第一章 运动的描述（单元解读讲义）物理人教版2019必修第一册

第一章 运动的描述 单元解读 一、课标解读 1.经历质点模型的建构过程，了解质点的含义。知道将物体抽象为质点的条件，能将特定实际情境中的物体抽象成质点。体会建构物理模型的思维方式，认识物理模型在探索自然规律中的作用。 2.理解位移、速度和加速度。 二、单元内容分析 1.本章内容的基础性作用 这一章以及下一章的主要内容是从运动学的角度对做直线运动的物体进行描述。研究一种物理现象，人们通常是先从可以直接观察到的运动开始的。从运动学的角度描述物体，就是要在确定的时刻或时间内明确做机械运动的物体的位置、位移、速度和加速度。而要想准确地描述这些物理量，就必须先学习质点、参考系和坐标系等内容。本章学习的内容，既是下一章研究匀变速直线运动的基础，也是学习后面力学各章的基础。 2.本章四部分内容 本章内容可分为四部分:第一是关于描述物体运动的基础铺垫，明确描述的对象是什么(质点)，用什么样工具来描述（参考系）;第二是位移，从位置变化的角度认识位移这一新的物理量，这就包括如何描述位置、位置的变化、什么时刻的位置、什么时间内的位移等内容;第三是速度，从位置变化率的角度认识速度，包括速度的大小和方向，以及如何测定速度;第四是加速度，从速度变化率的角度认识加速度，包括加速度的大小和方向。 三、单元教学目标 1.注意循序渐进，打好基础 相对初中来说，高中物理在理性分析、逻辑思维、定量要求、数学计算、概念的严密性和实验的复杂性等方面都上了一个台阶。本章是高中物理的第一章，在很多方面对高中物理来说都起到奠定基础的作用，学生学习高中物理需要具备的基本素养很多都是在本章中第一次出现的。 2.注意建模、极限思想的学习 修订后的课程标准强调科学思维培养，特别提到建模及极限的思想。教师在教学时应特别注意这两种思想的学习。比如关于质点模型的建构；关于极限的思想，这一章主要体现在瞬时速度概念的建立过程中。 3.明确区分位置和位移 质点位置随时间变化的规律是运动学的核心问题。教科书明确提出位置坐标以区分位置和位移，研究质点的位置坐标随时间变化的关系，体现教科书内容的基础性。教科书指出应在参考系上建立坐标系，并且定量地描述质点的位置。 4.突出了变化率的概念 在研究物体的运动中，作为位置变化率的速度是更为核心的内容，也是学生学习中应该上的一个台阶。因为它不像变化的多少那么具体，那么“看得见、摸得着”，所以教学中就应拿出更多的时间。加速度也是一种变化率，要想对加速度有更好的理解，必须对变化率有较深刻的理解。本章不仅希望从变化率的角度认识速度和加速度，还想让学生的认识得以拓展。 四、单元重点难点 1.质点： 是一个理想模型，模型建构是科学思维的重要组成部分，需结合教学中的内容逐步培养学生建构模型的能力。质点概念的建立就是学生在高中第一次经历针对实际问题抓住主要因素，忽略次要因素的科学思维方式，抽象概括出的理想化模型。教科书通过对各种实际运动例子的分析，使学生体会到有些物体的运动可以合理简化成用一个点来描述，进而逐步建构质点的科学概念。教科书还通过“思考与讨论”栏目中的问题让学生理解一个物体是否能简化成质点要视研究的问题而定，不能一概而论，要辩证地理解，进而应用质点模型处理物体运动的问题。 2. 位移—时间图像： 用图像描述和表达物理规律是物理研究中常用的方法。位移一时间图像是高中研究的第一个物理图像，它将位移与时间结合起来，形象地表示了它们的关系，即物体在不同时刻的位置和通过不同时间间隔的位移。 需要指出的是，位置与位移虽然并不是一个概念，但如果以物体的出发点作为坐标原点且物体做直线运动，则位移与位置相等(∆x=x)，位置与时刻的变化关系，就是位移与时间的变化关系，此时位置一时刻图像，也称为位移一时间图像，即x-t图像。 为使学生进一步理解二者的联系与区别，也可以让学生描绘一个计时起点物体不在坐标原点的直线运动的位置一时刻图像。教学的重点是如何绘制x-t图像以及对x-t图像的物理含义的理解。通过学习x-t图像，学生也会初步体会到一般物理图像的作图方法和图像对分析物理问题的意义。 