物理新課程改革下的《時間和位移》創(chuàng)新教學(xué)

韋祖利

一、教材分析

機械運動是自然界的基本運動形式，它所描述是的物理空間位置隨時間變化的情況。學(xué)習(xí)本節(jié)是為學(xué)習(xí)機械運動做好準備?！稌r間和位移》是新課標人教版高中物理必修一第一章第二節(jié)教學(xué)內(nèi)容，主要學(xué)習(xí)三個知識點：1.時間和時刻的區(qū)別聯(lián)系；2.位移概念，位移和路程的區(qū)別；3.什么是矢量和標量。描述機械運動要用到時刻、時間間隔和位移概念，其中掌握位移概念比較難。學(xué)習(xí)這些內(nèi)容的過程和方法是學(xué)習(xí)速度和加速度等矢量的基礎(chǔ)。

二、學(xué)情分析

遇到具體問題時學(xué)生難以區(qū)分時刻和時間間隔。學(xué)生第一次接觸位移矢量，很不習(xí)慣，常常不考慮方向。教師要注意降低學(xué)習(xí)難度，矢量概念教學(xué)不要一步到位，要讓學(xué)生多次接觸矢量概念，并逐步理解，作業(yè)和練習(xí)要注意選容易的題，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的信心。

三、教學(xué)重難點

1.重點是區(qū)別時間與時刻、位移和路程。2.難點是時間與時刻的區(qū)別，矢量概念的掌握。

四、教學(xué)過程

（一）創(chuàng)設(shè)情境，引入課題

情境：俗語“一寸光陰一寸金，寸金難買寸光陰”常用來勸說我們要珍惜時光，不可虛度年華。其中“寸”本是長度的單位，“寸金”可以理解為一寸長的黃金，“光陰”是指時間，“寸光陰”又是什么意思呢？度量長度的單位“寸”怎么能夠用來度量時間呢？要解決這一問題，我們這節(jié)課來學(xué)習(xí)時間和位移。

設(shè)計理念：利用俗語讓學(xué)生感到親切自然，引起學(xué)生的興趣，然后引出本節(jié)課的課題。還可以讓學(xué)生介紹古人用銅壺滴漏計時的原理，在箭桿上依次刻上十二生肖時辰，豎立在壺的中央，隨著水不停地滴出，壺中水面不斷下降，露出水面的刻度越來越多，“寸光陰”就是相當于壺中的水面下降一寸所需要的時間。

（二）通過自主、探究、討論、總結(jié)和練習(xí)，完成教學(xué)過程

為了描述物體的運動，我們需要掌握時間與時刻的概念。物體在某一位置時對應(yīng)某時刻，物體移到另一位置時對應(yīng)另一時刻。為了研究時刻與時間的關(guān)系，我們利用直線坐標來表示，命名了時間軸。

1.時刻和時間間隔知識的學(xué)習(xí)

情境1.用時間軸表示一天24小時。晚自修是從19點30分開始到晚上22點30結(jié)束，請在坐標軸上表示出來。

情境2.用時間軸表示2012年12個月的時間。

情境3.用時間軸表示10秒內(nèi)的時間。在時間軸上如何表示下列幾項？第1秒末，第2秒初，前3秒，第5秒內(nèi)，第5秒。

討論、總結(jié)：

1.時刻和時間間隔

（1）時刻。在時間數(shù)軸上對應(yīng)于一點，它是事物運動發(fā)展變化過程所經(jīng)歷的各個狀態(tài)的先后順序的標志。

（2）時間。在時間數(shù)軸上對應(yīng)于一段，它是事物運動發(fā)展變化過程長短的量度。

練習(xí)1.以下說法中，哪些是時間？哪些是時刻？

（1）列車員：說火車8點42分到站，停車8分鐘。

（2）前3秒，最后3秒，第3秒末，第3秒內(nèi)。

答案：（1）時刻，時間；（2）時間、時間、時刻、時間。

練習(xí)2.學(xué)校作息時間表上記錄的是時刻，還是時間？請你分別用這個表提出一些時間、時刻的問題。汽車、列車運行表呢？

答案：時刻，“6點20分起床”中的“6點20分”是時刻?！耙还?jié)課40分”中的“40分”是時間。

時間與時刻的關(guān)系。Δt=t2-t1，當t1=0時，Δt=t2。

設(shè)計理念：學(xué)生閱讀課本的第一和第二段，先感知和理解教材，再嘗試用坐標表示各種時間軸與事件的對應(yīng)關(guān)系。討論與交流后，請一位學(xué)生上講臺展示。通過幾個坐標的畫圖，讓學(xué)生體會到時間與時刻和事件的對應(yīng)關(guān)系。利用直觀的時間軸能有效幫助學(xué)生突破時間與時刻的區(qū)別這一難點。再用聯(lián)系實際的練習(xí)，激發(fā)學(xué)生興趣，加深對時間與時刻的理解，達成教學(xué)目標。

2.路程和位移知識的學(xué)習(xí)

圖1情境：一個人從北京去重慶，有三種方案，第一種是乘飛機沿直線飛抵重慶；第二種是全程坐火車；第三種是先坐火車去武漢，然后乘輪船沿長江而上去重慶，他的路線如圖1所示。材料中三種方案的路程相同嗎？若不相同，哪一種方案的路程最大？哪一種方案的路程最?。咳N方案的位置變化相同嗎？用什么物理量來描述運動物體空間位置的變化？位移和路程有什么區(qū)別和聯(lián)系？

