《第一章 运动的描述》学习活动设计六:如何利用图像描述物体的运动

  课前准备:回忆前面学过的关于直线运动的知识

  1.时间轴上的点和线段各表示什么?

  2.你能说出什么是位移吗?怎样表示位移?它是标量还是矢量?

  3.瞬时速度的物理意义是什么?它是标量还是矢量?

  课堂教学:

  【任务情景】一辆小汽车在水平路面上沿直线行驶,可以用什么图像来描述它的运动?从图像中,你又可以获得哪些与它的运动有关的信息?

  【学习任务一】通过位移-时间图像描述做匀速直线运动物体的运动。

  问题1:甲、乙两辆小汽车同时从同一位置出发在水平路面上沿直线向东做匀速直线运动,下表是它们运动的相关信息,根据以下信息,在同一坐标系中画出甲、乙两辆小车的位移-时间图像(取向东为正)。画出图像后,阐述由图像可以获得哪些运动的信息?

  学生活动:画出小车的位移-时间图像;讨论交流,分享思考结果。

  提示:

  1.位移△x为正值或负值说明了什么?

  2.匀速直线运动的位移-时间图像有什么特点?

  3.图像的斜率有什么物理意义?

  学生总结: 位移-时间图像横纵坐标的物理意义、位置坐标和位移正负的意义。匀速直线运动的位移-时间图像是一条倾斜的直线。位移-时间图像的斜率表示物体运动的速度。

  教师补充:根据直线的斜率不变,反过来又说明小车的运动是速度不变的运动,即匀速直线运动。

  问题2:乙丙两辆小汽车同时在水平路面上沿直线行驶,x-t图像如图2所示,取向东为正。由图2可知,乙丙两辆小汽车的运动有哪些相同点和不同点?

  学生活动:讨论交流,分享思考结果。

  提示:

  1.两车的位移方向是否相同?

  2.运动的方向是否相同?

  3.两条图线的交点P代表什么?为什么?

  学生总结:由位移-时间图像可以得到任意时刻物体的位置、物体的位移、速度等信息。

  【学习任务二】通过速度-时间图像描述做匀速直线运动物体的运动。

 

 

  问题:若图2中t1=6s,x1=30m,x2=90 m,根据图2所表示的乙、丙两辆小车的位移-时间图像,在同一坐标系中画出乙、丙两辆小车的速度-时间图像(取向东为正)。画出图像后,阐述由图像可以获得哪些运动的信息?

  学生活动:画出小车的速度-时间图像;讨论交流,分享思考结果。

  提示:

  1.匀速直线运动的速度-时间图像有什么特点?

  2.图线在第一象限说明什么?第三象限呢?

  3.从速度-时间图像中是否能得出物体运动的位移?怎样得到?

  学生总结:匀速直线运动的速度-时间图像是一条与横轴平行的 直线,图像在第一(或三)象限表示物体向正(或负)方向运动,匀速直线运动v-t图像中图线与横轴围成的面积代表物体运动的位移,即x=vt

  【学习任务三】拓展:通过速度-时间图像描述做匀变速直线运动物体的运动

  问题1:甲乙两辆小汽车同时从同一位置出发在水平路面上沿直线行驶,图4是甲、乙两辆小车的速度-时间图像。阐述由图像可以获得哪些运动的信息?

  学生活动:讨论交流,分享思考结果。

  提示:

  1.甲乙两车运动方向是否相同?为什么?

  2.甲乙两车加速度大小是否相等?方向是否相同?

  3.对一辆小车来说,它的速度方向和加速度方向相同吗?

  学生总结:速度-时间图像的斜率代表加速度,加速运动中速度和加速度方向相同。

  教师补充:

  1.根据直线的斜率不变,说明它们的加速度也不变,我们把加速度不变的运动叫做匀变速直线运动。

  2.再看图3的速度-时间图像,图线的斜率为零,说明匀速直线运动的加速度为零。

 

 

  问题2:乙、丙两辆小汽车同时从同一位置出发在水平路面上沿直线行驶,图5是乙、丙两辆小车的速度-时间图像。类比对图4的分析,进一步阐述由图像可以获得哪些运动的信息?

  学生活动:类比、交流和分享思考结果。

  学生总结:通过速度-时间图像判断速度、加速度的大小和方向的方法,减速运动中速度和加速度方向相反。

  教师引导提升:

  1.在0~t1这段时间,哪辆小车的位移大?两辆小车的位移相差多少?从图像上可以得到吗?

  2.图中两条图线的交点Q是否代表两车相遇?为什么?

  【学习小结】

  教师:组织学生结合上述的活动,回答课一开始的任务情境中问题。

  参考答案:运动图像是研究物体运动的重要方法,我们可以用位移-时间图像和速度-时间图像来描述直线运动。从位移-时间图像中我们可以知道物体在每一时刻的位置、一段时间内的位移大小和方向、物体速度的大小和方向;从速度-时间图像中我们可以知道物体在每一时刻的速度大小和方向、一段时间内的速度的变化情况、物体加速度的大小和方向、物体的位移等。

  三、学习评价自测

  1.图6是甲、乙两辆小汽车在一条平直公路上做直线运动的位移—时间图象,其中图线甲与横轴平行,图线乙为通过坐标原点的直线。由图像可知(   )

  A.甲车做匀速直线运动     B.乙车做匀速直线运动

  C.乙车做匀加速直线运动    D.交点表示两车相遇

 

 

  答案:BD

  2.图7是甲、乙两辆小汽车在一条平直公路上做直线运动的速度—时间图象,其中图线甲与横轴平行,图线乙为通过坐标原点的直线。由图像可知(  )

  A.甲车处于静止         B.乙车做匀速直线运动

  C.乙车做匀加速直线运动    D.交点表示两车相遇

 

 

  答案:C

  3.一辆小汽车在平直公路上沿直线运动,其速度图象如图8所示,则该小汽车()

  A.在0~10s内小车做匀速直线运动

  B.在010s内小车的加速度为1m/s2

  C.在10s40s内小车做匀加速直线运动

  D.在10s40s内小车保持静止

  E.在10s40s内小车的位移为400m

  F.在10s40s内小车的加速度为零

 

 

  答案:BF


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