3. 瞬时速度： 一般来说学生对瞬时速度概念的建立是比较困难的，有的学生可能认为某一时刻物体的位移和时间间隔都是0，t时刻的速度无法计算。这是因为学生把物体固定在了一个点，而不是运动中经过这个点。教师可以跟学生解释，虽然现阶段学生所学的数学知识还不能很好地定量分析这个问题，但以后学习了微积分就能解决了，其方法的基础就是极限思想，数学与物理并不矛盾这就要求教师要用适当的方法、有针对性地和学生一起探讨。比如可以借助非匀速直线运动的x-t图像，通过斜率的方法来加深对瞬时速度大小求解方法的理解。 4. 加速度： 建立和理解加速度的概念是比较困难的。这主要因为以下三个方面:一是加速度概念比较抽象，学生在生活经验中对它并没有清晰的印象和深入的思考，分辨不清“快”的含义是速度大还是加速度大;二是加速度矢量的方向不像速度、位移那么直观，它取决于一个对学生比较陌生的概念--速度变化量的方向，因而学生对加速度方向的理解比较困难;三是应用v-t图像分析加速度需要学生有一定的应用数学研究物理问题的能力。因此教师应在教科书内容的基础上，针对难点的突破进行教学设计。 五、单元课时安排 节次 课题 课时数 第1节 质点 参考系 1课时 第2节 时间 位移 1课时 第3节 位置变化快慢的描述--速度 1课时 第4节 速度变化快慢的描述--加速度 1课时 六、教学建议 1.第一节 质点 参考系的教学建议 （1）问题引入 学生在学习前对物体的运动司空见惯，但对如何准确地描述物体的运动并未深入地思考过。教科书一开始，就提出如何描述“玩耍的孩童”“行驶的汽车”“翱翔的雄鹰”等物体运动的问题，以引发学生的思考。教师可以播放这些运动的视频，也可以放一些体育比赛的视频，比如跳高、跳水、跨栏等项目。学生在思考、讨论中会逐渐发现描述物体的运动存在两类问题:一是运动对象怎样确定?上述例子中的物体都有一定的大小、形状，各个组成部分的运动可能并不相同，如何描述整个物体的运动?二是用哪些物理量描述物体的运动?初中学过的路程、时间、速度等概念，能否将运动描述清楚? 这部分教学的作用很重要，教师首先要鼓励学生大胆发表自己的看法，充分肯定学生的思考，同时又要适时地指出他们的不足，引导学生为解决问题深入思考。“不愤不启、不悱不发”，问题引入环节的教学，要达到对下面质点概念等教学内容“呼之欲出”的作用。 （2）质点 质点指的是将物体视为一个有质量的点，与数学中指空间位置的点不尽相同。质点来源于实际的物体运动，根据物体的运动情况可以将某些物体视为质点，这是对实际运动合理的抽象概括。这个抽象概括的过程是培养学生科学思维的重要教学环节，教师的教学设计要尽量启发学生经历思维的探究过程，体会建立新的概念的方法。 质点概念比较抽象，所以教科书通过较多的实例分析，引导学生在感性认识的基础上，通过实例分析，归纳结论，辨析应用，逐步理解质点的概念并掌握判断物体是否可视为质点的条件。 由教科书开始的问题引入教学，学生体会到描述实际物体运动的复杂性和困难。教师可以通过问题启发、引导学生思考如何合理简化物体运动的模型，建立质点的概念。 （3）参考系 学生在初中阶段学过参照物，所以在学习参考系的时候可以先以具体的例子让学生体会:对同一运动，选取的参考物不同，对运动的描述很可能是不同的。随后可以指出，高中物理中所说的参考系可以简单地看作就是初中物理中的参照物。 只要求引导学生定性分析出物体大致的运动情况即可，通过具体的问题情境，让学生体会到，同一物体的运动用不同参考系来描述存在差异。要描述物体的运动，首先就要确定参考系。另外，不同参考系分析物体的运动难易不同，要让学生体会到，参考系选取得当，可以使描述的运动变得简洁，易于研究。教师可以通过实例分析指出，研究地面上物体的运动时，一般以地面作为参考系。在教学中还可以做一些小实验或启发学生举一些例子，使学生进一步体会到运动的相对性及参考系选取对描述物体运动的重要性。 2.第二节 时间 位移的教学建议 (1)问题引入 本节开始提出如何准确地描述一辆行驶在北京长安街上的汽车所处的位置。