| 《直线运动》教学体会 |
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| 福清一中 佚名 2005-9-23 11:04:35 |
一、本章的地位
本章是为学习“运动和力的关系”做准备、打基础的一章。通过本章的学习，使学生知道描述运动的物理量，理解匀速直线运动和匀变速直线运动的规律及其图象表述，并能应用运动规律求解有关问题。这些内容是进一步学习动力学和比较复杂的运动规律的基础，也为学习电荷在电、磁场中的运动等内容奠定基础。本章所用到的研究物理问题的思想、方法，对以后的学习有指导作用。新教材删去了《平动和转动》，把《曲线运动》移到高一下学期和《万有引力》一起单列一章讲解。竖直上抛运动仍然没有列入正文，而是在教学参考书中的参考题中有一道火箭射出后做竖直上抛运动的题，供学有余力的学生选作。这体现了突出主干知识保留最重要的基本知识的精神。教材中的“怎样理解瞬时速度”和“位移公式的另一种推导”两部分内容，渗透了高等数学中的微积分思想，供有条件和有兴趣的学生探究，增加了教材的灵活性，有利于教师因材施教。新教材增加了“旁批”和节后小结或思考与讨论等内容，保留了引导学生动手的小实验和开阔眼界、增加知识的阅读材料，突出了在传授物理知识的同时，加强物理学研究的科学方法的教育和思想教育，有助于培养学生的创新精神和实践能力。
二、单元划分
本章可分为三个单元。第一单元介绍机械运动及质点概念，如何描述位置变动。第二单元讲描述机械运动状态的物理量：速度、加速度，以及如何用图象和公式描述运动。第三单元讲匀变速直线运动的规律。
三、各单元教学要求、教材分析和教法建议
第一单元机械运动(第一节)
(一)教学要求
知道参考系的概念，知道对同一物体选择不同的参考系时，观察的结果可能不同，通常选择参考系时，要考虑研究问题的方便；理解质点的概念，知道它是一种科学抽象，知道物体在什么情况下可以看做质点，知道这种科学抽象是一种普遍的研究方法；知道时间和时刻的含义以及它们的区别，知道在实验室测量时间的方法；知道位移的概念，知道它是表示质点位置变动的物理量。知道它是矢量，可以用有向线段来表示；知道位移和路程的区别。
(二)教材分析和教法建议
1.关于参考系。在初中学习参照物的基础上，要让学生明确：描述物体是否运动和怎样运动要选择参考系；同一运动，选择不同的参考系，其运动状况一般是不相同的；参考系可任意选择，但是应本着观察方便和描述尽可能简单的原则。
2.关于质点。质点是运动学的重要概念，也是动力学的重要概念。要让学生知道。
(1)质点是没有大小、没有形状，而具有物体全部质量的点。实际中这种点是不存在的，这是一种科学的抽象，是对实际物体在一定条件下的近似。
(2)什么情况能把运动物体看做质点，什么情况不能把运动物体看做质点，这是本节的难点。有些学生认为小的物体总能看成质点，很大的物体一定不能看成质点，要引导学生举一定数量的实例来纠正错误认识，并归纳出能把物体看做质点的条件，就是在我们研究的问题中，物体的形状、大小以及各部分运动的差异是次要的或不起作用时，就可把这个物体看做质点
(3)在进行质点教学时，有意识地渗透研究问题要突出主要因素的思想。结合第一节后面的小结内容，培养学生科学的抽象思维能力。
3.关于时间和时刻。除了在概念上区分外，教师要画出时间轴，让学生搞清时间轴上的点表示时刻，两点间的长度表示时间。例如第3秒内、前3秒内和3秒内各是哪两个时刻之间的时间等等。
4.关于位移和路程。初中只提路程，位移是高中物理中提出的第二个矢量，搞清位移的概念是理解速度、加速度、功等概念的基础。位移是描述物体位置变动的量，还是通过实例从物体位置变化中，通过与学生在初中学过的路程概念相比较引入比较顺畅。而且在建立位移概念的过程中也就分清了和路程的区别。
5.本单元内容和初中学过的知识联系密切，教材叙述也比较通俗易懂，可采取学生阅读课文，教师提出问题，学生思考、讨论后，用简练正确的语言表述的方法进行教学，在教知识的同时，培养学生的自学能力和用科学的语言表述的能力。
6.俗话说：“不怕不识货，就怕货比货。”通过比较，才能识别不同事物的本质特征。所以设计问题也要巧妙一些，例如对机械运动的概念，不要问“什么是机械运动?”或者“机械运动的特征是什么?”而是这样问：“有个同学睡觉时做了个梦，梦见他离开太原到了北京，游览了故宫、颐和园，又上了长城……他做了机械运动了吗?为什么?”这样从反面突出了机械运动必须有位置的移动这个特征，而位置动没动又要以另一个物体做衡量的标准，从而又引出参考系的概念。“参考系”就是原课本中的“参照物”。
第二单元机械运动的描述(第二节～第五节)
(一)教学要求
