2.2 位移变化规律 教学设计 -2025-2026学年高一上学期物理鲁科版必修第一册

该高中物理教学设计聚焦匀变速直线运动的位移规律，通过复习匀速直线运动v-t图像面积与位移关系，类比提问匀变速直线运动位移是否对应梯形面积，搭建前后知识衔接的学习支架。 亮点在于以微元法推导位移公式，渗透科学思维中的科学推理与模型建构；引入“割圆术”增强民族自豪感，落实科学态度与责任；借助正多边形模型直观化解难点，助力学生掌握研究方法，提升教师教学实效。

《位移变化规律》 教学设计 2025年11月 学科网（北京）股份有限公司 《位移变化规律》 课题名称 位移变化规律 教材版本 鲁科版必修第一册（2019年6月第1版） 课时安排 2课时（第1课时） 教材分析 《位移变化规律》选自鲁科版必修第一册（2019年6月第1版）第二章《匀变速直线运动》第2节，在《普通高中物理课程标准（2017年版）》必修课程必修1模块中“机械运动与物理模型”主题下的内容，内容要求为：理解匀变速直线运动的规律，能运用其解决实际问题，体会科学思维中的抽象方法和物理问题研究中的极限方法。 本节主要有个任务，一是介绍位移与时间的关系以及推导出公式的过程，渗透微元法这一重要的物理方法；二是推导匀变速直线运动速度与位移的关系，主要培养学生的逻辑思维能力、科学的思维方法，强化学生分析和论证的能力。本节课内容是上一节课内容的延伸，是对第一章所学习的速度、加速度的应用，是对速度-时间图像的应用。本节内容在整个运动学中具有基础性的地位，具有重要的地位和作用，同时本节课为后一节自由落体运动的学习打下基础，具有承上启下的作用。 学情分析 知识基础 学生在第一章学习了匀速直线运动位移与时间的关系、瞬时速度、加速度等知识，具有一定基础。通过前两节的学习，学生掌握了匀变速直线运动速度与时间的关系，v-t图像，为学习本节知识奠定了坚实的基础。 学生的认知特点及困难 目前学生处于初高中衔接阶段，利用图像描述和研究物理规律还不太熟练。虽然在瞬时速度的定义是初步体会到极限的思想，但是微元法比较抽象，加上学生数学的微积分思想还没有建立，逻辑推理能力不强，所以是本节最大的难点。 核心素养 物理观念 理解匀变速直线运动的规律，能运用其解决实际问题，体会科学思维中的抽象方法和物理问题研究中的极限方法 科学思维 1．能在特定情境中运用匀变速直线运动模型解决问题。 2．学生通过对速度-时间图象的观察、分析、思考，使学生接受一种新的研究物理问题的科学方法——微元法。 科学探究 用科学研究中的极限方法分析物理问题，通过推理，获得结论。 科学态度与责任 1．经历微元法推导位移公式，培养自己动手的能力，增加物理情感，提高应用数学研究物理问题的能力，体会变与不变的辩证关系。 2．通过观察生活中的匀变速直线运动，使学生感受物理来源于生活的思想；通过师生合作探究，提高学生的合作、交流能力。 教学重点 匀变速直线运动的位移-时间关系、速度-位移关系。 教学难点 微元法推导位移时间关系式、灵活运用公式解决实际问题。 教学方法 启发引导法、类比法、讲授法、情景教学法、合作探究法。 教学用具 A4纸折成的正八边形、正是六边形和正三十二边形 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 复习导入 1．提出问题：表示匀速直线运动的方法有哪些？ 2．联系公式和图像法能得出什么结论： 3．匀变速直线运动的位移是否也对v-t图象一定的面积？ 让我们带着这个问题一起来学习今天的新课《位移变化规律》. 1.①公式法：x=vt；②图像法。 2.通过v-t图像分析思考得出结论： 匀速直线运动的位移在数值上等于v-t图线、时刻线与坐标轴所围的矩形“面积”。 3. v-t图线与时间轴所为的面积是梯形，不能判断梯形的面积与位移之间的关系。 1.理解匀速直线运动的位移与时间的关系，并从简单的情境中得出用v-t图像求得位移的方法。为匀变速直线运动位移与时间关系的研究做好铺垫。 2.引导学生应用类比思想分析复杂问题。 3.激发学生的学习兴趣。 新课教学 1.提出思考：假如只有一把直尺的情况下怎样去测量下面曲线的长度？ 2.①播放ppt带领学生领会分割的思想。 分割1次 ②用两条线段的长度之和能不能表示曲线的长度？若不能要怎么办？ 分割2次 现在与刚才相比误差在减小，如果要精确的表示曲线的长度应该怎么做？ 无限分割 总结：非常好，分割和逼近的方法在物理学研究中有着广泛的应用。