4.1機械運動（第3課時）（教學設計）年級七年級授課時間課題4.1機械運動（第3課時）教學目標科學觀念：能熟練運用速度公式進行簡單的計算；科學思維：能分析和解決實際生活中速度相關的問題；態度責任：能區分不同形式的能量，并能舉例說明生活中常見的各種能量形式的存在。教學重難點重點：運動與能難點：速度的應用學情分析本節內容選自浙教版七上第四章第一節第三課時。學生已經在之前的科學課程學習中對機械運動的一些基本概念有了初步認識，比如知道物體的位置變化可用來描述運動狀態，也了解到相對靜止等概念，這為進一步理解速度以及運動和能的相關知識奠定了一定基礎。在速度的應用方面，盡管學生在日常生活中對速度有一些直觀感受，比如知道車輛行駛有快慢之分，但將這種直觀感受準確轉化為科學概念下的速度理解，并運用速度公式進行各種計算時，可能會出現混淆和錯誤。特別是涉及到單位換算，像米/秒和千米/小時之間的換算，對于部分學生來說是個難點，容易在計算過程中因單位不統一而得出錯誤結果。而且在將速度知識應用到實際生活場景，如分析交通規則中限速的依據、估算出行所需時間等，學生可能難以迅速準確地建立起知識與實際的聯系，不能很好地用所學速度知識去解決這些實際問題。對于運動和能的部分，學生雖然在生活中也能感受到物體運動需要某種“力量”推動，但要準確理解能量是物體能夠對外做功的本領這一抽象概念并不容易。區分不同形式的能量，如機械能（動能、勢能）、內能、電能、光能、化學能等，也可能會讓學生感到困惑，他們可能難以準確舉例說明生活中常見的各種能量形式的存在。教學準備課件、課本、視頻、活動器材等教學過程教師活動學生活動新課導入宇宙間的一切物質的運動和變化都需要能量。沒有能量，我們就無法呼吸和行走，也無法思考。沒有能量，一切生命將不復存在。沒有能量，空氣將不再流動，大海將不再有起伏的波浪，太陽也將失去燦爛的光輝。什么是能量？能量有哪些形式？能量在日常生活中有什么作用？新知講授一、速度的應用根據速度公式v＝s/t，如果我們測得速度、路程、時間三個量中的任意兩個量，就可以利用這個公式及其變形公式計算出第三個量，幫助我們解決遇到的一些問題。【例1】第19屆亞運會將于2023年9月23日至10月8日在杭州舉行，圍繞“互聯網+體育”這個概念，“智能亞運”有望得到廣泛應用。如圖所示，交警利用無人機對高速公路通行情況進行實時監測，無人機的部分參數如表格所示：（1）無人機下降時，以無人機為參照物，地面是(填“運動”或“靜止”）的；（2）某段高速公路上小轎車限速120千米/時。一輛小轎車在通行0.4米的過程中，該無人機拍攝小轎車的幀數為110幀，請通過計算判斷小轎車是否超速。【例2】一列車長150米，以108千米/時的速度通過一座450米長的鐵路橋，列車過橋大約需要多少時間？分析：列車通過大橋是從列車頭開始進入大橋至列車尾離開大橋的過程，如圖所示。【例3】為了交通安全，城市中許多道路都畫有斑馬線，在斑馬線的兩側裝有紅綠燈。某人過斑馬線前看到綠燈亮的時間還剩6s，斑馬線區域的道路寬度為15m。如果他步行的速度為2m/s，那么在綠燈熄滅前他能否穿過斑馬線區域？思考與討論：寫出另外兩種判斷該人能否穿過斑馬線區域的方法，請通過計算加以說明。方法一、已知已知路程和時間，求速度：v＝s/t方法二、已知已知路程和速度，求時間：t＝s/t【拓展】某轎車在平直公路上行駛的45s內，其速度v與時間t的關系圖像如圖所示，已知前10s轎車運動的路程為100m。求：（1）前10s轎車運動的平均速度；（2）轎車在勻速直線運動階段通過的路程；（3）轎車在整個過程中的平均速度（結果保留一位小數）。思考與討論：請從上面三道例題的解答過程，總結運用速度公式解題的注意事項。運用速度公式進行計算時的要求：●公式中，速度、路程、時間三個量的單位必須統一。●如果問題比較復雜，可以畫示意圖，明確運動過程以及量與量之間的關系。●先進行字母運算，再代入數字進行計算。二、運動與能運動是自然界最普遍的現象。萬物都在運動，形式多種多樣。物體的運動有多種多樣的形式，能也有多種形式。1、機械能天體的運行、河水的流淌、鳥的飛翔、人的行走、蒲公英種子的飄散等，都屬于機械運動。這些做機械運動的物體都具有機械能。2、化學能人和動物的運動要消耗能，人和動物消耗的能可以從食物中得到補充。可見，食物中儲存著能。儲存在食物中的能屬于化學能。汽車行駛時需要消耗燃料（如汽油）。燃料燃燒時，將儲存在其中的能釋放出來，供給汽車運動。