資源簡介

1.4《速度變化快慢的描述——加速度》課時教案
學科 物理 年級冊別 高一上冊 共1課時
教材 人教版高中物理必修第一冊 授課類型 新授課 第1課時
教材分析
教材分析
本節內容位于人教版高中物理必修第一冊第一章第四節，是學生在學習了“質點、參考系、位移、速度”等基本概念之后，對運動描述的深化與拓展。加速度作為描述速度變化快慢的物理量，是連接勻速運動與變速運動的橋梁，也是后續學習牛頓第二定律、勻變速直線運動規律的核心基礎。教材通過生活實例引入，強調加速度的矢量性與物理意義，注重概念的形成過程與科學思維的培養。
學情分析
高一學生已具備初步的運動學知識，能理解位移、速度等基本概念，具備一定的數學運算能力。但對“變化率”這一抽象概念理解尚淺，容易將加速度與速度混淆，誤認為“速度大加速度就大”或“速度為零加速度也為零”。同時，學生正處于形象思維向抽象思維過渡階段，對矢量方向的理解存在困難。因此，教學中需借助大量生活實例與實驗情境，引導學生通過觀察、比較、歸納形成正確概念，突破認知障礙。
課時教學目標
物理觀念
1. 理解加速度的物理意義，知道它是描述速度變化快慢的物理量，掌握其定義式a=Δv/Δt，并能進行簡單計算。
2. 認識加速度是矢量，理解其方向與速度變化量Δv方向相同，能判斷加速與減速運動中加速度的方向。
科學思維
1. 通過比較不同物體速度變化的快慢，經歷“提出問題—分析現象—抽象概括—建立概念”的科學思維過程，發展歸納與推理能力。
2. 能運用加速度概念分析生活中的變速運動現象，區分速度與加速度，提升模型建構與科學論證能力。
科學探究
1. 能設計簡單實驗或利用數字化實驗器材（如光電門、運動傳感器）測量物體的速度變化量與時間，計算加速度。
2. 在探究過程中能記錄數據、分析誤差、表達結論，提升實驗設計與數據處理能力。
科學態度與責任
1. 感受物理學對描述自然現象的精確性，增強對物理學習的興趣與嚴謹態度。
2. 認識加速度在交通安全、航天科技等領域的應用價值，體會物理與生活的緊密聯系，樹立科學服務于社會的意識。
教學重點、難點
重點
1. 加速度的物理意義及其定義式a=Δv/Δt的理解與應用。
2. 加速度的矢量性，能判斷加速度的方向。
難點
1. 理解加速度與速度、速度變化量的區別與聯系，破除“速度大加速度大”等前概念誤區。
2. 理解加速度方向與速度方向的關系，判斷物體是加速還是減速。
教學方法與準備
教學方法
情境探究法、合作探究法、講授法、實驗演示法
教具準備
多媒體課件、氣墊導軌與滑塊、光電門計時器、智能手機與物理實驗APP、賽車與自行車啟動視頻、電梯升降動畫
教學環節 教師活動 學生活動
情境導入，激發認知沖突
【5分鐘】 一、生活情境引入，提出核心問題 （一）、播放兩段視頻：賽車與自行車同時啟動。
教師播放一段精心剪輯的視頻：一輛F1賽車與一輛自行車在紅綠燈后同時起步。前3秒內，賽車的速度從0迅速提升至60km/h，而自行車僅達到15km/h。畫面定格在3秒時刻，賽車已遠遠領先。
提問1：請同學們觀察，誰的速度變化“快”？這里的“快”指的是什么？
引導語：我們常說“賽車啟動快”，這個“快”顯然不是指它某一時刻的速度大（雖然確實大），而是指它的速度“變化得快”。在物理學中，我們需要一個專門的物理量來精確描述這種“變化的快慢”。今天，我們就來學習這個關鍵概念——加速度。
（二）、提出驅動性問題，引發深度思考。
教師在黑板上寫下兩個問題：
問題1：一個以300km/h勻速飛行的飛機，它的加速度是多少？
問題2：一個從靜止開始下落的蘋果，第1秒末速度是9.8m/s，它的速度變化快嗎？
引導語：速度大就一定變化快嗎？速度小就一定變化慢嗎？讓我們帶著這些問題，進入今天的探究之旅。正如愛因斯坦所說：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要。”我們今天要解決的，正是這個關于‘變化率’的根本問題。” 1. 觀看視頻，直觀感受速度變化的差異。
