物理新課程改革下的《時間和位移》創新教學

韋祖利

一、教材分析

機械運動是自然界的基本運動形式，它所描述是的物理空間位置隨時間變化的情況。學習本節是為學習機械運動做好準備。《時間和位移》是新課標人教版高中物理必修一第一章第二節教學內容，主要學習三個知識點：1.時間和時刻的區別聯系；2.位移概念，位移和路程的區別；3.什么是矢量和標量。描述機械運動要用到時刻、時間間隔和位移概念，其中掌握位移概念比較難。學習這些內容的過程和方法是學習速度和加速度等矢量的基礎。

二、學情分析

遇到具體問題時學生難以區分時刻和時間間隔。學生第一次接觸位移矢量，很不習慣，常常不考慮方向。教師要注意降低學習難度，矢量概念教學不要一步到位，要讓學生多次接觸矢量概念，并逐步理解，作業和練習要注意選容易的題，以提高學生學習物理的信心。

三、教學重難點

1.重點是區別時間與時刻、位移和路程。2.難點是時間與時刻的區別，矢量概念的掌握。

四、教學過程

（一）創設情境，引入課題

情境：俗語“一寸光陰一寸金，寸金難買寸光陰”常用來勸說我們要珍惜時光，不可虛度年華。其中“寸”本是長度的單位，“寸金”可以理解為一寸長的黃金，“光陰”是指時間，“寸光陰”又是什么意思呢？度量長度的單位“寸”怎么能夠用來度量時間呢？要解決這一問題，我們這節課來學習時間和位移。

設計理念：利用俗語讓學生感到親切自然，引起學生的興趣，然后引出本節課的課題。還可以讓學生介紹古人用銅壺滴漏計時的原理，在箭桿上依次刻上十二生肖時辰，豎立在壺的中央，隨著水不停地滴出，壺中水面不斷下降，露出水面的刻度越來越多，“寸光陰”就是相當于壺中的水面下降一寸所需要的時間。

（二）通過自主、探究、討論、總結和練習，完成教學過程

為了描述物體的運動，我們需要掌握時間與時刻的概念。物體在某一位置時對應某時刻，物體移到另一位置時對應另一時刻。為了研究時刻與時間的關系，我們利用直線坐標來表示，命名了時間軸。

1.時刻和時間間隔知識的學習

情境1.用時間軸表示一天24小時。晚自修是從19點30分開始到晚上22點30結束，請在坐標軸上表示出來。

情境2.用時間軸表示2012年12個月的時間。

情境3.用時間軸表示10秒內的時間。在時間軸上如何表示下列幾項？第1秒末，第2秒初，前3秒，第5秒內，第5秒。

討論、總結：

1.時刻和時間間隔

（1）時刻。在時間數軸上對應于一點，它是事物運動發展變化過程所經歷的各個狀態的先后順序的標志。

（2）時間。在時間數軸上對應于一段，它是事物運動發展變化過程長短的量度。

練習1.以下說法中，哪些是時間？哪些是時刻？

（1）列車員：說火車8點42分到站，停車8分鐘。

（2）前3秒，最后3秒，第3秒末，第3秒內。

答案：（1）時刻，時間；（2）時間、時間、時刻、時間。

練習2.學校作息時間表上記錄的是時刻，還是時間？請你分別用這個表提出一些時間、時刻的問題。汽車、列車運行表呢？

答案：時刻，“6點20分起床”中的“6點20分”是時刻。“一節課40分”中的“40分”是時間。

時間與時刻的關系。Δt=t2-t1，當t1=0時，Δt=t2。

設計理念：學生閱讀課本的第一和第二段，先感知和理解教材，再嘗試用坐標表示各種時間軸與事件的對應關系。討論與交流后，請一位學生上講臺展示。通過幾個坐標的畫圖，讓學生體會到時間與時刻和事件的對應關系。利用直觀的時間軸能有效幫助學生突破時間與時刻的區別這一難點。再用聯系實際的練習，激發學生興趣，加深對時間與時刻的理解，達成教學目標。

2.路程和位移知識的學習

圖1情境：一個人從北京去重慶，有三種方案，第一種是乘飛機沿直線飛抵重慶；第二種是全程坐火車；第三種是先坐火車去武漢，然后乘輪船沿長江而上去重慶，他的路線如圖1所示。材料中三種方案的路程相同嗎？若不相同，哪一種方案的路程最大？哪一種方案的路程最小？三種方案的位置變化相同嗎？用什么物理量來描述運動物體空間位置的變化？位移和路程有什么區別和聯系？

