《位移和時間的關系》教學設計

 

 

 

 

教材分析：本節(jié)內容雖淺顯，但因其牽涉到的物理思想方法比較典型，且學生將在本節(jié)首次接觸到物理圖象，故本課的價值傾向長遠，在課堂中培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和良好的圖象分析習慣是非常重要的。

教學目標 ：

1、理解勻速直線運動和變速直線運動的概念；

2、能識別s-t圖像，理解勻速直線運動的s-t圖像的意義；

3、掌握勻速運動中位移和時間的關系以及它們的數(shù)學表示（包括公式和圖像）；

4、滲透科學習慣和科學思維方法的教育。

教學重點：運動的研究方法與描述、勻速直線運動的規(guī)律、作圖與圖像分析

教學難點 ：圖像與物理過程的比較分析

教學過程 設計：

1、引入課題

設問1、上節(jié)學過的質點的概念是如何定義的，何種情況下物體可看成質點呢？

設問2、教師原地轉一圈，后問動否？路程和位移的區(qū)別何在？

師闡述：質點是一種理想化的模型，它是科學的抽象與近似，用來簡化、代替實際物體。能否看成質點，應視具體的問題而定，不能以大小一概而論，因為大小總是相對的。

路程雖可精確地反映物體在某時刻的運動情況，但在表示物體在一段時間內位置的變化時卻不成功，為此引入位移。注意路程與位移無可比性。但可比較路程與位移的大小，它們的關系是S路≥S位。

闡述物理思想：物理學研究物質運動的規(guī)律，采用分解的思想，即由簡單到復雜、由低級到高級。物體常見的運動形式有直線運動、拋體運動、圓周運動、振動和波。我們首先研究在諸多運動形式中最基本的最簡單的----直線運動

描述圖景：蝸牛緩緩地爬，清晨老人在散步，路上行人騎著自行車，汽車在奔馳，飛機在航線上飛行等等。這些運動有何相似的特點呢？

2、新授

交待課本上研究的是汽車的運動，原因之一是運動的可測量性，二是汽車代表了社會的進步。

指導學生閱讀課本P22第一段，當中提問：

①研究目的是什么？（研究位移隨時間的變化關系）

②研究方法是什么？（通過測量S、t分析）

③如何設計表格，記錄數(shù)據(jù)？（兩行五組數(shù)據(jù)）

④對數(shù)據(jù)如何處理，數(shù)據(jù)反映了什么？

師提示：數(shù)據(jù)處理的常用方法是列表法及逐差法。

學生：感覺每通過100米所用的時間不一樣，再一想又發(fā)現(xiàn)差不多。在差不多相等的時間內，物體的位移相等。

師啟發(fā)：差不多的原因是由于運動本身所致，還是由于人的測量引起的呢？能否用科學的物理語言代替通俗的生活語言，這反映一個人的科學素養(yǎng)。

結論：在實驗允許的誤差范圍內，物體在相等時間內通過的位移相等。

2、1勻速直線運動

（1）定義：在任何相等時間內，質點通過的位移都相同的運動。

（2）內涵與外延

師強調指出：

①指出知識定義的科學性和嚴密性；勻速直線運動實為一種理想化的運動形式，理論上的勻速直線運動，無論如何對時間進行劃分，在任意小的時間標準內考察，質點通過的位移都要相同。故要精確判斷汽車的運動，需增加測量的精度，但實際中測量到一定的精度即可。

②研究汽車的意義在于找到了前面所述的幾種運動間的本質聯(lián)系。它們遵循相同或相近的規(guī)律。由特殊到一般、個性到共性，分析與概括、歸納與演繹便是物理學研究問題的思維方法。

③位移的矢量性使勻速直線運動可簡稱為勻速運動。勻速運動中位移與發(fā)生這段位移的時間成正比，這區(qū)別于變速直線運動。

2、2圖像表述

（1）作圖的規(guī)范化要求

師提出如下問題：

要求學生閱讀課本第23頁第四段及方框內文字，然后回答問題。

歸納學生回答后，師總述：

①作圖步驟：建坐標，標箭頭、原點、物理量符號、單位；對坐標軸標度；描點并連線。對課本中的圖象還原，一步一步展示作圖的過程并提出要求。

②強調：描點后，觀察點的分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)幾乎都在一條直線上。此時應用一條直線盡可能多地串起點，實在畫不到線上則應該使點均勻分布在線的兩側，實質是取了平均值。個別較遠的點可能是測量錯誤，應予以舍棄。不能遷就個別的點，將射線畫成折線或曲線。當然，今后的學習過程中，會遇到將描出的點用平滑的曲線相連的情形。