2. 思考并回答教師提出的問題，表達對“變化快慢”的初步理解。
3. 對“速度大是否加速度大”產生疑問，激發探究欲望。
4. 記錄驅動性問題，明確學習目標。
評價任務 觀察專注：☆☆☆
回答合理：☆☆☆
提問積極：☆☆☆
設計意圖 通過真實、對比強烈的生活情境（賽車vs自行車）迅速吸引學生注意力，制造認知沖突，讓學生意識到“速度”與“速度變化快慢”是兩個不同的概念。提出的兩個驅動性問題直指學生常見誤區，為后續概念的建立埋下伏筆，激發深層探究動機。引用愛因斯坦名言，提升課堂的科學思維格調。
合作探究，建構加速度概念
【15分鐘】 一、分組實驗，測量與比較“變化快慢” （一）、設計實驗方案，明確測量對象。
教師將學生分為6個小組，每組配備一套簡易實驗裝置（氣墊導軌、滑塊、兩個光電門、數字計時器）。教師引導：“現在，我們模擬剛才的啟動過程。請各小組設計一個實驗，如何測量滑塊從靜止開始通過兩個光電門時的速度變化情況，并比較不同‘啟動力度’下速度變化的快慢？”
教師巡視各小組，引導他們思考：需要測量哪些物理量？（初速度v 、末速度v、時間間隔Δt）如何獲得速度？（通過光電門寬度d和遮光時間t計算v=d/t）如何定義“變化快慢”？
（二）、進行實驗操作，收集原始數據。
各小組按照設計的方案進行實驗。例如，小組A輕輕推動滑塊，記錄其通過第一個光電門的速度v 和通過第二個光電門的速度v ，以及兩個光電門之間的時間間隔Δt 。小組B用更大的力推動同一滑塊，記錄v '、v '和Δt 。教師強調操作規范，確保數據準確性。
（三）、處理實驗數據，發現規律。
教師在黑板上畫出一個表格，邀請各小組匯報他們的數據。例如：
小組 v (m/s)v (m/s)Δv (m/s)Δt (s)Δv/Δt (m/s )A0.2 0.8 0.6 1.2 0.5B0.2 1.4 1.2 0.8 1.5C0 1.0 1.02.0 0.5
引導學生觀察：雖然B組的Δv（1.2m/s）比A組（0.6m/s）大，但它的Δt更短（0.8s vs 1.2s），所以Δv/Δt的值更大。C組的Δv和A組一樣，但用了更長時間，所以Δv/Δt更小。這說明，要比較“變化快慢”，不能只看Δv或只看Δt，而要看它們的比值Δv/Δt。
二、抽象概括，建立加速度定義 （一）、提煉物理概念，給出精確定義。
教師總結：“同學們通過實驗發現，Δv/Δt這個比值，能很好地反映速度變化的快慢。在物理學中，我們就把這個比值定義為加速度（acceleration），用字母a表示。”
板書：加速度 a = Δv / Δt = (v - v ) / t
強調：Δv是速度的變化量，是一個矢量；t是發生這一變化所用的時間。單位是米每二次方秒（m/s ）。
（二）、辨析概念，澄清常見誤區。
教師回到導入時的兩個問題：
問題1：飛機以300km/h勻速飛行，v不變，Δv=0，所以a=0。速度大，加速度可以為零！
問題2：蘋果下落，Δv=9.8m/s，Δt=1s，a=9.8m/s ，這個值很大，說明速度變化非常快！
教師進一步提問：“加速度大，速度就一定大嗎？”反例：子彈在槍膛內加速，加速度極大，但初速度為零。通過一系列反例，徹底破除學生的前概念誤區。 1. 分組討論，設計測量速度變化快慢的實驗方案。
2. 動手操作實驗裝置，測量并記錄v 、v、Δt等數據。
3. 計算Δv和Δv/Δt，填寫數據表格。
4. 分析數據，得出Δv/Δt能反映速度變化快慢的結論。
評價任務 方案合理：☆☆☆
操作規范：☆☆☆
結論正確：☆☆☆
