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《位移和時(shí)間的關(guān)系》教學(xué)設(shè)計(jì)
教材分析：本節(jié)內(nèi)容雖淺顯，但因其牽涉到的物理思想方法比較典型，且學(xué)生將在本節(jié)首次接觸到物理圖象，故本課的價(jià)值傾向長(zhǎng)遠(yuǎn)，在課堂中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和良好的圖象分析習(xí)慣是非常重要的。
教學(xué)目標(biāo) ：
1、理解勻速直線運(yùn)動(dòng)和變速直線運(yùn)動(dòng)的概念；
2、能識(shí)別s-t圖像，理解勻速直線運(yùn)動(dòng)的s-t圖像的意義；
3、掌握勻速運(yùn)動(dòng)中位移和時(shí)間的關(guān)系以及它們的數(shù)學(xué)表示（包括公式和圖像）；
4、滲透科學(xué)習(xí)慣和科學(xué)思維方法的教育。
教學(xué)重點(diǎn)：運(yùn)動(dòng)的研究方法與描述、勻速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律、作圖與圖像分析
教學(xué)難點(diǎn) ：圖像與物理過(guò)程的比較分析
教學(xué)過(guò)程 設(shè)計(jì)：
1、引入課題
設(shè)問(wèn)1、上節(jié)學(xué)過(guò)的質(zhì)點(diǎn)的概念是如何定義的，何種情況下物體可看成質(zhì)點(diǎn)呢？
設(shè)問(wèn)2、教師原地轉(zhuǎn)一圈，后問(wèn)動(dòng)否？路程和位移的區(qū)別何在？
師闡述：質(zhì)點(diǎn)是一種理想化的模型，它是科學(xué)的抽象與近似，用來(lái)簡(jiǎn)化、代替實(shí)際物體。能否看成質(zhì)點(diǎn)，應(yīng)視具體的問(wèn)題而定，不能以大小一概而論，因?yàn)榇笮】偸窍鄬?duì)的。
路程雖可精確地反映物體在某時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)情況，但在表示物體在一段時(shí)間內(nèi)位置的變化時(shí)卻不成功，為此引入位移。注意路程與位移無(wú)可比性。但可比較路程與位移的大小，它們的關(guān)系是S路≥S位。
闡述物理思想：物理學(xué)研究物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，采用分解的思想，即由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由低級(jí)到高級(jí)。物體常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)形式有直線運(yùn)動(dòng)、拋體運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)、振動(dòng)和波。我們首先研究在諸多運(yùn)動(dòng)形式中最基本的最簡(jiǎn)單的----直線運(yùn)動(dòng)
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(jī)在航線上飛行等等。這些運(yùn)動(dòng)有何相似的特點(diǎn)呢？
2、新授
交待課本上研究的是汽車的運(yùn)動(dòng)，原因之一是運(yùn)動(dòng)的可測(cè)量性，二是汽車代表了社會(huì)的進(jìn)步。
指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本P22第一段，當(dāng)中提問(wèn)：
①研究目的是什么？（研究位移隨時(shí)間的變化關(guān)系）
②研究方法是什么？（通過(guò)測(cè)量S、t分析）
③如何設(shè)計(jì)表格，記錄數(shù)據(jù)？（兩行五組數(shù)據(jù)）
④對(duì)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(xué)生：感覺(jué)每通過(guò)100米所用的時(shí)間不一樣，再一想又發(fā)現(xiàn)差不多。在差不多相等的時(shí)間內(nèi)，物體的位移相等。
師啟發(fā)：差不多的原因是由于運(yùn)動(dòng)本身所致，還是由于人的測(cè)量引起的呢？能否用科學(xué)的物理語(yǔ)言代替通俗的生活語(yǔ)言，這反映一個(gè)人的科學(xué)素養(yǎng)。
結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)允許的誤差范圍內(nèi)，物體在相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移相等。
2、1勻速直線運(yùn)動(dòng)
（1）定義：在任何相等時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的位移都相同的運(yùn)動(dòng)。
（2）內(nèi)涵與外延
師強(qiáng)調(diào)指出：
