于是我们可根据速度位移关系式$S_3 = -\frac{V_0^2}{2a}$,代入数据可得$S_3 = 40$米。

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《物理 必修1 第2章 第二节 匀变速直线运动的规律 第2课时 逐字稿-4,957字 第5版》.docx
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