1.3 《运动快慢的描述——速度》 教案 （人教版必修1）
一、教学目标
知识与技能：
1、理解速度的概念。知道速度是表示运动快慢的物理量，知道它的定义、公式、符号和单位，知道它是矢量。
2、理解平均速度，知道瞬时速度的概念。
3、知道速度和速率以及它们的区别。
过程与方法：
1．通过描述方法的探索，体会如何描述一个有特点的物理量，体会科学的方法，体验用比值定义物理量的方法．
2．同时通过实际体验感知速度的意义和应用．
3．让学生在活动中加深对平均速度的理解．通过生活中的实例说明平均速度的局限性．
4．让学生在相互交流中逐渐领会瞬时速度与平均速度的关系，同时初步领略极限的思想并初步领会数学与物理相结合的方法，进而直接给出瞬时速度的定义．
5．会通过仪表读数，判断不同速度或变速度．
情感态度与价值观：
1．通过介绍或学习各种工具的速度，去感知科学的价值和应用．
2．了解从平均速度求瞬时速度的思想方法，体会数学与物理间的关系．
3．培养学生认识事物的规律：由简单到复杂．培养学生抽象思维能力．
4．培养对科学的兴趣，坚定学习思考探索的信念
二、教学内容剖析
本节课的地位和作用：
本节是运动学知识的重要组成部分，速度是描述物体运动的一个非常重要的基本物理量，理解各种速度的含义，有助于后边加速度的学习。教材进一步说明如何用坐标和坐标的变化量来表示物体的位置和位移，为速度概念的叙述作好准备。教材的重点是速度，从平均速度引入，通过极限的思维方法过度到瞬时速度，说明瞬时速度表示物体在时刻t的速度。教材最后说明速度的应用，特别以“STS”栏目形式从一个侧面说明速度与社会发展的关系。
本节课教学重点：
速度，平均速度，瞬时速度的概念及区别．
本节课教学难点：
1.怎样由速度引出平均速度及怎样由平均速度引出瞬时速度．
2.瞬时速度与平均速度之间有什么区别和联系及在运动中瞬时速度是怎样确定的．
三、教学思路与方法
STS强调的是科学、技术与社会的互动关系，而不仅仅是科学在技术中的应用。本节教材在“STS”栏目中设置了“速度与现代社会”的文章。介绍了车辆速度的提高与城市发展等方面的关系，并讨论了环境、资源等问题。在涉及科学技术与社会的问题时，重要的是启发学生进行这方面的思考，鼓励他们发表自己的见解。如文章最后提出这样的问题：“交通工具的速度是不是越快越好？”
另外，对教材中所列的常见的速度表，可让学生补充一些感兴趣的、重要的速率，如：空气中0oC时的声速为3.3×102m/s，大陆板块移动速度约为10-9 m/s等。
本节的教学方法：探究、讲授、讨论、练习
四、教学准备
课件
五、课堂教学设计
教学
环节
教学内容
师生互动
设计意图
备注
引入
运动中如何比较物体运动的快慢呢？
师：运动会上，比较哪位运动员跑的快，用什么方法？
生：同样长短的位移，看谁用的时间少。
师：如果运动的时间相等，又如何比较快慢呢？
生：那比较谁通过的位移大。
师：那运动物体所走的位移，所用的时间都不一样，又如何比较其快慢呢？
生：单位时间内的位移来比较，就找到了比较的统一标准。
日常事例引发学生学习兴趣，从简单入手逐步深入
坐标与坐标的变化量
1．坐标x=？可表示位置
2．坐标变化量=x2－x1可表示位移
例1、建立如图坐标系：
1）质点1从A运动到B点
2）质点2从C运动到D点
3）质点3从E运动到F点
4）质点4从G运动到H点
请写出各点坐标，并求出各个质点的位移。
例2．绿妹在遥控一玩具小汽车，她让小汽车沿一条东西方向的笔直路线运动，开始时在某一标记点东2 m处，第1s末到达该标记点西3m处，第2s末又处在该标记点西1m处．分别求出第1s内和第2s内小车位移的大小和方向．(对应的时刻怎样表示)
答案：小车在第1 s内的位移为5m，方向向西；第2s内的位移为一2m，方向向东．
解析：根据题意可建立一维直线坐标系，以题中所述标记点为参考坐标原点，向西方向为x轴正方向．则质点的初始位置坐标为x0＝一2 m，第l s末的位置坐标为x1＝3 m，第2 s末的位置坐标为x2＝1m．这样可以根据位置坐标的变化量表示一段时间内的位移．小车在第1s内的位移Δx1 ＝x1－ x0＝3m一(一2m) ＝5 m，在第2s内的位移Δx2＝x2－ x1＝1 m一3m=－2m，如图1—3—2所示．(对应的时刻怎样表示Δt＝t2－ t1)
师：指导学生仔细阅读“坐标与坐标的变化量”一部分．
讨论与交流：
以百米赛跑为例，你参加赛跑的跑道是笔直的，你能说明“坐标”与“坐标的变化量”有何不同，又有何联系?