①指出知識(shí)定義的科學(xué)性和嚴(yán)密性；勻速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)為一種理想化的運(yùn)動(dòng)形式，理論上的勻速直線運(yùn)動(dòng)，無(wú)論如何對(duì)時(shí)間進(jìn)行劃分，在任意小的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)考察，質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的位移都要相同。故要精確判斷汽車的運(yùn)動(dòng)，需增加測(cè)量的精度，但實(shí)際中測(cè)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(yùn)動(dòng)間的本質(zhì)聯(lián)系。它們遵循相同或相近的規(guī)律。由特殊到一般、個(gè)性到共性，分析與概括、歸納與演繹便是物理學(xué)研究問(wèn)題的思維方法。
③位移的矢量性使勻速直線運(yùn)動(dòng)可簡(jiǎn)稱為勻速運(yùn)動(dòng)。勻速運(yùn)動(dòng)中位移與發(fā)生這段位移的時(shí)間成正比，這區(qū)別于變速直線運(yùn)動(dòng)。
2、2圖像表述
（1）作圖的規(guī)范化要求
師提出如下問(wèn)題：
要求學(xué)生閱讀課本第23頁(yè)第四段及方框內(nèi)文字，然后回答問(wèn)題。
歸納學(xué)生回答后，師總述：
①作圖步驟：建坐標(biāo)，標(biāo)箭頭、原點(diǎn)、物理量符號(hào)、單位；對(duì)坐標(biāo)軸標(biāo)度；描點(diǎn)并連線。對(duì)課本中的圖象還原，一步一步展示作圖的過(guò)程并提出要求。
②強(qiáng)調(diào)：描點(diǎn)后，觀察點(diǎn)的分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)幾乎都在一條直線上。此時(shí)應(yīng)用一條直線盡可能多地串起點(diǎn)，實(shí)在畫不到線上則應(yīng)該使點(diǎn)均勻分布在線的兩側(cè)，實(shí)質(zhì)是取了平均值。個(gè)別較遠(yuǎn)的點(diǎn)可能是測(cè)量錯(cuò)誤，應(yīng)予以舍棄。不能遷就個(gè)別的點(diǎn)，將射線畫成折線或曲線。當(dāng)然，今后的學(xué)習(xí)過(guò)程中，會(huì)遇到將描出的點(diǎn)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(shí)驗(yàn)中人為測(cè)量引起的誤差。這是處理數(shù)據(jù)時(shí)作圖法優(yōu)于列表法的原因之一。
③描出的點(diǎn)是有限的，但反映出了點(diǎn)的分布規(guī)律，組成線后延伸至無(wú)窮遠(yuǎn)處，點(diǎn)就是無(wú)限的了。從有限到無(wú)限，此時(shí)就能對(duì)未知的運(yùn)動(dòng)作出科學(xué)的預(yù)見(jiàn)。
（2）滲透科學(xué)思想方法教育
物理作為一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，它以定量的可重復(fù)的實(shí)驗(yàn)為依據(jù)，抓住影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的主要的因素，使實(shí)際問(wèn)題抽象為理想化的模型，對(duì)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)不是簡(jiǎn)單的羅列，而是對(duì)其進(jìn)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(jìn)行科學(xué)預(yù)言，為新發(fā)現(xiàn)提供指導(dǎo)性線索�？梢�(jiàn)，質(zhì)疑、分析、歸納與概括、內(nèi)插和外推，由個(gè)性（個(gè)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(dǎo)實(shí)踐，分析個(gè)別的事物和現(xiàn)象，便是物理學(xué)使用的最基本的研究方法和程序�？茖W(xué)方法論中還包含：科學(xué)需要證據(jù)、科學(xué)是邏輯和想象的結(jié)合體、科學(xué)需尊重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、科學(xué)是一種預(yù)見(jiàn)和假設(shè)、科學(xué)不依賴權(quán)威并避免偏見(jiàn)等。
（3）圖象特點(diǎn)分析
講授：由數(shù)據(jù)到圖象，由圖象再到公式，是將由實(shí)驗(yàn)結(jié)果上升到理論高度的過(guò)程。
①啟發(fā)同學(xué)們思考：能否把剛才描出的圖線寫為數(shù)學(xué)上的函數(shù)形式？
學(xué)生總結(jié)出勻速直線運(yùn)動(dòng)的公式表述：S=Vt
②讓一位學(xué)生上黑板在汽車位移時(shí)間圖線上定性作出老人勻速散步的位移圖線。