設計意圖 通過分組實驗，讓學生親歷科學探究的全過程。從提出問題、設計實驗、收集數據到分析論證，學生在“做中學”，自主發現“比值定義法”的思想，深刻理解加速度的本質是“速度的變化率”。通過處理真實數據，培養學生的科學探究能力和數據處理能力。利用反例辨析概念，有效突破“速度與加速度混淆”這一教學難點，實現概念的精準建構。
深化理解，探究加速度的矢量性
【15分鐘】 一、分析方向，認識加速度的矢量本質 （一）、結合實例，分析速度變化量Δv的方向。
教師在多媒體上展示一個物體沿直線運動的情景：物體以10m/s的速度向東運動，2秒后速度變為6m/s，方向仍向東。
提問：“這個過程中，速度變化量Δv是多少？方向如何？”
引導學生計算：Δv = v - v = 6m/s - 10m/s = -4m/s。負號表示Δv的方向與初速度方向相反，即向西。
教師強調：Δv是一個矢量，其方向由末速度矢量減去初速度矢量（矢量運算）決定。
（二）、推導加速度方向，建立判斷法則。
教師繼續：“根據a=Δv/Δt，時間Δt是標量，恒為正，所以加速度a的方向與速度變化量Δv的方向完全相同。”
板書：加速度方向 與 Δv方向相同。
接著，教師展示另一個情景：物體以6m/s的速度向西運動，2秒后速度變為10m/s，方向仍向西。
提問：“此時Δv是多少？a的方向？物體是加速還是減速？”
學生計算：Δv = 10m/s - 6m/s = 4m/s（向西），a方向向西。速度大小從6增大到10，是加速運動。
教師對比前一例：同樣是速度大小減小（10到6），a方向與v方向相反，是減速；速度大小增大（6到10），a方向與v方向相同，是加速。
總結規律：當a與v同向時，物體做加速運動；當a與v反向時，物體做減速運動。
二、拓展情境，理解復雜運動 （一）、分析曲線運動中的加速度方向。
教師播放一段小球做平拋運動的慢鏡頭視頻，并用動畫演示其速度矢量的變化。
引導語：“在曲線運動中，速度的方向時刻在變。即使速度大小不變（如勻速圓周運動），只要方向變了，速度就變了，Δv就不為零，因此一定有加速度！”
教師用動畫演示：取兩個非常接近的時刻，畫出v 和v，用矢量三角形法則求出Δv，其方向指向曲線凹側。從而說明，曲線運動的加速度方向總指向軌跡的凹側。
（二）、聯系生活，感受加速度的存在。
教師播放電梯上升和下降時的視頻，提問：“當電梯剛啟動上升時，你感覺身體是被“壓”向地板還是“飄”起來？這說明加速度方向是向上還是向下？”
引導學生結合生活體驗：啟動上升時，感覺被壓，說明加速度向上；減速上升時，感覺變輕，說明加速度向下。這與我們剛總結的“a與v同向加速，反向減速”完全一致。 1. 根據教師引導，計算直線運動中的Δv，并判斷其方向。
2. 理解a的方向與Δv方向相同，并能判斷物體是加速還是減速。
3. 觀看平拋運動視頻，理解曲線運動中速度方向變化也產生加速度。
4. 結合電梯體驗，感受并理解加速度方向與運動狀態的關系。
評價任務 方向判斷：☆☆☆
規律應用：☆☆☆
現象解釋：☆☆☆
設計意圖 通過精心設計的直線運動實例，引導學生從矢量運算的角度理解Δv和a的方向，建立“a與Δv同向”的核心認知。通過對比加速與減速情景，歸納出判斷運動性質的普適法則。引入平拋運動，打破學生“加速度只存在于直線運動”的思維定勢，深化對加速度矢量性的理解。最后，回歸生活體驗（電梯），讓學生感受到物理就在身邊，增強學習的親切感和應用意識，實現從知識到素養的轉化。
鞏固應用，遷移解決問題
【8分鐘】 一、典例精講，示范解題思路 （一）、講解課本例題，規范解題步驟。
教師投影課本第26頁例題：“我國自行研制的“梟龍”戰機在跑道上由靜止開始做勻加速直線運動，加速度大小為4.0m/s 。求它在10s末的速度。”
教師示范解題：
1. 明確研究對象：梟龍戰機。
2. 提取已知量：v = 0（靜止），a = 4.0 m/s ，t = 10 s。
3. 確定未知量：v =
4. 選擇公式：根據a = (v - v )/t，變形得 v = v + at。