早在公元263年，魏晋时的数学家刘徽首创了“割圆术”——圆内正多边形的边数越多，其周长和面积就越接近圆的周长和面积。 3．问题：怎样把分割的思想运用到匀变速直线运动中？ 播放带领学生体会微元法的思想，并带领学生总结出微元法的基本步骤。 未分割 初次分割 再次分割 无限分割 总结：科学思想方法：先把过程无限分割,以“不变”近似代替“变”,然后再进行累加的思想。（这就是极限思想和微元法）在前面讲瞬时速度时我们就用了这种方法。 4．通过以上分析能得到什么结论？ 5．既然匀变速直线运动v-t图线与时间轴所围的面积可以表示位移，那同学们能够自行求出面积来吗？ 这里的v表示末速度，是一个关于时间的函数，我们要把它的表达式带入求的一个新的公式。 这就是今天我们要研究的匀变速直线运动位移与时间的关系。 6．对位移公式进行解释. 7．展示例题，借助例题推导匀变速直线运动速度与位移的公式。 8．解释消时公式。 1．学生思考回答：在初中时，在数学我们曾经用“以直代曲”的方法，估测一段曲线的长度。在这里我们也可以用这种方法来进行求解。 2．①不能，相差比较大，需要再分割。②无限分割下去 3．我们已经知道了匀速直线运动位移在数值上v-t图线与时间轴所围成的面积，所以我们要把梯形分割成矩形的面积之和的形式。 总结出微元法的三个步骤分别是：化整为零、无限分割、求和。 4．结论：梯形的面积在数值上等于做匀变速直线运动物体在0（此时速度为v0）到 t（此时速度为v）这段时间的位移。 学生回答: 5．通过计算得到面积公式: 末速度是关于时间的函数： 联立以上两式可得: 6．理解每个物理量的含义。 7．通过做题，推导出匀变速直线运动速度与位移的关系为： 8．理解消时公式中每个字母的含义。 1．引入分割、逼近法，让学生体会体会变与不变的辩证关系，为后面的推导做好铺垫。 2.体会我国古代数学家的先进的思想方法，增强民族自豪感。（科学态度与责任） 3．能在特定情境中运用匀变速直线运动模型解决问题；能用科学研究中的极限方法分析物理问题，通过推理，获得结论（科学思维） 设计具体情境，让学生从视角上直观感受到分割越细越接近真实值，这样学生更容易从直观过渡到抽象的方法。 引导学生总结方法——微元法，体会极限思想。类比瞬时速度，加深理解。 4．通过问题思考，培养学生独立思考的能力。 5．引导学生进行规律总结，尤其讨论对位移公式的理解和应用注意事项，只有学生充分参与才能正确运用。 6．增强学生对公式的理解，培养动手能力。 7．培养学生独立思考能力以及应用已知探索未知的思考方法。 8．进一步加深对公式的理解。 巩固练习 例1、航空母舰的舰载机既要在航母上起飞，也要在航母上降落。 （1）某舰载机起飞时，采用弹射装置使飞机获得10m/s的速度后，由机上发动机使飞机获得25m/s2的加速度在航母跑道上匀加速前进，2.4s后离舰起飞。飞机匀加速滑行的距离是多少？ （2）飞机在航母上降落，需要阻拦索使飞机迅速停下来。若某次飞机着舰时的速度为80m/s，飞机钩住阻拦索后2.5s停下来。将这段运动视为匀减速直线运动，此过程中飞机的加速度的大小及滑行距离各是多少？ 通过创建实际情境、探讨实际问题，加强对公式的理解于应用。 课堂小结 匀变速直线运动的位移与时间的关系 一、匀速直线运动的位移 1．匀速直线运动，物体的位移对应着v- t图像中的一块矩形的面积。 2．公式： 二、匀变速直线运动的位移与时间的关系 1．匀变速直线运动，物体的位移对应着v- t图像中图线与时间轴之间包围的梯形面积。 2．公式： 三、科学思维：化简思想、微元思想 四、位移与速度的关系 引导学生进行课堂小结，要突出核心内容和思想方法。 作业布置 1.完成课后练习1—3题 2.思考微元法还应用在生活中的哪些方面 进一步巩固所学知识。 板书设计 § 2.3 匀变速直线运动的位移与时间的关系 1、 微元法 2、 位移-时间关系 1．位移公式： 三、位移与速度的关系 教学反思 以教材为基础，以问题为线索，以学生为主体，以教师为主导，使学生掌握扎实的基础知识，提高学生分析问题、解决问题的能力。本节求匀变速直线运动的位移与时间的关系用到了微元思想，学生理解微元思想存在困难。位移的教学首先要讲清楚一个问题，即每段时间认为物体做匀速直线运动运动。这一点很多学生思想上不能接受，学生认为在每段时间内物体也在做加速运动，不是匀速直线运动。要向学生讲清楚，这是一种近似处理方法，当划分的时间间隔很小时，每段时间的初速度和末速度差别很小，此时就可以认为速度不变，这段时间内做匀速直线运动。 第1页共6页 学科网（北京）股份有限公司 $