理解匀速运动、变速运动的概念；知道什么是位移-时间图象，以及如何用图象来表示位移和时间的关系；知道匀速直线运动的s-t图象的意义；知道公式和图象都是描述物理量之间关系的数学工具，它们各有所长，可以互补；理解速度的概念，知道速度是表示运动快慢的物理量，知道它的定义、公式、符号和单位，知道它是矢量；理解平均速度，知道瞬时速度的概念；知道速度和速率以及它们的区别；知道什么是速度-时间图象，以及如何用图象来表示速度和时间的关系；知道匀速直线运动和匀变速运动的v-t图象的物理意义；知道什么是匀变速直线运动和非匀变速运动；理解加速度的概念。知道加速度是表示速度变化快慢的物理量，知道它的定义、公式、符号和单位；知道加速度是矢量，知道加速度的方向始终跟速度的改变量的方向一致，知道加速度跟速度改变量的区别；知道什么是匀变速直线运动，能从匀变速直线运动的v-t图象理解加速度的意义。
(二)教材分析和教法建议
1.匀速直线运动是最简单的运动，在初中学生已经学过。在高中用“位移”代替“路程”，使匀速直线运动的概念更加准确。这里仍然没有用“在任何相等的时间内”这种过于数学化的说法。实际上“准确”都是相对的，一个物体的运动只要在我们要求的精度范围内，在相等的时间内位移都相等，就可认为物体做匀速直线运动了。
建议根据教材的叙述，根据实际运动测量的数据，画出s-t图象，总结出匀速直线运动和变速直线运动的概念，渗透用实验研究物理规律的思想，结合第3节后面的小结内容，使学生认识到物理规律还可用图象来表述，而且更加形象、直观，并且表述的信息、规律更加丰富。这里是学生第一次接触图象，对图象意义的认识要逐步加深。
2.在新教材中，速度概念没有像以往那样放在匀速直线运动中引出，而是把速度、平均速度和瞬时速度放在同一节中讲述，使学生对几种速度概念有个统一的认识，有利于搞清这几个速度的区别与联系。重点是平均速度的概念，要让学生理解，对同一个变速运动在不同时间内(或不同位移内)平均速度一般都不相同，还要知道平均速度不是速度的平均值。
对瞬时速度，教材只要求学生知道是描述运动物体在某一时刻(或经过某一位置时)的运动快慢和方向的物理量，不要求更进一步的理解。对学有余力的学生，教材增加了一段选学内容——怎样理解瞬时速度，提出某时刻的瞬时速度等于从该时刻起在足够短时间内的平均速度，渗透了高等数学中的微分思想。关于速度和速率的区别，可以与位移和路程的区别对照。速度是位移和发生这段位移所用的时间之比，是矢量；速率是路程和通过这段路程所用的时间之比，是标量。
3.在练习三的第4题中，给出同一个s-t图象中两个做匀速直线运动的位移图象，让学生比较哪个运动速度大?各多大?使学生认识到s-t图象还能提供位移以外的信息，扩展了对s-t图象物理意义的理解。通过这道题，教师可小结一下s-t图象能表示的信息，为下面讲v-t图象作准备。
4.新教材把匀变速直线运动和加速度分成两节来讲，分散了难点，解决了原必修教材内容太多，讲不完的问题。
5.在“速度和时间的关系”一节中，教材根据某实际运动的数据，画出匀速直线运动和匀变速直线运动的v-t图象，从比较中总结出匀变速直线运动的概念。对于匀变速直线运动，只要求知道它的基本特征是在相等的时间内速度的变化相同。这节的重点是对v-t图象的认识，知道它能表示速度随时间变化的规律，还能表示位移随时间变化的规律和加速度等其他信息。
6.加速度是运动学和动力学的重要概念，也是运动学中最难理解的概念。为了降低难度，教材仍从匀变速直线运动的实例出发引入加速度，在教材的正文中，只讲了加速度的定义、公式、单位和正负号的含义，把加速度的大小和速度的大小，速度变化的大小的关系写到节后的小结中。这样突出了主干知识，但这部分的内容是教学的难点。学生常常认为速度变化大，加速度一定大；或者加速度大，速度变化一定也大；还有学生认为加速度大，速度一定大；加速度为零，速度也为零；或者速度为零时，加速度也一定是零；等等，为了纠正这些错误，教师要引导学生多分析一些实例，特别是找一些反例来证明上述认识的错误，以加深学生对加速度、速度、速度的变化等概念的理解。
关于加速度方向的判断，这里可不讲，放到牛顿第二定律以后再处理。这里只要求学生知道物体做匀加速直线运动时，加速度方向和初速度相同，a取正值，物体做匀减速直线运动时，加速度方向和初速度相反，a取负值。
第三单元匀变速直线运动规律及其应用(第六节～第八节)
(一)教学要求
掌握匀变速直线运动的速度公式。知道它是如何推导出的，知道它的图象的物理意义。会应用这一公式分析和计算；掌握匀变速直线运动的位移公式。会应用这一公式对问题进行分析和计算；会推出匀变速直线运动的位移和速度的关系式，并会应用它进行计算。理解什么是自由落体运动，知道它是初速度为零的匀加速直线运动；理解什么是自由落体加速度，知道它的方向，知道在地球的不同地方，重力加速度大小不同；掌握自由落体运动的规律。
(二)教材分析和教法建议
1.新教材把匀变速直线运动的速度公式，位移公式合并到一节，后面又增加了《匀变速直线运动规律的应用》，这样安排有利于对匀变速直线运动的规律的整体认识，同时也突出了重点——规律的应用。
2.新教材在位移公式后增加了一段选学内容“位移公式的另一种推导”，从匀变速直线运动的v-t图象出发，采用无限分割，逐渐逼近的方法用速度图象下面包围的面积来推导位移公式。再次应用了“极限”思维的方法，渗透了高等数学中的积分思想，供学有余力的学生学习，增加了教材的灵活性，体现了因材施教的思想，教师可根据学生的情况，灵活处理.
