2.3 匀变速直线运动的位移与时间的关系 教学设计-2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

配套中学部编版 匀变速直线运动的位移与时间的关系 一、教材分析 知识衔接：本节内容是在学生学习了匀变速直线运动的速度与时间的关系以及速度 - 时间图像等知识的基础上展开的，是对匀变速直线运动规律的进一步深入探究，同时也为后续学习自由落体运动、平抛运动等更复杂的运动以及动力学问题奠定了基础。 核心内容：教材首先通过回顾匀速直线运动中位移与速度 - 时间图像的关系，即位移等于速度 - 时间图像中图线与时间轴所围成的矩形面积，引导学生思考匀变速直线运动的位移与时间的关系。接着运用微元法和极限思想，将匀变速直线运动的时间分割成无数个小段，在每个小段内近似看成匀速直线运动，然后通过累加这些小段的位移，推导出匀变速直线运动的位移与时间的关系式，最后通过例题和练习，让学生掌握位移公式的应用，以及如何利用速度 - 时间图像来求解位移。 能力培养：教材在推导位移公式的过程中，注重培养学生的科学思维能力和科学探究能力，让学生体会到微元法、极限思想等物理思想方法的应用。同时，通过例题和练习，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。 二、教学目标 物理观念： 理解匀变速直线运动中位移、时间、加速度之间的定量关系，能够用数学表达式准确描述匀变速直线运动的位移随时间的变化规律。 理解图象中图线与轴所夹的面积表示物体在这段时间内运动的位移。 科学思维： 通过逻辑推理和数学推导，培养学生将物理现象转化为数学模型的能力，以及运用数学方法解决物理问题的能力。 让学生体会微元法、极限思想等物理思想方法在解决物理问题中的应用，培养学生的科学思维习惯和创新意识。 科学探究： 引导学生通过实验数据或理论推导，探究匀变速直线运动位移变化的本质，培养学生的科学探究精神和批判性思维。 让学生经历提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估等科学探究过程，提高学生的科学探究能力。 科学态度与责任： 激发学生对物理学的兴趣，培养严谨的科学态度和实事求是的精神，同时认识到物理学在解释自然现象和解决实际问题中的重要性。 通过小组合作学习和交流讨论，培养学生的团队合作精神和沟通能力，让学生在学习过程中体验到成功的喜悦和合作的乐趣。 三、教学重难点 教学重点： 掌握匀变速直线运动的位移公式，并能灵活应用该公式解决实际问题，如已知初速度、加速度和时间求位移，或已知位移、初速度和加速度求时间等。 理解位移、时间、加速度之间的物理关系，以及位移公式的物理意义，即位移是初速度、时间和加速度共同作用的结果。 理解图象中图线与轴所夹的面积表示物体在这段时间内运动的位移，掌握用速度 - 时间图像求解位移的方法。 教学难点： 理解位移公式的推导过程及其物理意义，尤其是微元法和极限思想的理解和应用，对于高一学生来说具有一定的难度。 灵活运用位移公式解决复杂问题，如多过程匀变速直线运动的位移计算、刹车类问题中位移与时间的关系判断等。 理解匀变速直线运动中位移、速度、加速度等物理量的矢量性，在解题过程中能够正确判断物理量的正负和方向。 四、教学过程 导入新课 教师活动：展示一些生活中的匀变速直线运动实例，如汽车在平直公路上的加速或减速行驶、物体在斜面上的匀加速下滑等视频片段。提问学生：“我们已经学习了匀变速直线运动的速度与时间的关系，那么如何来确定匀变速直线运动的位移与时间的关系呢？” 学生活动：观看视频，思考老师提出的问题，结合已学知识进行初步的思考和讨论，积极回答老师的问题，如有的学生可能会回答可以通过测量位移和时间来寻找关系等。 复习回顾 教师活动：引导学生回顾匀速直线运动的位移与速度、时间的关系，在黑板上画出匀速直线运动的v-t图像，提问：“在匀速直线运动中，位移与v-t图像有什么关系？” 位移与图像关系的探究： 教师活动：在黑板上画出匀速直线运动的图像，引导学生回顾在匀速直线运动中，位移与图像的关系，即位移等于图像与时间轴所围矩形的面积。接着，提出问题：“对于匀变速直线运动，位移与图像是否也存在类似的关系呢？” 引导学生阅读教材中的 “思考与讨论” 部分，思考其中甲、乙两位同学的方法。 学生活动：观察黑板上的图像，回忆匀速直线运动中位移与图像的关系。阅读教材内容，思考甲、乙同学的方法，小组内讨论并发表自己的看法。 微元法思想的引入： 教师活动：讲解微元法的基本思想，以匀变速直线运动为例，将时间分割成许多微小的时间段，在每个时间段内，近似认为物体做匀速直线运动，其速度为该小段起始时刻的瞬时速度。然后，通过动画演示或在黑板上画图，展示随着逐渐变小，这些小矩形的面积之和越来越接近图像下的面积。提问学生：“当趋近于零时，所有小矩形面积之和会趋近于什么呢？”。 学生活动：认真聆听教师讲解微元法思想，观察动画演示或黑板上的图形变化，思考教师提出的问题，小组内交流讨论，尝试回公式理解与讨论 教师活动：引导学生对位移公式进行深入理解。讲解公式中各物理量的含义，在应用公式时需要规定正方向。通过具体例子，如匀加速直线运动和匀减速直线运动，讨论加速度和位移的正负取值。提问学生：“在匀减速直线运动中，当物体速度减为零后继续运动，位移公式还适用吗？应该如何处理？”。 学生活动：认真聆听教师的讲解，理解公式中各物理量的含义和矢量性。结合具体例子，思考加速度和位移的正负取值问题，积极回答教师的提问，小组内讨论匀减速直线运动中位移公式的应用情况。 课堂小结 教师活动：引导学生回顾本节课所学的主要内容，包括匀变速直线运动位移与v-t图像的关系、位移公式的推导过程、公式中各个物理量的含义和矢量性以及位移公式的应用等。对学生在本节课的学习表现进行总结和评价，肯定学生的优点和进步，指出存在的问题和不足，鼓励学生在课后继续努力学习。 学生活动：积极参与课堂小结，回顾本节课所学的知识和技能，总结自己在本节课的学习收获和体会，认真听取老师的评价和建议，明确自己在学习过程中的优点和不足，以便在课后进行有针对性的学习和提高。 五、板书设计 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$