学生讨论
生：坐标用来表示位置，坐标的变化量表示位移，比如，我在起点的位置、我在终点的位置或我在全程中点的位置(50 m处)等，都可以在建立坐标系后用坐标上的点来表示，而在我从起点跑到终点的这段过程中，我的位移可以用起点和终点间的坐标变化量来表示．
交流与讨论：课件投影图，让学生观察，用数轴表示坐标与坐标的变化量，能否用数轴表示时间的变化量?
1．图中汽车(质点)在向哪个方向运动?
2．如果汽车沿。轴向另外一个方向运动，位移Δx是正值还是负值?
生：在教师的指导下，自主探究，积极思考，然后每六人一组展开讨论，每组选出代表，发表见解，提出问题．
教师帮助总结并回答学生的提问．
生：汽车在沿x轴正方向运动，图示汽车从坐标x1＝10 m，在经过一段时间之后，到达坐标x2＝30 m处，则Δx ＝x2－ x1＝30m一10m＝20m，位移Δx >0，表示位移的方向沿x轴正方向．
师：我们的这种数学表述是与实际的物理情景相一致的，比如，汽车沿笔直的公路向东行驶，我们可以规定向东作为x轴的正方向，来讨论汽车的位置和位移．
学生之间讨论交流，让学生积极参与、乐于探究，促进学生自主学习
速度
1．定义：位移跟发生这段位移所用时间的比值，用v表示．
2．物理意义：速度是表示运动快慢的物理量，
2．定义式：．
3．单位：国际单位：m／s（或m·s-1）常用单位：km／h（或km·h-1）、cm／s（或cm·s-1）．
4．方向：与物体运动方向相同．说明：速度有大小和方向，是矢量
例3、关于速度，说法正确的是：
A.速度就是单位时间内的位移
B.速度是描述物体位置变化的物理量
C.速度是描述物体运动快慢和运动方向的物理量
D.速度的方向就是位移的方向
北京时间8月28日凌晨2点40分，雅典奥林匹克体育场，这是一个值得所有中国人铭记的日子，21岁的上海小伙刘翔像闪电一样，挟着狂风与雷鸣般的怒吼冲过终点，以明显的不可撼动的优势获得奥运会男子110米栏冠军，12秒91的成绩平了由英国名将科林·约翰逊1993年8月20日在德国斯图加特创造的世界纪录，改写了奥运会纪录．
师：那么请问我们怎样比较哪位运动员跑得快呢?有几种方法呢?试举例说明．
生：讨论、思考
生1：同样的位移，比较所用时间的长短，时间短的，运动得快．例如刘翔在110米栏比赛中所用的时间最短，跑得最快，所以他夺得了金牌．
生2：也可以用相同的时间，比较通过的位移，位移大的，运动得快．假如用相同的时间，刘翔将跑得更远，说明刘翔跑得更快．
师：请同学们再多想一些比较快慢的例子，哪些是用相同位移比时间，哪些是用相同时间比位移的?
生1：我们在校运动会上，百米赛跑就是相同位移比时间．
生2：我亲身经历了，在校运动会前，我们班主任在选拔百米跑运动员的时候，他没有秒表，而是用目测的方法来估计哪位同学跑得最快．他让我们同时起跑，看谁跑得最远．我看这种方法就是相同时间比位移．
师：由上分析可知，运动的快慢跟运动的时间及通过的位移都有关系．物理学中用速度来描述物体运动的快慢程度．
师：速度公式v=Δx/Δt
单位：国际单位m/s或m·s-1
常用单位km/h或km·h-1 , ㎝/s或㎝·s-1
生：我们在初中也学过速度，不过那时是路程跟时间的比值．它们一样吗?