经过上一节的学习，学生认识到研究汽车在长安街上的位置变化时，可以把汽车看成质点，以地面或长安街上的标志建筑(如天安门等)为参考系。接下来学生会发现，由于汽车是运动的，要说清楚汽车的位置及位置变化，必须先指明是哪个时刻汽车所处的位置或哪段时间内汽车的位置变化。这样就会让学生认识到要用时间和空间参量描述物体的运动，同时也对时空之间的瞬时和过程间的对应关系有了初步的认识，自然地引出下面关于时刻和时间间隔以及位置和位移的教学内容。 (2)时刻和时间间隔 时间是描述物体运动的重要概念，针对描述物体运动问题的瞬时性或过程性，又可以分别指时刻或时间间隔。教科书通过实例使学生明确二者的区别和联系，并通过时间数轴形象而准确地表示出来 学生对时间一词并不陌生，但日常生活中的“时间”一词，有时含义并不一样。教师可以启发学生举例说明具体问题中时间的确切含义，使学生分清时刻和时间间隔，并且认识到时刻是一个瞬时值，对应物体运动的一个确定的状态和位置;时间间隔是一个过程量，对应时间始、末两个状态之间的变化过程。 教师可以让学生在数轴上标出各种时间。例如第3s末、第4s初、第5s内、第二个4s、4s到7s的中间时刻等，进一步明确时刻和时间间隔的含义，也为进一步学习位移一时间图像(x-t图像)和速度一时间图像(v-t图像)打下基础。 (3)位置和位移 要准确地描述物体的运动，就要研究物体的位置及位置的变化。教科书结合行驶在长安街上的汽车的例子，讲述如何建立坐标系一一明确坐标原点、规定坐标轴正方向和单位长度等，如何在坐标系中准确地描述物体的位置。教科书上提到了研究地面上运动的物体，可以用二维平面直角坐标系，此处教师可以根据学生的基础和兴趣决定是否展开讲解二维坐标系。 物体运动过程中，位置不断变化。教科书通过从北京到重庆选择不同交通方式的不同路径，启发学生思考如何描述物体位置的变化。通过与路程的比较，建立位移的概念，并在此基础上再引人矢量和标量的概念。 (4)位移和时间的测量 要描述物体的运动，研究其位移随时间的变化规律，就要准确地记录物体的位移和所用的时间。教科书举出照相、钟表、频闪照相等记录物体运动位移和时间的方法后，重点介绍了用打点计时器测量物体运动位移和时间的方法。 通过初中的学习和生活实践，学生对如何测量物体运动的位移和时间有一定的感性认识，教师可以先让学生讨论测量位移和时间的各种仪器和方法，有条件的可以拍摄频闪照片或视频录像等。在学生思考的基础上，可以让两个学生配合做一个模拟打点计时器的小实验，弄清实验记录时间和位移的原理、在感性认识的基础上再介绍打点计时器的构造、工作原理和使用方法等。建议由学生设计练习使用打点计时器的实验，重点是记录物体运动的时间和相应的位移。实验中除了用手拉纸带运动，也可以设计由物体带动纸带运动，让学生体会运动形式的多样性，也为后面速度、加速度的教学打下基础。 3.第三节 位置变化快慢的描述——速度的教学建议 (1)速度 教科书指出这里讨论的速度和初中所学的略有不同，教师要明确速度定义的变化，不必急于强化新的概念。因为学生刚接触位移等矢量概念，要建立更全面的速度概念还需要经过一个累积和内化的过程。此时教师可以先从定义中速度与位移的关系出发，使学生明确速度的矢量性。 速度方向的教学是此处的重点。教师可以从学生的感性认识出发认识到物体速度方向即为运动方向，引导学生思考物体因运动产生位置变化，所以运动方向即位移方向，因而得出速度方向与位移方向一致的结论。 (2)平均速度和瞬时速度 实际生活中很多运动是速度随着时间发生变化的变速运动。教师可以结合实验或实际运动的视频等让学生分析和体会运动中速度的变化，在此基础上学生理解由求得的速度表示的是∆t这段时间内物体运动的平均快慢程度。要注意强调位移∆x与时间∆t的对应性。 在学习瞬时速度时，有的学生可能认为某一时刻物体的位移和时间间隔都是0，t时刻的速度无法计算。这是因为学生把物体固定在了一个点，而不是运动中经过这个点。教师可以跟学生解释，虽然现阶段学生所学的数学知识还不能很好地定量分析这个问题，但以后学习了微积分就能解决了，其方法的基础就是极限思想，数学与物理并不矛盾。 