5. 代入計算：v = 0 + 4.0 × 10 = 40 m/s。
6. 回答：10s末的速度為40m/s。
強調：解題時要寫清公式、代入過程和單位。
二、課堂練習，即時反饋提升 （一）、布置練習題，組織學生作答。
教師在屏幕上呈現兩道練習題：
1. 一輛汽車以72km/h的速度行駛，緊急剎車后經4s停下來。求汽車剎車過程中的加速度大小和方向。（假設為勻減速）
2. 一個物體從靜止開始做勻加速直線運動，第3s末的速度是6m/s。求它的加速度。
要求學生獨立完成，兩名學生到黑板上板演。
（二）、講評反饋，糾正典型錯誤。
待學生完成后，教師組織全班講評。針對第一題，重點強調單位換算（72km/h = 20m/s）和加速度方向的表述（與初速度方向相反，或為負值）。針對第二題，確認v =0的條件。對板演中的格式、計算和方向描述進行點評，表揚規范，糾正錯誤。 1. 聽教師講解例題，學習規范的解題格式和步驟。
2. 獨立完成課堂練習題，鞏固加速度的計算方法。
3. 觀看同學板演，參與課堂講評，反思自身錯誤。
4. 掌握單位換算和矢量方向的表達。
評價任務 公式正確：☆☆☆
計算準確：☆☆☆
方向明確：☆☆☆
設計意圖 通過典型例題的精講，為學生提供清晰的解題范式，強調物理量的符號、單位和公式變形的重要性。課堂練習緊扣本節核心知識，既有單位換算的考查，也有基本公式的應用，難度梯度合理。通過板演和講評，實現即時反饋，教師能精準掌握學情，學生能及時暴露并糾正錯誤，有效提升應用能力和解題規范性，確保教學目標的達成。
升華總結，展望物理之美
【2分鐘】 一、結構化回顧，梳理知識脈絡 （一）、引導學生共同總結本課要點。
教師提問：“同學們，今天我們學習了一個全新的物理量——加速度。誰能用幾句話概括一下，我們學了什么？”
引導學生回答：我們學習了加速度是描述速度變化快慢的物理量，定義式是a=Δv/Δt，單位是m/s 。加速度是矢量，方向與Δv方向相同。當a與v同向時加速，反向時減速。我們還學會了如何計算簡單的加速度。
二、激勵性升華，點燃科學夢想 （一）、聯系科技前沿，展望未來應用。
教師深情總結：“加速度，這個看似簡單的概念，卻是打開現代科技大門的鑰匙。從火箭升空時那震撼人心的巨大加速度，到手機里陀螺儀對微小加速度的精密感知；從汽車安全氣囊在碰撞瞬間的加速度觸發，到過山車帶給我們的心跳加速體驗……加速度無處不在。它不僅是物理課本上的一個公式，更是人類探索宇宙、駕馭速度、保障安全的智慧結晶。希望同學們能像伽利略和牛頓那樣，保持對世界的好奇心，用嚴謹的物理思維去觀察、去思考、去創造。下節課，我們將用加速度這個‘鑰匙’，去解鎖勻變速直線運動的更多秘密。讓我們一起，向著更廣闊的物理世界進發！” 1. 回顧本節課所學的主要知識點。
2. 參與課堂總結，復述加速度的定義、公式和方向判斷。
3. 傾聽教師的升華總結，感受物理的宏大與魅力。
4. 激發對后續學習的興趣和探索欲望。
評價任務 要點完整：☆☆☆
表達清晰：☆☆☆
情感投入：☆☆☆
設計意圖 通過互動式提問，引導學生自主回顧本節課的知識結構，實現知識的系統化和內化。最后的總結超越了知識本身，將加速度與航天、智能設備、交通安全等現代科技緊密聯系，展現了物理學的巨大應用價值和深遠影響。引用伽利略、牛頓等科學巨匠，激勵學生傳承科學精神。以充滿詩意和激情的語言收尾，點燃學生的科學夢想，為后續學習埋下伏筆，實現了知識、能力、情感態度與價值觀的全面升華。
作業設計
一、基礎鞏固
1. 下列說法中正確的是（ ）
A. 物體的速度越大，加速度也越大
B. 物體的速度變化越大，加速度越大
C. 物體的速度變化越快，加速度越大
D. 物體的加速度為零，速度一定為零
2. 一個物體做直線運動，它的速度由10m/s增加到20m/s，所用時間為5s。求這個過程中物體的加速度。