师：那时那样讲是限于当时同学们的接受能力，大家想一下，什么条件下路程等于位移的大小呢?
生：在单方向的直线运动中。
师：初中我们学的速度是路程跟时间的比值．在单向直线运动中，它与位移跟时间的比值是相等的．现在我们学习的速度概念更严谨．路程与所用时间的比值是另一个物理量，它与这里的速度是不同的．
师：位移是矢量，既有大小又有方向．那速度呢?
学生看书后回答．
生：也是矢量，速度的方向就是物体运动的方向．
速度是矢量
速度的大小在竖直上等于单位时间物体位移的大小；速度的方向就是物体运动的方向。
以刘翔奥运夺冠为例，提高了学生的学习热情，有时代感，又能激发学生的爱国热情
平均速度
在匀速直线运动中，在任何相等的时间里位移都是相等的，那v＝s/t是恒定的。那么如果是变速直线运动，在相等的时间里位移不相等，那又如何白色物体运动的快慢呢？那么就用在某段位移的平均快慢即平均速度来表示。
师：大自然中，物体的运动有快有慢。天空，日出日落；草原，骏马奔驰；树丛，蜗牛爬行．仔细观察物体的运动，我们发现，在许多情况下，物体运动的快慢会发生改变：飞机的起飞，汽车的行驶，运动员的奔跑等．在自然界和人类生活中，物体的运动状态各不相同且不断变化．在长期对运动的思索、探究过程中，为了比较准确地描述运动，人们逐步建立了平均速度的概念，并均用平均速度来描述物体运动的快慢．如何定义平均速度呢?请大家讨论并总结一下．
生：平均速度：用位移和发生这段位移的时间来描述物体的运动，平均速度是指运动物体在某段时间内的位移与发生这段位移所用时间的比值．
师：百米运动员，10s时间里跑完100m，那么他1s平均跑多少呢？生：回答（每秒平均跑10m。）
师：对，这就是运动员完成这100m的平均速度。
师：平均速度是矢量，它的方向由位移的方向决定，它的大小表示这段时间内运动的快慢．
师：平均速度是在描述变速直线运动的情况下，能粗略描述物体运动快慢的物理量．
瞬时速度
1．定义：运动物体经过某一时刻（或某一位置）的速度，叫做此时刻（或此位置）的瞬时速度．
2．意义：反映物体在某一时刻（或经某一位置）时运动的快慢，它能精确地描述变速运动的快慢。平均速度只能粗略地描述变速运动．
3．对瞬时速度的理解：瞬时速度是在运动时间时的平均速度，即平均速度在时的极限就是某一时刻（或某一位置）的瞬时速度。
4．瞬时速度的方向：瞬时速度是矢量，在直线运动中，瞬时速度的方向与物体经过某一位置时的运动方向相同，（若是曲线运动，瞬时速度的方向是轨迹上物体所在点的切线方向（与轨迹在该点的延伸方向一致）
例4、下列所说的速度中，哪些是平均速度？哪些是瞬时速度？
A.百米赛跑运动员以9.5m/s的速度冲过终点线
B.经提速后列车的速度达到150km/h
C.由于堵车，在隧道内的车速仅为1.2m/s
D.返回地面的太空舱以8m/s的速度落入太平洋
E.子弹以800m/s的速度撞击墙壁
例5、下列所说的速度中不是瞬时速度的是？
A.火车以76km/h的速度经过“深圳到惠州”这一路段
B.汽车速度计指示着速度50km/h
C.城市繁华路口速度路标上标有“15km/h注意车速”字样
D.足球以12m/s的速度射向球门
例6、某物体沿一直线运动，前一半时间内平均速度为v1，后一半时间平均速度为v2,求全过程的平均速度？
如果前一半位移的平均速度为v1,后一半位移的平均速度为 v2，全过程的平均速度又是多少？
例7、某人爬山，从山脚爬到山顶，然后从原路返回到山脚，上山的平均速度为v1，下山的平均速度为v2，则往返的平均速度的大小和平均速率分别是多大？
讨论与交流
在上面我们讨论的美国田径运动员刘易斯的百米赛跑记录中，我们要想知道他在前10m内的平均速度已经可以求出来了，我们还可以求出他在前9 m内的平均速度．前8 m内的平均速度前2m内的平均速度，最初1m内的平均速度，等等．在这些求出的速度中，哪一个能更准确地描述刘易斯在起跑时的速度?