对运动快慢发生变化的物体，其平均速度和瞬时速度一般是不同的，教师可以引导学生思考有没有平均速度和瞬时速度相同的运动，从而得出匀速直线运动物体运动过程中瞬时速度保持不变，平均速度和瞬时速度相等。 速度是矢量，瞬时速度的方向是物体运动的位移方向，其大小叫作速率。日常生活中提到的速度，有的时候并未明确其方向，因而指的是速率。教师可以通过让学生分析匀速圆周运动是否是匀速运动来辨析速度和速率概念的差异。对于数学基础较好的学生，也可以应用位移—时间图像分析，由平均速度的极限得出瞬时速度的概念。 (3)速度的测量 与位移和时间不同，速度是一个间接测量量，要根据速度的定义，先测量位移和时间，再间接地计算出相应时间内的速度。教科书以打点计时器打出的纸带为例，分析了测量平均速度和瞬时速度的方法。二者并没有质的区别，关键是时间间隔选取的长短不同，反应物体运动快慢的精确程度也就不同。时间间隔足够小时，就可以用一段时间的平均速度代表这段时间内某时刻的瞬时速度。 这部分教学可以先引导学生设计测量物体运动速度的实验方案。学生经过查阅资料和讨论会发现、测量速度的基本原理还是应用速度的定义——位移与时间之比，这样就把速度的测量转化为位移和时间的测量。上一节学习了用打点计时器测量物体运动的位移和时间，因此此处的重点是如何应用打出的纸带来研究物体运动的平均速度和瞬时速度。 4.第四节 速度变化快慢的描述——速度的教学建议 (1)问题引入 不同于前几节研究的位移、时间、速度等概念，学生对加速度既没有初中学习的概念基础，也缺乏生活中的感性认识，因此通过适当的实例引导学生思考描述速度变化快慢的方法是加速度概念建立的关键步骤。例如，教科书中就提出问题，引导学生思考如何描述小汽车和火车分别用10s和300s都由静止加速到100km/h的运动情况。教师可以通过以下提问展开教学: ①是否能用谁的速度大描述上述过程中小汽车和火车运动的不同? ②是否能用谁的速度变化大描述上述过程中小汽车和火车运动的不同?③你认为应该用什么方法描述它们运动的不同? 教师还可以列举相同时间间隔内速度变化不同的例子，结合上例，引导学生对问题进行思考、讨论，以感性认识促成学生对“速度”“速度变化”等概念的理解辨析及其对运动变化情况描述的不足，进而主动探索新概念-加速度(速度变化率)引入的必要性，促使学生自主建构概念。 (2)加速度 这部分内容教师可以节前“问题”的讨论分析为基础，通过提示与速度定义式类比,引导学生自主得出加速度的定义式和单位，加深对概念的理解和对比值定义物理量方法的体验。教师也可以让学生回忆初中时学过的用比值定义的物理量，如密度、压强、功率等，进一步体会物理研究方法的一致性，提升科学研究能力。 从加速度定义式可以看出，加速度的方向即为速度变化量的方向，因而对物理学习基础好的学生可以直接从加速度定义式及矢量运算法则分析加速度的方向。但是加速度的方向不像位移和速度的方向那么直观，而且大多数学生对矢量及其运算的理解才开始，难以区分速度方向和速度变化量的方向，因此理解加速度的方向存在困难。所以教学中，建议将教科书图1.4-1中的各物理量赋值，创设实例情境。 (3)从v-t图像看加速度 v-t图像形象地表示了物体运动速度变化的情况，将v-t图像和加速度的定义式结合起来，得出图线的斜率就是速度变化率——加速度。而“科学漫步”栏目从更普遍的角度研究了“某量”“变化量”及“变化率”之间的区别与联系，突出了科学研究方法的共性，加深了对加速度的认识及对v-t图像的理解、应用。 学生在上一节学习了描绘物体运动的v-t图像，并且可以从v-t图像定性分析物体速度变化的情况(加速、匀速还是减速)。在此基础上，结合学生本节学习的加速度的定义式，研究从v-t图像上求解加速度的方法。此处由于学生的基础和解决问题的思路不同，有的学生可能采取在v-t图像上找到物体做变速运动的一段时间∆t及相应的速度变化量∆v，再利用加速度的定义式求出加速度;有的学生可能从数学中直线的斜率含义出发，发现加速度就是v-t图像的斜率、用图像斜率求加速度。