勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的圖象教學(xué)設(shè)計(jì)
勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的圖象教學(xué)設(shè)計(jì)
目的：
1.會(huì)認(rèn)識(shí)圖象；理解勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)圖象的物理意義；會(huì)畫(huà)簡(jiǎn)單的圖象；會(huì)利用圖象求位移和速度。
2.了解用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，探索物理規(guī)律的研究方法。
重點(diǎn)、難點(diǎn)：
理解勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的圖象的物理意義。教具：
氣墊導(dǎo)軌（包括氣和滑塊），J0201－1型數(shù)字計(jì)時(shí)器三臺(tái)，光電門(mén)四個(gè)，放大器（自制）一個(gè)，米尺，三角板。
過(guò)程：
[復(fù)習(xí)上節(jié)內(nèi)容，引入新] 復(fù)習(xí)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度公式v=s/t和位移公式s=vt 指出：物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律除了用公式表示外，還可以用圖象表示。怎樣用圖象表示物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律？請(qǐng)看下面的例子。
[實(shí)驗(yàn)] 研究一滑塊在水平氣墊導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)情況。實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，分別用三臺(tái)數(shù)字計(jì)時(shí)器同時(shí)測(cè)量滑塊三段位移（OA段、OB段、OC段）所用的時(shí)間。將取得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖上標(biāo)出（圖1中所標(biāo)的數(shù)據(jù)是某一次實(shí)驗(yàn)取得的一組數(shù)據(jù)）。
[提出問(wèn)題] 實(shí)驗(yàn)測(cè)出滑塊位移20cm、40cm和60cm所用的時(shí)間，但滑塊在任意時(shí)間內(nèi)（如：1s內(nèi)、2s內(nèi)）的位移是多少？還不知道。滑塊通過(guò)任一位移（如位移50cm）所用的時(shí)間是多少？還不知道。也就是說(shuō)滑塊的位移和時(shí)間的關(guān)系還不知道，我們現(xiàn)在用圖象法研究它們的關(guān)系。如何研究？
[講述] 選一個(gè)平面直角坐標(biāo)系，用橫軸表示時(shí)間t，用縱軸表示位移s，選取單位和合適的標(biāo)度，根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)出的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)平面上畫(huà)出相應(yīng)的點(diǎn)，然后用平滑線(xiàn)將這些點(diǎn)連接起，這條線(xiàn)就表示滑塊的位移和時(shí)間的關(guān)系。這種圖象叫做位移——時(shí)間圖象，簡(jiǎn)稱(chēng)位移圖象。
[板書(shū)] 一、位移——時(shí)間圖象。
[講述] 請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)出的數(shù)據(jù)在方格紙上畫(huà)出滑塊的位移——時(shí)間圖象。
（畫(huà)圖前先將作圖步驟寫(xiě)在幻燈片上投影并講述，讓學(xué)生明確）作圖步驟：1.列表記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；2.選取直角坐標(biāo)系；3.標(biāo)明坐標(biāo)軸表示的物理量及單位；4.選擇合適的標(biāo)度；5.描點(diǎn)；6.用平滑線(xiàn)將各點(diǎn)連接起。
[學(xué)生作圖，教師巡視輔導(dǎo)]
[提問(wèn)] 作出滑塊的位移——時(shí)間圖象形狀是什么樣子？（學(xué)生根據(jù)自己作出的圖象回答：“是一條傾斜的直線(xiàn)”）。
[講評(píng)、糾正學(xué)生作圖中存在的問(wèn)題]
[小結(jié)] 作出的圖象可看出：在誤差允許范圍內(nèi)各點(diǎn)基本在一條直線(xiàn)上，即可認(rèn)為滑塊的位移圖象是一條傾斜的直線(xiàn)。且這條直線(xiàn)通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)。
[討論]根據(jù)作出圖象的形狀判斷滑塊做什么運(yùn)動(dòng)？
[歸納小結(jié)] 過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)表示正比函數(shù)，即滑塊的位移跟時(shí)間成正比。從而可知：滑塊是做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
[引導(dǎo)學(xué)生從圖象求] （1）滑塊在任意時(shí)間內(nèi)的位移（滑塊1s內(nèi)、2s內(nèi)的位移；1s末到2s末這段△t時(shí)間內(nèi)的位移△s）；（2）滑塊任一位移所用的時(shí)間（如位移50厘m的時(shí)間）。
[小結(jié)并板書(shū)]
1.勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)位移圖象是一條傾斜的直線(xiàn)。
2.從圖象可求：（1）位移；（2）時(shí)間；
[設(shè)問(wèn)] 能不能從位移圖象上求運(yùn)動(dòng)速度？怎樣求？（學(xué)生思考）
[講述] 圖2中△s就是滑塊在△t時(shí)間內(nèi)的位移，所以△s/△t＝v。從圖中可看出比值△s/△t越大，直線(xiàn)與水平夾角也越大，直線(xiàn)越陡。因此△s/△t也叫做直線(xiàn)的斜率，用k表示。
（指導(dǎo)學(xué)生看書(shū)甲種本第60頁(yè)第4行）
[板書(shū)] （3）速度v=△s/△t=k。
[練習(xí)] 求滑塊的運(yùn)動(dòng)速度：
v =△s/△t=23cm/1s=23cm/s
=0.23m/s
[鞏固練習(xí)]
