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北师大版-物理-八年级上册-教学设计23.3平均速度与瞬时速度_图文

一、导入新课

(1)在新课开始之前，我们可以通过展示一段关于奥运会短跑比赛的精彩视频，激发学生对速度这一物理量的兴趣。视频中，运动员们如同离弦之箭，在短短的几十秒内完成了数百米的冲刺，速度之快令人叹为观止。通过这个实例，我们可以提出问题：如何准确地描述运动员在比赛中的速度？是整个比赛过程中的速度，还是某一瞬间的速度？这便引出了我们今天要学习的两个重要概念——平均速度与瞬时速度。

(2)为了让学生更直观地理解这两个概念，我们可以通过实际测量数据来分析。例如，假设一辆汽车从静止开始匀加速直线行驶，在5秒内行驶了50米，那么我们可以计算出这辆汽车的平均速度为10米/秒。然而，如果我们想知道汽车在某一特定时刻的速度，比如在第3秒时的速度，我们就需要引入瞬时速度的概念。我们可以通过记录汽车在极短时间间隔内的位移，然后除以这个时间间隔，从而得到汽车在这一时刻的瞬时速度。例如，如果汽车在第3秒时的位移为35米，那么它的瞬时速度大约为7米/秒。

(3)在了解了平均速度和瞬时速度的基本概念后，我们可以进一步探讨它们在实际生活中的应用。例如，在交通管理中，平均速度可以用来评估车辆的行驶效率，而瞬时速度则可以帮助司机了解车辆在特定时刻的安全状况。再比如，在工程领域，设计桥梁、隧道等交通设施时，需要考虑车辆在不同路段的平均速度和瞬时速度，以确保行车安全。通过这些实例，我们可以让学生认识到，平均速度和瞬时速度不仅是我们学习物理的重要概念，而且在我们的日常生活中也具有广泛的应用价值。

二、探究平均速度与瞬时速度

(1)探究平均速度，我们可以通过设置一个简单的实验。选取一段固定距离的跑道，让学生分组进行跑步实验。每组学生在相同的时间内完成跑步，记录他们的起点和终点时间，以及跑步的总距离。通过计算每组学生的总距离除以总时间，得到他们的平均速度。实验过程中，引导学生思考如何减小误差，提高测量的准确性。

(2)在研究瞬时速度时，我们可以采用更复杂的实验方法。例如，利用高速摄像机记录下物体在极短时间内的运动轨迹，然后通过图像处理技术计算出物体在特定时刻的速度。以自由落体运动为例，通过测量物体在不同高度的位置和时间，可以计算出物体在任意时刻的瞬时速度。通过这个实验，学生能够理解瞬时速度是如何通过极限思想来定义的。

(3)为了让学生更深入地理解平均速度与瞬时速度之间的关系，我们可以引入数学工具，如微积分。通过数学推导，学生可以明白瞬时速度是平均速度的极限情况。在物理学习中，理解这一概念有助于学生更好地掌握物体运动的基本规律，为后续学习打下坚实基础。此外，通过比较平均速度和瞬时速度在不同运动状态下的差异，学生能够更加全面地认识速度这一物理量。

三、实例分析与练习

(1)以一辆汽车为例，假设该车从静止加速到100公里/小时，用时15秒。我们可以计算这辆汽车的平均加速度。首先，将速度单位从公里/小时转换为米/秒，即100公里/小时等于27.78米/秒。然后，使用加速度公式\(a=\frac{v-u}{t}\)，其中\(v\)是最终速度，\(u\)是初始速度，\(t\)是时间。代入数据得\(a=\frac{27.78-0}{15}\)米/秒2，计算结果约为1.85米/秒2。接下来，我们可以计算汽车在这段时间内的平均速度，即\(\frac{27.78}{2}\)米/秒，约为13.89米/秒。

(2)在分析篮球运动员的投篮速度时，我们可以观察一名职业篮球运动员的投篮数据。假设他在3秒内将球从地面投出至篮筐，球在最高点时离地高度为3米，篮筐高度为3.05米。我们可以通过物理学中的抛体运动公式来计算运动员投篮的初速度。根据\(h=\frac{1}{2}gt^2+v_0t\)，其中\(h\)是高度，\(g\)是重力加速度（约9.8米/秒2），\(v_0\)是初速度，\(t\)是时间。代入数据解方程，可以得出运动员投篮时的初速度大约为12.5米/秒。

(3)在分析一辆自行车在爬坡时的速度变化时，假设自行车在平坦路面上的速度为20公里/小时，上坡后速度降至15公里/小时，坡道长度为1公里。我们可以计算自行车在爬坡过程中的平均速度。首先，将速度转换为米/秒，即20公里/小时等于5.56米/秒，15公里/小时等于4.17米/秒。然后，使用平均速度公式\(v_{\text{avg}}=\frac{v_1+v_2}{2}\)，其中\(v_1\)是起始速度，\(v_2\)是结束速度。代入数据得\(v_{\text{avg}}=\frac{5.56+4.17}{2}\)米/秒，计算结果约为4.86米/秒。这个平均速度可以帮助我们评估自行车在上坡时的平均能耗。

四、总结与拓展

(1)在本节课的学习中，