这一节着重于对匀变速直线运动两个基本公式的推导和理解，只要求会用其中一个公式解简单的运动学问题，目的仍然是为了加深对公式本身的理解，较难的问题留到下一节解决，要注意循序渐进。
3.在《匀变速直线运动规律的应用》一节中，从速度公式和位移公式导出速度—位移关系式，后面加了一段思考与讨论，教师要引导学生明确：上述三个公式中只有两个是独立的，对于每一段选定的运动只能列出两个独立的方程，所以描述在每一段运动的v0、vt、a、t、s中，只有给出三个已知量，才能解出另外两个量。
4.在第7节中的“思考与讨论”中，把v0=0的特例公式采用提问的方式让学生自己总结，调动了学生主动学习的积极性，体现了教师不要讲得太多太细，给学生留有余地的思想。教师要引导学生从一般的匀变速直线运动的三个公式，导出v0=0的特殊情况下的公式，并可结合练习七第4题提些问题，引导学生总结出v0=0的匀加速直线运动的其他特征关系式，让学生获得成功的喜悦，增加学习的兴趣和信心。
5.从这一节开始有较多的公式运算，要培养学生用代数的方法求解未知量的能力，一开始养成习惯，对以后的学习很有帮助。新教材在《匀变速直线运动规律的应用》一节后面又增加了一段小结，明确提出了在物理学中要培养学生用数学知识解决问题的能力，总结了求解物理问题的一般方法是先进行文字运算，得出未知量和已知量的关系式后，再代入数值进行计算的规范化解法，要引导学生学习和掌握。计算的题目不要过于繁琐，应引导学生着重分析其物理意义，防止只将公式变来换去而忽略了对物理意义的理解。
6.要让学生相信不同物体在同一地点自由下落时的加速度相同。为了纠正学生中普遍存在的重的物体下落快，轻的物体下落慢的错误认识，必须做好演示实验。“牛顿管”的实验一定要做成功，不能让学生产生疑问。除了“牛顿管”的实验以外，教师还可以增加一些简单易行的小实验，使学生明确认识，日常见到的所谓“重的物体下落快，轻的物体下落慢”的现象，是因为下落物体受空气阻力影响的缘故。通过这些实验使学生对“如果物体只受重力作用，不同物体在同一地点下落的加速度相同”有深刻的印象。
7.本节后面的小实验——测定反应时间，要引导学生都动手做一做，可激发学生兴趣，巩固自由落体运动的规律，要很好利用。
8.练习八摘登了青年任志庆奋勇接住一个从15层高楼窗口跌落的孩子的动人事迹，并编写了第4题，让学生计算这位青年为接住小孩而允许的最长反应时间，使学生在学习的同时受到深刻的思想教育。在后面教师还可以再问：为什么落下的小孩已被任志庆接住了还会再落在地上，同时使任志庆的一只胳膊骨折、鼻梁骨被砸裂?学生会计算出从15层楼高处落下的小孩有很大的速度。那么为什么同样的小孩速度大了会造成这种恶果呢?学生会想出各种理由，例如速度大了惯性就大，速度大了往下冲的力就大，等等，教师在这里可激励学生继续深入学习，为以后教动量定理做准备。
9.阅读材料《伽利略对自由落体运动的研究》一文，详细介绍了伽利略根据亚里士多德的看法进行巧妙推理，使亚里士多德的理论陷入自相矛盾的境地，在此基础上伽利略又运用抽象思维提出假说，进行定量的数学推导，并在科学实验的基础上进行合理的外推。这些做法开创了研究自然规律的科学方法，对后来的科学研究有重大的启蒙作用。教师可设计一些问题激励学生阅读，使学生受到科学研究方法的熏陶。
四、课时建议
本章每小节用1课时。第3节后安排实验“练习使用打点计时器”，第6节后安排实验“研究匀变速直线运动”。用1课时进行全章小结。总计11～12课时
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