整體設計
高中學習的速度概念較之初中所學的速度有了很大的提升，對學生來說是比較困難的，所以教學設計先通過說明如何用座標和座標的變化量來表示質點的位置和位移，爲速度概念的敘述作好準備。速度的矢量性問題，是本節的重點，特別是對瞬時速度的理解，體現了一種極限的思想，對此要求引導學生逐步理解，不要急於求成。速度的定義是高中物理中第一次向學生 介紹比值定義物理量的方法，要求教師正確地加以引導，力求學生能理解。教學過程中，要多舉實例，通過具體的例子從大小和方向兩方面來強化對速度概念的認識，在實際情景中達到建立速度概念的目的。教學設計最後說明速度的應用，特別以“STS”形式從一個側面說明速度與社會發展的關係。
教學重點
速度概念的建立；速度的比值定義法的理解。
教學難點
速度矢量性的理解；瞬時速度的推導。
時間安排
2課時
三維目標
知識與技能
1、理解速度的概念。知道速度是表示物體運動快慢的物理量，知道它的含義、公式、符號和單位，知道它是矢量。
2、理解平均速度，知道瞬時速度的概念。
3、知道速度和速率以及它們的區別。
過程與方法
1、記住勻速直線運動中速度的計算公式，能用公式解決有關問題。
2、理解平均速度的物理含義，會求某段時間內的平均速度。
情感態度 與價值觀
1、通過介紹或學習各種工具的速度，去感知科學的價值和應用。
2、培養對科學的興趣，堅定學習思考探索的信念。
教學過程
導入新課
問題導入
爲了推動我國田徑事業的發展，四川省曾舉辦過一次100 m飛人挑戰賽。有8名世界短跑名將參加角逐，其中包括我國的李雪梅和美國的瓊斯，最終瓊斯奪得冠軍。我們知道百米賽跑分爲起跑、途中跑和衝刺三個階段，李雪梅的途中跑階段比瓊斯的起跑階段跑得快，但我們都說瓊斯比李雪梅跑得快，這是爲什麼？
通過本節課學習，我們就可以給出合理的評判標準。
情景導入
課件展示各種物體的運動，激發學生的學習興趣。
影片展示：大自然中，物體的運動有快有慢。天空中，日出日落；草原上，獵豹急馳；葡萄架上，蝸牛爬行。
飛奔的獵豹、夜空的流星在運動；房屋、橋樑、樹木，隨着地球的自轉、公轉也在運動。天上的恆星，看起來好像不動，其實它們也在飛快地運動，速度至少在幾十千米每秒以上，只是由於距離太遠，在幾十年、幾百年的時間內肉眼看不出它們位置的變化。
當高臺跳雪運動員出現在賽道的頂端時，全場觀衆的目光都集中在他身上。運動員由高處急速滑下，在即將到達賽道底部時，他的速度已達到100 km/h。這時，他雙膝彎曲，使勁一蹬，順勢滑向空中。然後，爲了減小空氣阻力的影響，他上身前傾，雙臂後襬，整個身體就像一架飛機，向前滑翔。刺骨的寒風抽打着他的臉龐，兩邊的雪松飛快地向後掠過。最終，滑雪板穩穩地落在地面。
在以上的各種運動現象中，都有關於運動的描述，運動的快慢如何，要用一個新的物理量來描述，那就是速度。
推進新課
一、座標與座標的變化量
複習舊知：在上一節的學習中，我們學習了位移這一較爲重 要的矢量。大家回憶一下，位移的定義是什麼？
學生積極思索並回答出位移的定義：從初位置指向末位置的有向線段。（複習此知識點，旨在爲速度的引入奠定知識基礎，讓學生知道位移大小的關鍵在於初末位置。由位置到位置座標再到座標的變化量，使學生的認知呈階梯狀上升）
教師引導：既然位移是描述物體位置變化的物理量，所以物體的位移可以通過位置座標的變化量來表示。
問題展示：在訓練場上，一輛實習車沿規定好的場地行駛，教練員想在車旁記錄汽車在各個時刻的位置情況，他該如何做？假設在每一秒汽車都在做單向直線運動。
問題啓發：對於物體位置的描述，我們往往需要建立座標系。該教練員如何建立座標系，才能方便地確定該車的位置？
點評：通過設問，發揮教 師的引導作用，“變教爲誘”“變教爲導”，實現學生的“變學爲思”“變學爲悟”，達到“以誘達思”的目標。
教師指導學生分組合作討論並總結。
小結：直線運動是最簡單的運動，其表示方式也最簡單。如以出發點爲起點，車行駛20 m，我們就很容易地確定車的位置。所以，應該建立直線座標系來描述汽車的位置。
課堂訓練
教練員以汽車的出發點爲座標原點，以汽車開始行駛的方向爲正方向，建立直線座標系，其對應時刻的位置如下表所示：
時刻（s） 0 1 2 3 4