討論總結(jié)：

1.路程：物體運動軌跡的長度。其軌跡可以是直線，也可以是曲線，是標量。

2.位移：用來表示物體位置變化的物理量。它是從初位置指向末位置的一條有向線段，是矢量。

練習(xí)1.如圖2，A、B、C、D是半徑為R的圓上的四個點，一個物體由A出發(fā)，沿圓周順時針繞行一周，途經(jīng)ABCD四點，問：

圖2（1）由A到B的過程中，它通過的位移是多少？路程是多少？（2）由A到C的過程呢？（3）由A到D的過程呢？（4）由A到A的過程呢？

練習(xí)2.學(xué)校舉行800米比賽，共有四個跑道，每個跑道的起點和終點怎樣定？比賽的時候，從什么位置可以開始搶道？

設(shè)計理念：通過情境討論，總結(jié)出路程和位移的概念。培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能習(xí)，分析思維能力。這里利用理論聯(lián)系實際的方法，提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和教學(xué)效果，再通過兩道習(xí)題，加深學(xué)生對路程和位移的理解。

3.矢量和標量

情境1.什么是矢量？什么是標量？

情境2.位移、路程、時間、質(zhì)量、溫度等這些物理量中，哪些是矢量？哪些是標量？

情境3.標量運算遵守什么法則？

情境4.矢量的運算如何進行？

（1）兩矢量在同一直線上怎樣運算？

物體向東走了5m，又向西走了2m，若以向東的位移方向為正，則物體的位移是x=5m+（-2m）=3m。

（2）相互垂直的兩矢量怎樣運算？

一位同學(xué)從操場出發(fā)，向北走了40m，到達C點，然后又向東走了30m，到達B點。用有向線段表明他第一次、第二次的位移和兩次行走的合位移。三位移的大小各是多少？你能通過這個實例總結(jié)矢量相加的法則嗎？

設(shè)計理念：學(xué)生閱讀課本上相關(guān)內(nèi)容后，個別回答與討論，最后由學(xué)生總結(jié)。培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。這里只簡單了解矢量和標量，所以不安排練習(xí)了。

4.直線運動的位置和位移

情境1.讓學(xué)生任意定兩個位置，兩個正數(shù)，兩個負數(shù)，一正一負再在坐標軸表示物體由一個位置移到另一個位置，然后弄清物體的位移是怎樣表示的？位移的大小與方向怎樣由刻度表示？

情境2.如圖3（甲），一根細長的彈簧系著一個小球，放在光滑的桌面上。手握小球把彈簧拉長，放手后小球便左右來回運動，B為小球向右到達的最遠位置。小球向右經(jīng)過中間位置O時開始計時，其經(jīng)過各點的時刻如圖乙所示。若測得OA=OC=7cm，AB=3cm，則自0時刻開始：

圖3A.0.2s內(nèi)小球發(fā)生的位移大小是，方向向，經(jīng)過的路程是。

B.0.6s內(nèi)小球發(fā)生的位移大小是，方向向，經(jīng)過的路程是。

C.0.8s內(nèi)小球發(fā)生的位移是，經(jīng)過的路程是。

D.1.0s內(nèi)小球發(fā)生的位移大小是，方向向，經(jīng)過的路程是。

設(shè)計理念：學(xué)生探究、練習(xí)后，總結(jié)同一直線上的矢量運算方法l=x2-x1。通過一個問題與一個練習(xí)，讓學(xué)生初步體驗矢量與標量的區(qū)別。

（三）總結(jié)：談?wù)劚竟?jié)課你學(xué)到了什么？

1時刻和時間間隔

（1）時刻在時間數(shù)軸上，對應(yīng)于一點。（2）時間在時間數(shù)軸上，對應(yīng)于一段。

2路程和位移

（1）位移：初位置指向末位置的有向線段表示位移，描述物體位置的改變，是矢量，與運動路徑無關(guān)，只由初末位置決定。（2）路程：質(zhì)點運動軌跡的長度，是標量，取決于物體運動路徑。

3矢量和標量

（1）矢量既有大小，又有方向。（2）標量只有大小，沒有方向，標量相加遵從算術(shù)加法的法則。

4直線運動的位置和位移

（1）用坐標表示位置；（2）用位置坐標的變化量表示物體位移。

設(shè)計理念：根據(jù)記憶的遺忘規(guī)律，及時復(fù)習(xí)所學(xué)知識，有利于學(xué)生對知識的長久理解和記憶。這一環(huán)節(jié)是不能少的?？梢韵扔蓪W(xué)生整體回憶，然后教師提問學(xué)生明確所學(xué)的內(nèi)容。

（四）課外拓展

1.作業(yè)P14的1、2、3題。

2.利用課余時間，自己動手制作一個滴漏計時器。

設(shè)計理念：進一步讓學(xué)生運用所學(xué)知識分析解決實際問題，加深對所學(xué)知識的理解，完成認識的第二次飛躍。通過制作滴漏計時器，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新精神。

（責(zé)任編輯易志毅）