討論總結：

1.路程：物體運動軌跡的長度。其軌跡可以是直線，也可以是曲線，是標量。

2.位移：用來表示物體位置變化的物理量。它是從初位置指向末位置的一條有向線段，是矢量。

練習1.如圖2，A、B、C、D是半徑為R的圓上的四個點，一個物體由A出發，沿圓周順時針繞行一周，途經ABCD四點，問：

圖2（1）由A到B的過程中，它通過的位移是多少？路程是多少？（2）由A到C的過程呢？（3）由A到D的過程呢？（4）由A到A的過程呢？

練習2.學校舉行800米比賽，共有四個跑道，每個跑道的起點和終點怎樣定？比賽的時候，從什么位置可以開始搶道？

設計理念：通過情境討論，總結出路程和位移的概念。培養學生的自主學習能習，分析思維能力。這里利用理論聯系實際的方法，提高學生學習物理的興趣和教學效果，再通過兩道習題，加深學生對路程和位移的理解。

3.矢量和標量

情境1.什么是矢量？什么是標量？

情境2.位移、路程、時間、質量、溫度等這些物理量中，哪些是矢量？哪些是標量？

情境3.標量運算遵守什么法則？

情境4.矢量的運算如何進行？

（1）兩矢量在同一直線上怎樣運算？

物體向東走了5m，又向西走了2m，若以向東的位移方向為正，則物體的位移是x=5m+（-2m）=3m。

（2）相互垂直的兩矢量怎樣運算？

一位同學從操場出發，向北走了40m，到達C點，然后又向東走了30m，到達B點。用有向線段表明他第一次、第二次的位移和兩次行走的合位移。三位移的大小各是多少？你能通過這個實例總結矢量相加的法則嗎？

設計理念：學生閱讀課本上相關內容后，個別回答與討論，最后由學生總結。培養學生的自學能力。這里只簡單了解矢量和標量，所以不安排練習了。

4.直線運動的位置和位移

情境1.讓學生任意定兩個位置，兩個正數，兩個負數，一正一負再在坐標軸表示物體由一個位置移到另一個位置，然后弄清物體的位移是怎樣表示的？位移的大小與方向怎樣由刻度表示？

情境2.如圖3（甲），一根細長的彈簧系著一個小球，放在光滑的桌面上。手握小球把彈簧拉長，放手后小球便左右來回運動，B為小球向右到達的最遠位置。小球向右經過中間位置O時開始計時，其經過各點的時刻如圖乙所示。若測得OA=OC=7cm，AB=3cm，則自0時刻開始：

圖3A.0.2s內小球發生的位移大小是，方向向，經過的路程是。

B.0.6s內小球發生的位移大小是，方向向，經過的路程是。

C.0.8s內小球發生的位移是，經過的路程是。

D.1.0s內小球發生的位移大小是，方向向，經過的路程是。

設計理念：學生探究、練習后，總結同一直線上的矢量運算方法l=x2-x1。通過一個問題與一個練習，讓學生初步體驗矢量與標量的區別。

（三）總結：談談本節課你學到了什么？

1時刻和時間間隔

（1）時刻在時間數軸上，對應于一點。（2）時間在時間數軸上，對應于一段。

2路程和位移

（1）位移：初位置指向末位置的有向線段表示位移，描述物體位置的改變，是矢量，與運動路徑無關，只由初末位置決定。（2）路程：質點運動軌跡的長度，是標量，取決于物體運動路徑。

3矢量和標量

（1）矢量既有大小，又有方向。（2）標量只有大小，沒有方向，標量相加遵從算術加法的法則。

4直線運動的位置和位移

（1）用坐標表示位置；（2）用位置坐標的變化量表示物體位移。

設計理念：根據記憶的遺忘規律，及時復習所學知識，有利于學生對知識的長久理解和記憶。這一環節是不能少的。可以先由學生整體回憶，然后教師提問學生明確所學的內容。

（四）課外拓展

1.作業P14的1、2、3題。

2.利用課余時間，自己動手制作一個滴漏計時器。

設計理念：進一步讓學生運用所學知識分析解決實際問題，加深對所學知識的理解，完成認識的第二次飛躍。通過制作滴漏計時器，培養學生的動手能力和創新精神。

（責任編輯易志毅）