位置座標（m） 0 10 —8 —2 —14
根據教練員記錄的數據你能找出：
（1）幾秒內位移最大？
（2）第幾秒內的位移最大？
解析：汽車在0時刻的座標x0=0
汽車在1 s時刻的座標x1=10
汽車在第1 s內的位置變 化爲Δx=x1—x0=（10—0） m=10 m
所以，汽車在第1 s內的位移爲10 m。
同理可求，汽車在1 s內、2 s內、3 s內、4 s內的位移分別爲10 m、—8 m、—2 m、—14 m。汽車在第1 s內、第2 s內、第3 s內、第4 s內的位移分別爲10 m，—18 m，6 m，—12 m。
所以，第2 s內的位移最大，4 s內的位移最大。
答案：（1）4 s內 （2）第2 s內
二、速度
以下有四個運動物體，請同學們來比較一下它們運動的快慢程度。
運動物體[來源：學*科*網Z*X*X*K] 初始位置（m） 經過時間（s） 末位置（m）
A、自行車沿平直道路行駛 0 20 100
B、公共汽車沿平直道路行駛 0 10 100
C、火車沿平直軌道行駛 500 30 1 250
D、飛機在天空直線飛行 500 10 2 500
如何比較A、B、C、D四個物體的運動快慢呢？
比較1：對A和B，它們經過的位移相同（都是100 m），A用的時間長（20 s），B用的時間短（10 s）。在位移相等的情況下，時間短的運動得快，即汽車比自行車快。
比較2：對B和D，它們所用的時間相等（10 s），B行駛了100 m，D飛行了200 m，B行駛的距離比D短，在時間相等的情況下，位移大的運動得快，即飛機比汽車快。
提出問題
以上兩種比較都是可行的。位移相等比較時間，時間相等比較位移。如何比較B和C的快慢程度呢？它們的位移不相等，時間也不相等。
教師指導學生分小組討論，5分鐘後提出比較意見。
方法1：B和C的位移和時間都不相等，但可以計算它們每發生1 m的位移所用的時間，即用各自的時間t去除以位移Δx，數值大的運動得慢。
方法2：B和C的位移和時間都不相等，但可以計算它們平均每秒鐘位移的大小量，單位時間內位移大的運動得快。
師生討論：兩種方法都可以用來比較物體運動的快慢，但方法2更能夠符合人們的思維習慣。
點評：問題由教師提出，明確猜想和探究的方向，教師引導學生利用已有的知識和現象，鼓勵大膽猜想討論。通過這個開放性的問題，創設一種情境，把學生帶進一個主動探究學習的空間。
引子：大自然中，物體的運動有快有慢。天空，日出日落；草原，駿馬奔馳；樹叢，蝸牛爬行。仔細觀察物體的運動，我們發現，在許多情況下，物體運動快慢各不相等且發生變化，在長期對運動的思索、探索過程中，爲了比較準確地描述運動，人們逐步建立起速度的概念。
提出問題
如何對速度進行定義？
學生閱讀課本並回答。
1、速度的定義：位移與發生這個位移所用時間的比值。
2、速度的定義式：v=
3、速度的單位：m/s 常用單位：km/h，cm/s。
提示：速度是矢量，其大小在數值上等於單位時間內物體位移的大小，其方向就是物體運動的方向。
再次呈現：四個物體A、B、C、D快慢比較的表格，讓學生分別計算它們的速度。
A、5 m/s B。10 m/s
C、25 m/s D。200 m/s
對比以上A、B、C、D的速度就很容易比較它們的快慢程度了。
課堂訓練
汽車以36 km/h的速度從甲地勻速運動到乙地用了2 h，如果汽車從乙地返回甲地仍做勻速直線運動用了2。5 h，那麼汽車返回時的速度爲（設甲、乙兩地在同一直線上）（ ）
A。—8 m/s B。8 m/s
C。—28。8 km/h D。28。8 km/h
解析：速度和力、位移一樣都是矢量，即速度有正方向、負方向，分別用“+”“—”號表示。當爲正方向時，一般不帶“+”號。速度的正方向可以根據具體問題自己規定。有時也隱含在題目之中。例如該題中汽車從甲地到乙地的速度爲36 km/h，爲正值，隱含着從甲地到乙的方向爲正，所以返回速度爲負值，故淘汰B、D。
依據甲、乙兩地距離爲36×2 km=72 km，所以返回速度爲 =—28。8 km/h=—28。8× m/s=—8 m/s。
答案：A
方法提煉：速度是一個矢量，有大小也有方向。在我們選擇了正方向以後，當速度爲正值時，說明質點沿正方向運動，當速度爲負值 時，說明質點沿負方向運動，在物理學上，對矢量而言“負號”也有意義，說明它的方向與所選正方向相反。