交待作圖中采取的這些措施是為了減小實驗中人為測量引起的誤差。這是處理數(shù)據(jù)時作圖法優(yōu)于列表法的原因之一。

③描出的點是有限的，但反映出了點的分布規(guī)律，組成線后延伸至無窮遠處，點就是無限的了。從有限到無限，此時就能對未知的運動作出科學的預見。

（2）滲透科學思想方法教育

物理作為一門實驗學科，它以定量的可重復的實驗為依據(jù)，抓住影響實驗結果的主要的因素，使實際問題抽象為理想化的模型，對實驗的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)不是簡單的羅列，而是對其進行分析、綜合、歸納和演繹，借助于圖象分析，再推理形成系統(tǒng)的理論，使之概括化、公式化，并進行科學預言，為新發(fā)現(xiàn)提供指導性線索。可見，質疑、分析、歸納與概括、內插和外推，由個性（個性現(xiàn)象）高度抽象、概括出具共性普遍特征和一般意義的東西，再用之去指導實踐，分析個別的事物和現(xiàn)象，便是物理學使用的最基本的研究方法和程序�？茖W方法論中還包含：科學需要證據(jù)、科學是邏輯和想象的結合體、科學需尊重實驗數(shù)據(jù)、科學是一種預見和假設、科學不依賴權威并避免偏見等。

（3）圖象特點分析

講授：由數(shù)據(jù)到圖象，由圖象再到公式，是將由實驗結果上升到理論高度的過程。

①啟發(fā)同學們思考：能否把剛才描出的圖線寫為數(shù)學上的函數(shù)形式？

學生總結出勻速直線運動的公式表述：S=Vt

②讓一位學生上黑板在汽車位移時間圖線上定性作出老人勻速散步的位移圖線。

引導學生比較分析兩圖線的特點：（1）共同點（過坐標原點的直線）

（2）不同點（傾斜的程度----斜率）

設問：（1）圖線直否意義？圖線是否一定過坐標原點？什么是勻速直線運動位移圖線的本質特征？

（2）斜率大小的意義？

小結：圖線直不直反映了運動的勻不勻，而如果出發(fā)時不在坐標原點，則圖線可不過原點。傾斜程度反映了運動的快慢。越斜則說明在相同時間內的位移越大，即運動越快。

（3）圖像的識別→分析物理過程

講授：

位移-時間圖象反映的是物體的位置坐標隨時間的變化關系（或位置與時間的一一對應關系），而位置對坐標原點來說就是位移，這與某一段時間內發(fā)生的位移是不同的。

時間軸無負軸，而位移軸有正負，因位移是矢量，故t軸上方的位移表示正方向，t軸下方的位移表示對坐標原點的另一方向即負方向。故位移圖線只能描述直線運動。

圖線上每點對應一坐標（t,S）,由圖線可求出某一時刻質點所處的位置或到達某一位置的時刻。圖線上一截線段的含義則是在時間（t2-t1）內質點發(fā)生（S2-S1）的位移。由此可知，若圖線是彎曲的，則說明在相同的時間內質點發(fā)生的位移是不同的，表明質點做的是變速直線運動。圖線若是平的，則表明位置不隨時間變化，物體是靜止的。圖線若是向下傾斜，則表明隨著時間的增大，質點的位置離坐標原點越來越近，質點在做與規(guī)定正方向相反的直線運動。

2.3師生活動（為幫助學生理解圖象，做如下游戲，可將抽象的圖象變得形象和生動。）

由感性認識上升至理性認識，這是認識的第一次飛躍。而由理性認識再用以指導實踐活動則是認識的第二次飛躍。

教師從學生的角度在講臺的正面畫一直線，在講臺的中央標上坐標原點，規(guī)定向右為位移的正方向。后在黑板上畫下幾個S-t坐標。

（1）讓學生注意觀察老師的運動情況，后在圖中畫出位移圖線。

①教師從講臺中央分別向左和向右勻速走

②教師從講臺的左邊勻速走到右邊

③教師從講臺的中央走到右邊后站住（接著往回走到中央）

對學生作出的圖給予評定，圖線從略。

（2）在黑板畫出如下所示的圖象，要求學生上講臺表演與圖象相對應的運動。其后在圖的下面用簡潔的文字總結。

另外，也可畫出兩條圖線，讓兩位學生上臺表演追及和相向運動問題。

學生通過這種方式來接觸、了解圖象，一方面興趣大增，同時由于親自參與，對圖象理解得非常深刻。

3、典型例題

例1、汽車作直線運動，向東以100m/s行駛2秒，停2秒，又以200m/s向前運動1秒，最后以200m/s往回運動2秒。作出汽車運動的位移時間圖像。

例2、據(jù)下圖分析A、B、C質點的運動情況

4、作業(yè) 設計與板書設計 從略

《位移和時間的關系》教學設計

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