生：取得的位移越接近最初起跑，越能准确描述他的运动快慢．
师：美国田径运动员刘易斯，平均连度只能粗略地描述运动的快慢．而当我们把时间间隔取位移间隔取得越短时，越能更准确地描述在这一小段时间内的运动快慢，这就是瞬时速度。
师：在质点从t到t+△t时间内的平均速度△x/t△中，△t取值非常非常小时,这个值就可以认为是质点在时刻，的瞬时速度．
师：瞬时速度，运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度．准确地讲，瞬时速度是物体在某时刻前后无穷短时间内的平均速度．是矢量，大小反映了物体此时刻的运动快慢，它的方向就是物体此时刻的运动方向，即物体运动轨迹在该点的切线方向．瞬时速度的大小叫做瞬时速率．
从平均速度到瞬时速度的推导过程，利于提高学生的科学素养
速度和速率
瞬时速率
1）定义：瞬时速度的大小叫瞬时速率，简称速率。
2） 瞬时速率的测量：技术上通常用速度计来测量瞬时速率。
2．平均速率：
瞬时速度的大小是瞬时速率，那平均速度的大小是否也可以叫平均速率呢？（NO）其实我们初中所学的速度也不是没有意义的，我们给了他一个新的名字平均速率。
1）定义：路程与发生这段路程所用时间的比值。
2）速率是标量。
3）注意：平均速率不是平均速度的大小。
生：阅读教材第18页相应部分的知识点，并总结．
生：速度既有大小，又有方向，是矢量，速度的大小叫速率，
师：引导学生看教材第18页图1．3—2．观察汽车的速度计，讨论后说出你从表盘上获取的有用信息。
生：汽车的速率．指针指在相应数字的瞬间，就表示汽车在那一瞬时的速率是那个值．
生：还可以从表盘上直接读出公里里程．
师：日常生活中的“速度”有时指速度，也有时指速率，要看实际的物理情景。
把物理与社会联系到一起，培养学生的社会参与意识和对社会负责任的态度
小结
本节主要学习了速度的概念及其物理意义，平均速度和瞬时速度的概念及物理意义．知道了平均速度只能粗糙描述质点运动的快慢，而瞬时速度能更准确地描述质点运动的快慢．速度是矢量，方向就是物体运动的方向．平均速度中，速度方向也与位移方向相同。瞬时速度的方向就是质点在那一时刻的运动方向。速率是标量，是指速度的大小．平均速度与平均速率是不同的，前者跟位移相关，后者跟路程相关．
布置作业
教材第20页问题与练习
查找资料，以速度与现代社会为题写一篇科技小论文
六、视野拓展
速度在1米/秒以下的表演
(1)10的负11次方米／秒(10微微米/秒) 青藏高原缓慢上升
青藏高原只是在近二百万年左右的时间内，从海拔1000米的高度达到了现在的海拔4700米的高度。它的平均上升速度是58.7微微米/秒。但每个地质时期它隆升的速度并不均匀，在距今两百万年前的早更新世时期，它上升了1000米；在距今一百万年前的中更新世时期又上升了1000米；但从晚更新世以来的仅10余万年，它却上升了1500米以上，平均每年升高10毫米，其中，从距今一万年前起，它上升的速度加快，平均每年上升70毫米。现在，它仍处在快速上升的时期。
应当说明的是，迄今为止，10微微米/秒的速度并不是人类观测到的物质运动的最慢速度。物质运动的最慢速度仍有待于进一步的观测和确定。
(2)10的负10次方米／秒(1埃/秒) 尔威兹加树慢慢长高
自然界树木生长的速度，真是千差万别，有的快得惊人，有的慢得出奇。例如在前苏联的喀拉哈里沙漠中，有一种名叫尔威兹加的树，个子很矮，整个树冠是圆形的，从正面看，象是沙地上的小圆桌。它的生长速度极慢，100年才长高30厘米，即1埃/秒。也就是说，每秒钟它仅仅长高十亿分之一厘米。
(3)10的负9次方米／秒(1纳米/秒) 东非大裂谷不断开裂