三、平均速度和瞬時速度
坐在汽車駕駛員的旁邊，觀察汽車上的速度計，在汽車行駛的過程中，速度計指示的數值是時常變化的，如啓動時，速度計的數值增大，剎車時速度計的數值減小。可見物體運動快慢程度是在變化的。這時我們說的汽車的“速度”是指什麼？
提出問題
其實，我們日常所看到的直線運動，有許多都是變速運動。由於這種運動的快慢是時刻變化的，沒有恆定的速度，我們怎麼來描述它的快慢呢？
課件展示：北京至香港的京九鐵路，就像一條長長的直線，把祖國首都與香港連接起來。京九線全長2 400 km，特快列車從北京到香港只需30 h，那麼列車在整個過程的運動快慢如何表示？
學生解答：已知s=2 400 km，t=30 h，所以v=80 km/h
問題追蹤：計算出的結果是否表示列車單位時間的位移都是80 km呢？教師在學生回答的基礎上引導學生認識此速度的平均效果。既然列車是做變速運動，那麼怎麼看列車的速度是80 km/h？
學生總結：如果將列車的變速直線運動看作勻速直線運動來處理 的話，列車平均每小時的位移是80 km。
教師設疑：爲了描述變速直線運動的快慢程度，我們可以用一種平均的思考方式，即引入平均速度的概念。平均速度應如何定義？
師生總結：1、平均速度：運動物體的位移和時間的比值叫做這段時間的平均速度。
2、定義式： =
知識拓展：課件展示某些物體運動的平均速度，加深對平均速度的概念理解。
某些物體運動的平均速度/（ms—1）
真空中的光速c 3、0×108 自行車行駛 約5
太陽繞銀河系中心運動 20×105 人步行 約1。3
地球繞太陽運動 3。0×104 蝸牛爬行 約3×10—3
子彈發射 9×102 大陸板塊漂移 約10×10—9
民航客機飛機 2。5×102
例1斜面滾下時在不同時刻的位置，如圖1—3—1所示。可以從圖中觀察分析小球通過OA、OB、OC的過程中的運動快慢。
計算各段的平均速度。
圖1—3—1
學生認真計算並公佈結果： 段： =0。7 m/s， 段： =0。8 m/s。 段： =0。9 m/s。
總結歸納：計算結果表明，不同階段的平均速度一般是不相等的。計算一個具體的平均速度，必須指明是哪一段時間（或位移）內的平均速度。
教師點評：由於小球運動快慢是在不斷變化的，平均速度不能具體地告訴我們小球在每一時刻的運動快慢。可見，平均速度只是粗略地描述物體在一段運動過程中的總體快慢程度。
教師設疑：那麼，怎樣來描述物體在各個時刻的運動快慢呢？
學生通過課本預習知道，要精確地描述某一時刻的運動快慢必須引入瞬時速度這一物理量。
根據平均速度的定義可以知道： = ，對應的是一段位移和一段時間，如何建立瞬時速度的概念呢？瞬時速度對應的應該是某一位置和某一時刻。
師生探究：我們 已經知道平均速度對應的是一段時間，爲求瞬時速度我們可以採取無限取微、逐漸逼近的方法。
方法介紹：以質點經過某點起在後面取一小段位移，求出質點在該段位移上的平均速度，從該點起取到的位移越小，質點在該段時間內的速度變化就越小，即質點在該段時間內的運動越趨於勻速直線運動。當位移足夠小（或時間足夠短）時，質點在這段時間內的運動可以認爲是勻速的，求得的平均速度就等於質點通過該點時的瞬時速度。
教師演示：如圖1—3—2所示，讓滑塊沿傾斜的氣墊導軌做加速運動，利用擋光片的寬度Δx除以擋光的時間Δt，即可求得擋光片通過光電門的平均速度。
圖1—3—2
將滑塊放上不同寬度的遮光片，即Δx分別爲1 cm、3 cm、5 cm、10 cm，若沒有成品擋光片，可用硬紙片自制成需要的寬度。
測出每 個遮光片通過光電門所用的一段時間間隔Δt。
遮光片越窄、Δt越小時， 描述通過該位置的運動快慢越精確，當Δx小到一定程度，可認爲 是瞬時速度。
教師總結：瞬時速度：運動物體在某一時刻（或某一位置）的速度。準確地講，瞬時速度是物體在某時刻前後無窮短時間 內的平均速度，是矢量，其大小反映了物體此時刻的運動快慢，它的方向就是物體此時刻的運動方向，即物體運動軌跡在該點的切線方向。
四、速度和速率
速率：瞬時速度的大小叫做速率。平均速率：物體運動的.路程與所用時間的比值。