汽油、木材、天然氣、沼氣、煤炭等燃料都儲存著能，這種能也屬于化學能。3、電能電力機車通電后才能行駛，家用電器通電后才能工作，機器人通電后才能執行指令，這表明電具有電能。各種發電站能夠提供大量的電能，各種電池也能提供方便使用的電能。電能是我們常用的一種能。4、電磁能用遙控器遙控機器時，遙控器將發出電磁輻射，它具有的能屬于電磁能。我們每天看到的光也是一種電磁能。除了可見光外，紅外線、紫外線、微波和X射線等都是電磁能的表現形式。思考與討論：夏天經常出現雷電交加的天氣現象。那么，雷電具有哪些形式的能？雷電具有電能、光能、聲能和熱能等多種形式的能。不但物體的機械運動需要能，植物、動物、人進行生命活動也需要能。例如，人在讀書學習時需要能，在睡覺休息時也要消耗能，每時每刻都離不開能。引導學生回顧速度的定義公式，并強調各物理量的單位（國際單位制中速度單位是米/秒，路程單位是米，時間單位是秒；常用單位還有千米/小時等）。組織學生進行單位換算練習，然后請幾位同學上臺展示換算過程，并講解思路。其他同學在臺下自行計算，完成后同桌之間相互檢查。教師通過多媒體課件展示一組練習題，練習題涵蓋了已知路程和時間求速度、已知速度和時間求路程、已知速度和路程求時間等不同類型的問題，且部分題目涉及到實際生活場景，如計算從家到學校的路程、估算出行所需時間等。學生獨立完成練習題，教師巡視課堂，及時發現學生在解題過程中出現的問題，并給予指導和幫助。完成練習后，同桌之間相互批改練習題，并針對錯題進行討論分析，找出錯誤原因并加以改正。通過圖片和視頻認識各種形勢的能量。課堂練習【典例1】我國著名短跑運動員蘇炳添在某次百米賽跑中測得第5秒的速度為9.5m/s，第10秒到達終點的速度為10.2m/s，則下列說法正確的是（C）A．在前5秒內蘇炳添的平均速度為4.75m/sB．在后5秒內蘇炳添的平均速度為5.1m/sC．在本次百米賽跑中蘇炳添的平均速度為10.0m/sD．在本次百米賽跑中蘇炳添的平均速度為9.85m/s【解析】由于無法獲知前5s內和后5s內通過的路程，因此無法計算出這兩個時間段內的平均速度，故A、B錯誤；在本次百米賽跑中蘇炳添的平均速度為：10m/s，故C正確，D錯誤。【典例2】甲、乙兩位同學，同時從同一地點沿直線向同一方向運動，它們的st圖像如圖所示。下列說法正確的是（D）A．0～4s內乙的平均速度為4m/s B．2～4s內乙做勻速直線運動C．4s時甲、乙兩物體的速度相等 D．3s時乙在甲的前方【解析】AB.乙的st圖象前2s為一條傾斜直線說明乙在這段時間內做勻速直線運動，2s以后乙的st圖象為水平直線說明此時乙靜止，則第3s時乙的路程為8m，第4s時乙的速度為0，由圖可知04s乙的平均速度為：2m/s，故A、B錯誤；C.甲的st圖象是一條傾斜直線說明甲始終做勻速直線運動，而2s以后乙一直靜止，故4s時甲、乙兩物體的速度不相等，故C錯誤；D.甲、乙兩位同學，同時從同一地點沿直線向同一方向運動，且從圖中可知，3s時甲的路程小于乙的路程，故乙在甲的前方，故D正確。【典例3】某興趣小組用如圖所示的實驗裝置“測量小車運動的平均速度”。將小車從帶刻度斜面的A點靜止釋放，并同時按下秒表開始計時，圖中圓圈內顯示了小車位于A、B、C三點的時刻（數字分別表示“時：分：秒”）。（1）小車下滑過程中在做運動。（選填“加速”、“勻速”或“減速”）（2）小車從A點到C點的平均速度是分米/秒。（3）為減小實驗中時間測量的誤差，可采取的措施是。【答案】加速；3；減小斜面的坡度【解析】做勻速直線運動的物體速度保持不變，是一個定值，它取決于路程與運動時間的比值，與路程及時間無關，故ABD錯誤，C正確。【典例4】宇宙間一切物質的運動和變化都需要能量來維持。下列關于能量的說法錯誤的是（D）A．飛行的蒲公英種子具有機械能 B．人在運動時要消耗能量C．植物的生長需要太陽能 D．人在睡覺時不消耗能量【解析】A、飛行的蒲公英種子在做機械運動，故具有機械能，故A正確。BD、人體各項生命活動需要都需要消耗能量，人在運動時要消耗能量，人在睡覺時也要維持基礎代謝，呼吸、心跳等都在進行，所以也在消耗能量，故B正確，D錯誤。C、植物的生長依賴光合作用固定的太陽能，植物將光能轉化為化學能儲存在制造的有機物中，來維持生命活動，故C正確。課堂小結一、速度的應用1、根據速度公式v＝s/t，如果我們測得速度、路程、時間三個量中的任意兩個量，就可以利用這個公式及其變形公式計算出第三個量，幫助我們解決遇到的一