引導(dǎo)學(xué)生比較分析兩圖線的特點(diǎn)：（1）共同點(diǎn)（過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線）
（2）不同點(diǎn)（傾斜的程度----斜率）
設(shè)問(wèn)：（1）圖線直否意義？圖線是否一定過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)？什么是勻速直線運(yùn)動(dòng)位移圖線的本質(zhì)特征？
（2）斜率大小的意義？
小結(jié)：圖線直不直反映了運(yùn)動(dòng)的勻不勻，而如果出發(fā)時(shí)不在坐標(biāo)原點(diǎn)，則圖線可不過(guò)原點(diǎn)。傾斜程度反映了運(yùn)動(dòng)的快慢。越斜則說(shuō)明在相同時(shí)間內(nèi)的位移越大，即運(yùn)動(dòng)越快。
（3）圖像的識(shí)別→分析物理過(guò)程
講授：
位移-時(shí)間圖象反映的是物體的位置坐標(biāo)隨時(shí)間的變化關(guān)系（或位置與時(shí)間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系），而位置對(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)來(lái)說(shuō)就是位移，這與某一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移是不同的。
時(shí)間軸無(wú)負(fù)軸，而位移軸有正負(fù)，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(duì)坐標(biāo)原點(diǎn)的另一方向即負(fù)方向。故位移圖線只能描述直線運(yùn)動(dòng)。
圖線上每點(diǎn)對(duì)應(yīng)一坐標(biāo)（t,S）,由圖線可求出某一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)所處的位置或到達(dá)某一位置的時(shí)刻。圖線上一截線段的含義則是在時(shí)間（t2-t1）內(nèi)質(zhì)點(diǎn)發(fā)生（S2-S1）的位移。由此可知，若圖線是彎曲的，則說(shuō)明在相同的時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)發(fā)生的位移是不同的，表明質(zhì)點(diǎn)做的是變速直線運(yùn)動(dòng)。圖線若是平的，則表明位置不隨時(shí)間變化，物體是靜止的。圖線若是向下傾斜，則表明隨著時(shí)間的增大，質(zhì)點(diǎn)的位置離坐標(biāo)原點(diǎn)越來(lái)越近，質(zhì)點(diǎn)在做與規(guī)定正方向相反的直線運(yùn)動(dòng)。
2.3師生活動(dòng)（為幫助學(xué)生理解圖象，做如下游戲，可將抽象的圖象變得形象和生動(dòng)。）
由感性認(rèn)識(shí)上升至理性認(rèn)識(shí)，這是認(rèn)識(shí)的第一次飛躍。而由理性認(rèn)識(shí)再用以指導(dǎo)實(shí)踐活動(dòng)則是認(rèn)識(shí)的第二次飛躍。
教師從學(xué)生的角度在講臺(tái)的正面畫一直線，在講臺(tái)的中央標(biāo)上坐標(biāo)原點(diǎn)，規(guī)定向右為位移的正方向。后在黑板上畫下幾個(gè)S-t坐標(biāo)。
（1）讓學(xué)生注意觀察老師的運(yùn)動(dòng)情況，后在圖中畫出位移圖線。
①教師從講臺(tái)中央分別向左和向右勻速走
②教師從講臺(tái)的左邊勻速走到右邊
③教師從講臺(tái)的中央走到右邊后站住（接著往回走到中央）
對(duì)學(xué)生作出的圖給予評(píng)定，圖線從略。
（2）在黑板畫出如下所示的圖象，要求學(xué)生上講臺(tái)表演與圖象相對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。其后在圖的下面用簡(jiǎn)潔的文字總結(jié)。
另外，也可畫出兩條圖線，讓兩位學(xué)生上臺(tái)表演追及和相向運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。
學(xué)生通過(guò)這種方式來(lái)接觸、了解圖象，一方面興趣大增，同時(shí)由于親自參與，對(duì)圖象理解得非常深刻。
3、典型例題
例1、汽車作直線運(yùn)動(dòng)，向東以100m/s行駛2秒，停2秒，又以200m/s向前運(yùn)動(dòng)1秒，最后以200m/s往回運(yùn)動(dòng)2秒。作出汽車運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間圖像。
例2、據(jù)下圖分析A、B、C質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況
4、作業(yè) 設(shè)計(jì)與板書設(shè)計(jì) 從略
《位移和時(shí)間的關(guān)系》教學(xué)設(shè)計(jì)
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