例2如圖1—3—3，一質點沿直線AB運動，先以速度v從A勻速運動到B， 接着以速度2v沿原路返回到A，已知A B間距爲x，求整個過程的平均速度、平均速率。
圖1—3—3
解析：整個過程位移爲0，所以整個過程的平均速度爲0。
整個過程通過的總路程爲2x，所用的總時間爲t= 。
所以平均速率爲 = = x。
答案：0 x
要點總結：1、速度是矢量，既有大小，又有方向；速率是標量，只有大小，沒有方向。
2、無論速度方向如何，瞬時速度的大小總等於該時刻的速率。
3、平均速度是矢量，其方向與對應的位移方向相同；平均速率是標量，沒有方向。
4、平均速度等於位移與所用時間的比值，平均速率等於路程與所用時間的比值，平均速度的大小不等於平均速率。
5、只有單向直線運動時，平均速度的大小等於平均速率，其他情況下，平均速度均小於速率，二者的關係類似於位移和路程。
課堂小結
定義 物理意義 注意問題
速度 位移與發生這個位移所用時間的比值 描述物體的快慢程度和運動方向 v和s及t是對應關係。是矢量，方向就是物體運動的方向
平均速度 物體在時間間隔Δt內運動的平均快慢 描述在一段時間內物體運動的快慢和方向 只能粗略地描述物體的運動快慢。大小和所研究的時間間隔Δt有關；是矢量，方向和運動方向相同
瞬時速度 物體在某時刻或某位置的速度 描述物體在某時刻的運動快慢和方向 精確地描述物體的運動快慢。矢量，方向沿物體運動軌跡的切線方向
速率 瞬時速度的大小叫做速率 描述物體的運動快慢 是標量，只考慮其大小不考慮其方向
佈置作業
1、教材第18頁“問題與練習”，第1、2題。
2、觀察生活中各種物體的運動快慢，選取一定的對象，測量它們的速度，並說明是平均速度還是瞬時速度，並把測量的數據與同學交流討論。
板書設計
3 、運動快慢的描述 速度
活動與探究
課題：用光電門測瞬時速度
請你找老師配合，找齊所用儀器，根據說明書，自己親自體驗用光電門測瞬時速度，並寫一實驗報告。
步驟 學生活動 教師指導 目的
1 根據查閱的資料，確定實驗方案 介紹相關書籍資料 1。讓學生了解光電門測瞬時速度的原理
2。培養學生的動手能力和獨立思考能力
2 進行實驗和收集數據 解答學生提出的具體問題
3 相互交流活動的感受 對優秀實驗成果進行點評
參考資料：
瞬間無長短，位置無大小，除了用速度計外，還可以用光電門測瞬時速度。實驗裝置如圖1—3—4所示，使一輛小車從一端墊高的木板上滑下，木板旁有光電門，其中A管發出光線，B管接收光線。當固定在車上的遮光板通過光電門時，光線被阻擋，記錄儀上可以直接讀出光線被阻擋的時間。這段時間就是遮光板通過光電門的時間。根據遮光板的寬度Δx和測出的時間Δt，就可以算出遮光板通過光電門的平均速度 = 。由於遮光板的寬度Δx很小， 因此可以認爲，這個平均速度就是小車通過光電門的瞬時速度。
圖1—3—4
習題詳解
1、解答：（1）1光年=365×24×3 600×3。0×108 m=9。5×1015 m。
（ 2）需要時間爲 s=4。2年。
2、解答：（1）前1 s平均速度v1=9 m/s
前2 s平均速度v2=8 m/s
前3 s平均速度v3=7 m/s
前4 s平均速度v4=6 m/s
全程的平均速度v5=5 m/s
v1最接近汽車關閉油門時的瞬時速度，v1小於關閉油門時的瞬時速度。
（2）1 m/s，0
說明：本題要求學生理解平均速度與所選取的一段時間有關，還要求學生聯繫實際區別平均速度和（瞬時）速度。
3、解答：（1）24。9 m/s （2）36。6 m/s （3）0
說明：本題說的是平均速度是路程與時間的比，這不是教材說的平均速度，實際是平均速率。應該讓學生明確教材說的平均速度是矢量，是位移與時間的比，平均速率是標量，日常用語中把平均速率說成平均速度。
設計點評
本節內容是在座標和座標的變化基礎上，建立速度的概念。速度的建立採用了比值定義法，在教學中稍加說明，在以後的學習中還會有更加詳細的介紹。對速度的引用，本設計採用了“單位時間的位移”與“單位位移的時間”進行對比，體會速度引入的方便性。以京九鐵路爲情景，既激發了學生的學習熱情又培養了愛國之情。在瞬時速度的理解上，本設計利用了光電門的裝置進行說明，起到了良好的效果。