据地球物理勘探资料分析，东非裂谷带存在着许多活火山。这些活火山的不间断活动，导致大裂谷不停地向两边开裂，虽然速度非常缓慢，但近200万年来，却达到了平均每年开裂大约2～4厘米的速度。按中间数每年开裂3厘米的速度计算，速度达到了1纳米/秒。可别小看这个速度，它1万年就是300多米。如果依此不停地开裂下去，未来的某一天，东非大裂谷终会将它东面的陆地从非洲大陆分离出去，从而产生一片新的海洋以及众多的岛屿。
(4)10的负8次方米／秒(10纳米/秒) 海岸一步步后退
本世纪初，我国局部地区海岸侵蚀还相当严重。特别是在采沙过度的海岸，近2～3年内海水向陆地侵蚀100多米，侵蚀最严重的地方达200～300米。黄河入海口一带的海岸，仍以2.3米/年、即72纳米/秒的速度后退。
(5)10的负7次方米／秒(100纳米/秒) 沙丘缓缓移动
自1950年以后，由于我国塔里木河上游耕垦不断扩大，致使塔里木河下游生态环境急剧恶化，主要表现在水源减少，特别是若羌县所属阿拉干以下，在1972年后已经断流，地下水位下降，水质变坏，森林植被衰败，土地沙漠化加剧发展。到1985年，低矮沙丘以10米/年、317纳米/秒的速度向前移动。由于水源枯竭和植被死亡，更使原有的灌丛沙堆迅速向流动沙丘方向发展。
(6)10的负6次方米／秒(1微米/秒) 大气尘粒降落
大气中还含有大量的尘粒和其它固体物质。尤其是粒径为0.1微米到5微米的微粒，对于地表能量平衡影响甚大。根据测定，此类尘粒中的少部分尘粒在大气中的下沉速度约为1厘米/小时，即2.8微米/秒。如在2公里高空处存在着这类粒子时，约需20多年的时间才能沉降到地面。
在英国发现一种生长很快的花卉植物，这种花卉属于西洋丁香家族的一种。在14天的时间里它长高3.65米，也就是说每天长254毫米，长高速度达到了2.9微米/秒。
(7)10的负5次方米／秒(1忽米/秒) 黄河下游河道抬升
在近几十年间，由于我国黄土高原严重的水土流失，致使每年进入黄河的泥沙达到了16亿吨，其中4亿吨淤积在黄河下游河道，下游河床由此以平均10厘米/年、即2.8忽米/秒的速度抬升。
电流上导体中自由电子以很小的速度运动所形成的，金属导体中自由电子的定向移动速度最慢可达到几忽米每秒。
(8)10的负4次方米／秒(1丝米/秒) 细胞质流动
动植物细胞内细胞质的流动速度约为1丝米/秒。
电流由电荷移动产生，但这些电荷移动很慢，速度约为60厘米/小时，相当于1.7丝米/秒。
(9)10的负3次方米／秒(1毫米/秒)蜗牛速爬
蜗牛的爬行缓慢，其速度约为1.6毫米/秒，全速疾爬的速度为2.3毫米/秒，大约8.5米/小时。
食物在肠里移动的速度约为5毫米/秒。
(10)10的负2次方米／秒(1厘米/秒)口腔飞沫传播
特定时期的传染性病毒病常常通过近距离空中飞沫传播。如病人一次剧烈的咳嗽，会产生一百万粒左右的小飞沫，其中含有大量的病毒或其他病原体，这些飞沫在静止的空气中以1厘米/秒的速度向四周扩散。在室外，这些危险的夹带病毒的飞沫可能被吹散或者被阳光杀灭；而如果在室内通风状况不好的情况下，人群就就易被感染。
(11)乌龟快速行走的速度约为5厘米/秒。
(12)10的负1次方米／秒(1分米/秒)经络传感
医学实验证明，经络的传感速度慢于神经传导速度，其速度为1分米/秒左右。因经络是隐形的网络系统，不像神经传导，是借助于显形的神经系统，所以其传感速度要慢于神经传导速度。
蟑螂一般的爬行速度约为1分米/秒。
血液压入主动脉的速度约为2分米/秒。
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