3. 一輛汽車以108km/h的速度行駛，司機發現前方有障礙物，經0.5s反應時間后開始剎車，又經過3s汽車停下來。求剎車過程中汽車的加速度大小。
二、能力提升
4. 閱讀材料：2023年5月30日，神舟十六號載人飛船由長征二號F遙十六運載火箭在酒泉衛星發射中心發射升空。火箭點火后，約120秒內，速度從0增加到約7.8km/s（第一宇宙速度）。估算火箭在上升階段的平均加速度大小（單位用m/s 表示）。
5. 一個物體從靜止開始做勻加速直線運動，已知它在第1s內的位移是2m。求：(1) 物體的加速度a；(2) 物體在第2s末的速度v。
三、實踐探究
6. 請利用手機里的“物理實驗”類APP（如Phyphox），選擇“加速度計”功能，親自體驗并記錄以下情景中的加速度大致變化：
(1) 從靜止開始快步走；
(2) 乘坐電梯從1樓上升到5樓；
(3) 輕輕拋起一個小物體，觀察其在空中運動時的加速度。
寫一份簡短的實驗報告，描述你的觀察結果，并嘗試用本節課所學的知識進行解釋。
【答案解析】
一、基礎鞏固
1. C 【解析】加速度描述速度變化的快慢，與速度大小、速度變化量大小無直接關系。A、B、D均為常見錯誤認識。
2. 已知：v =10m/s, v=20m/s, t=5s。 a = (v - v )/t = (20-10)/5 = 2 m/s ，方向與速度方向相同。
3. 已知：v =108km/h=30m/s, v=0, t=3s。 a = (v - v )/t = (0-30)/3 = -10 m/s 。加速度大小為10m/s ，方向與初速度方向相反。
二、能力提升
4. 已知：v =0, v=7.8km/s=7800m/s, t=120s。 a = (v - v )/t = 7800/120 = 65 m/s 。
5. (1) 由x = (1/2)at ，代入x=2m, t=1s，得 2 = (1/2)a×1 ，解得 a = 4 m/s 。
(2) 由v = at，代入a=4m/s , t=2s，得 v = 4×2 = 8 m/s。
板書設計
§1.4 速度變化快慢的描述——加速度
【核心概念】
加速度 (a) → 描述速度變化快慢的物理量
定義式： a = Δv / Δt = (v - v ) / t
單位： m/s （米每二次方秒）
【矢量性】
加速度 a 是矢量！
方向： 與速度變化量 Δv 方向相同
Δv = v - v （矢量相減）
【加速 vs 減速】
┌───────────────┐
│ a 與 v 同向 → 加速運動 │
│ a 與 v 反向 → 減速運動 │
└───────────────┘
【生活中的加速度】
賽車啟動 (a大) 自行車啟動 (a小)
電梯升降 (感受“超重”“失重”)
火箭升空 (巨大a) 自由落體 (a=g)
教學反思
成功之處
1. 以賽車與自行車啟動的強烈對比視頻導入，有效激發了學生興趣，成功制造了認知沖突，為新課學習奠定了良好的情感和思維基礎。
2. 設計了以氣墊導軌為核心的探究實驗，讓學生通過動手測量、計算Δv/Δt，自主建構了加速度的概念，深刻理解了“變化率”的內涵，科學探究能力得到有效培養。
3. 課堂總結部分將加速度與航天、智能科技等前沿領域結合，語言富有感染力，成功點燃了學生的科學熱情，實現了情感態度與價值觀的升華。
不足之處
1. 實驗環節時間稍顯緊張，部分小組在數據處理和討論上不夠充分，未來可考慮簡化實驗步驟或提前分發數據記錄表。
2. 對于加速度方向的矢量運算（Δv = v - v ），部分數學基礎薄弱的學生理解仍有困難，需在后續課程中通過更多圖示和練習加以鞏固。
3. 課堂練習的反饋可以更個性化，除了集體講評，可增加對個別學生的針對性指導。

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