教学中应鼓励学生自主探索、交流问题的解决方案，增强应用数学知识分析物理问题的意识和能力。 这一部分教学可以组织学生以小组为单位分析v-t图像，讨论v-t图像的含义以及如何从v-t图像求解加速度。不同的学生选取的方法可能不同，这样可以使讨论的结果更具有普适性。。 七、评价策略 评价核心目标：评价学生对描述运动的基本概念（质点、参考系、时间、位移、速度、加速度）的理解深度、应用能力、科学思维（模型构建、图像分析、数据处理）以及科学探究态度和习惯。 多元化评价策略： （1） 形成性评价 1. 课堂观察与即时反馈： （1） 策略：教师在教学过程中密切观察学生的参与度、提问质量、小组讨论表现、对演示实验的反应、解决课堂即时练习的情况。 （2） 形式：口头提问、简短讨论、课堂练习（如判断、填空、概念辨析）、实验操作观察记录表（记录关键步骤表现）。 （3） 反馈： 即时口头反馈、点评典型错误、优秀解答展示、课后针对性辅导建议。 2. 概念图/思维导图： （1）策略：要求学生独立或小组合作，绘制本章核心概念（质点、参考系、时间、位移、速度、加速度）及其相互关系的概念图或思维导图。 （2）形式：课后作业或课堂活动成果。 （3）反馈：提供评价量规（包含完整性、准确性、逻辑性、实例应用、表达清晰度等维度），给予等级或描述性评语，指出优点和改进方向。 3. 探究性任务与实验报告： （1）策略：一是不同情境下定性物理量的讨论，二是不同探究实验情境下的定量计算。 （2）形式：实验报告（包含目的、原理、器材、步骤、数据记录与处理、图像、结论、误差分析）。 （3）反馈：使用详细的实验报告评价量规评分（包含上述各评价点），提供书面评语，重点反馈数据处理、图像分析和结论推导中的问题。 4. 问题解决与概念辨析题： （1）策略：设计包含认知冲突、易错点、需要深入理解的题目，作为课堂练习或小测。 （2）形式：课堂练习、小测验、作业。 （3）反馈：及时批改，分析错误类型（概念性错误、计算错误、审题错误），进行针对性讲评，鼓励学生反思错误原因。 二、 总结性评价 (单元结束，侧重成果与水平) 1. 单元测试 (笔试)： （1）策略：设计涵盖本章所有核心知识点和关键能力的试卷。题型应多样化。 （2）反馈：提供详细评分标准和答案，进行试卷讲评，分析班级整体和个体掌握情况，为后续教学提供依据。 2. 学习档案袋 ： （1）策略：要求学生收集本章学习过程中的代表性成果。 （2）反馈：教师定期查阅并给予简短反馈（肯定进步，提出建议），学期末进行整体评价和反馈。 三、评价原则与注意事项 1. 明确性：所有评价任务前，向学生清晰说明评价目标、标准（量规）和期望。 2. 公平性：评价标准应客观、一致，为不同学习风格的学生提供展示机会（如书面、口头、动手、视觉化表达）。 3. 发展性：评价的根本目的是促进学生发展。形成性评价的反馈要及时、具体、具有建设性，帮助学生识别不足和改进方向。总结性评价结果也应服务于后续教学调整。 4. 参与性：在适当环节引入学生自评和互评（如小组实验表现、项目初步成果），促进学生元认知能力和合作能力发展。 5. 侧重核心素养：评价不仅要关注知识掌握，更要关注物理观念（运动观）、科学思维（模型建构、科学推理、科学论证、质疑创新）、科学探究（问题、证据、解释、交流）、科学态度与责任（实事求是、合作交流）等核心素养的达成情况。例如，在实验评价中强调证据意识和误差分析的客观性；在问题解决中强调逻辑推理的严谨性；在项目中强调科学表达的规范性。 6. 技术融合：可利用在线平台（如问卷星、学习管理系统）进行小测、概念调查；利用传感器（如Phyphox）、仿真软件（如Algodoo, Tracker）辅助实验探究和数据处理，丰富评价手段和数据来源。 7. 差异化：设计不同难度层次的评价任务（如基础题、提高题、挑战题），满足不同水平学生的需求，让所有学生都能体验成功并获得发展。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$