1.在位移圖象（圖2）中畫(huà)出另一條直線(xiàn)Ⅱ（速度 0.1m/s）。提問(wèn)：（1）這條圖線(xiàn)表示物體做什么運(yùn)動(dòng)？（2）它的運(yùn)動(dòng)速度比滑塊大還是小？（3）求出它的運(yùn)動(dòng)速度。
2..圖3是一個(gè)做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)物體的位移圖象，線(xiàn)段OA、AB各表示物體做什么運(yùn)動(dòng)？哪段的速度大？?jī)啥蔚乃俣确謩e為多少？
[講述] 在位移圖象中將縱軸s改為v，即縱軸改為表示速度，那么這種圖象變?yōu)楸硎舅俣群蜁r(shí)間的關(guān)系。我們叫做速度——時(shí)間圖象，簡(jiǎn)稱(chēng)速度圖象。
[板書(shū)] 二、速度——時(shí)間圖象
[討論] “勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度——時(shí)間圖象的形狀是什么樣子？”（前后桌子四個(gè)同學(xué)為一組，討論后各組匯報(bào)討論結(jié)果）。
[小結(jié)并板書(shū)] 勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度不隨時(shí)間改變。各時(shí)刻速度大小都一樣，因此它的速度——時(shí)間圖象是一條平行于橫軸的直線(xiàn)。
[作圖] 畫(huà)出圖2中滑塊和另一物體的速度圖象（如圖4）。
[分析] 1.在同一坐標(biāo)平面上，直線(xiàn)在縱軸上截距越大，表示運(yùn)動(dòng)速度越大。
2.從圖象中可求物體任意時(shí)間內(nèi)的位移，例如求圖2中物塊在2s內(nèi)的位移。據(jù)s=vt，對(duì)照?qǐng)D4分析指出這個(gè)位移大小可用圖象中縱軸表示速度的線(xiàn)段和橫軸表示時(shí)間的線(xiàn)段所構(gòu)成的“面積”表示，即 0.1m/s×2s=0.2m。但位移和面積是兩個(gè)含義不同的量，我們不過(guò)是借用“面積”表示位移的大小。另外這個(gè)“面積”的單位是m/s×s=m，而不是m2，所以這個(gè)“面積”要加雙引號(hào)。
[板書(shū)] 2.從圖象可求：（1）速度；（2）位移（位移的數(shù)值等于“面積”的數(shù)值）。
[鞏固練習(xí)] 3.畫(huà)出圖3中物體運(yùn)動(dòng)的
速度——時(shí)間圖象。
[學(xué)生練習(xí)，教師巡回檢查輔導(dǎo)然后講評(píng)]。
[歸納總結(jié)]
1.對(duì)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)位移圖象和速度圖象進(jìn)行比較總結(jié)，加深學(xué)生對(duì)圖象意義的理解。
2.物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以用公式描述，也可以用圖象描述，用圖象描述直觀(guān)、形象。它是研究問(wèn)題的一種重要方法。希望同學(xué)們認(rèn)真學(xué)習(xí)，為今后科學(xué)研究打下基礎(chǔ)。
教學(xué)設(shè)計(jì)
一、教改指導(dǎo)思想
1.雷樹(shù)人先生在全國(guó)中學(xué)物理特級(jí)教師會(huì)議上談中學(xué)物理教學(xué)改革的指導(dǎo)思想時(shí)指出：“要使學(xué)生在學(xué)習(xí)基本物理知識(shí)的過(guò)程中逐步掌握研究物理問(wèn)題的科學(xué)方法。有關(guān)科學(xué)方法的訓(xùn)練，應(yīng)該說(shuō)是與物理知識(shí)的掌握是同等重要的。”（《物理教學(xué)》 87年第 4期第 3頁(yè)）。這是中學(xué)物理教改的一個(gè)重要方面，在實(shí)際教學(xué)中，應(yīng)該充分發(fā)揮教材中潛在的各種教育因素，精心設(shè)計(jì)教學(xué)結(jié)構(gòu)，綜合運(yùn)用各種教學(xué)方法，有意識(shí)讓學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的同時(shí)，也得到科學(xué)方法的訓(xùn)練，從而培養(yǎng)學(xué)生的分析解決問(wèn)題的能力和培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度。改變單純?yōu)閭魇谥R(shí)而進(jìn)行教學(xué)的局面。將知識(shí)的教學(xué)，能力的培養(yǎng)，思想、方法的教育有機(jī)地結(jié)合在一起。
2.在教學(xué)中把學(xué)生看作具有主觀(guān)能動(dòng)性的“人”，而不是把學(xué)生當(dāng)作一個(gè)被動(dòng)地接受知識(shí)的對(duì)象。在各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)采取相應(yīng)的措施，恰當(dāng)選擇各種教學(xué)方法，綜合運(yùn)用，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，讓學(xué)生通過(guò)自己的實(shí)踐去掌握知識(shí)。改變傳統(tǒng)教學(xué)論中“以教師為中心，以書(shū)本為中心”的原則為“以教師為主導(dǎo)，以學(xué)生為主體，以實(shí)踐為基礎(chǔ)”的原則。
二、本節(jié)教學(xué)特點(diǎn)
本節(jié)教學(xué)是在前面所談的教改指導(dǎo)思想指導(dǎo)下設(shè)計(jì)的，它有下面幾個(gè)特點(diǎn)。
1.在物理知識(shí)教學(xué)中，貫穿著思想、方法教育。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出圖象，圖象反映物理規(guī)律，這是我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)探索自然規(guī)律的一條重要的基本途徑。這種方法在今后學(xué)習(xí)中還要多次用到。如第三研究運(yùn)動(dòng)物體的加速度跟力和質(zhì)量的關(guān)系，就是采用這種方法。這是研究問(wèn)題的一種重要方法。要讓學(xué)生在學(xué)習(xí)物理知識(shí)過(guò)程中逐步學(xué)會(huì)這種研究方法。因此講授勻速運(yùn)動(dòng)位移圖象時(shí)，我們不是從勻速運(yùn)動(dòng)位移公式s＝vt直接畫(huà)出位移——時(shí)間圖象，而是設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)：研究滑塊在水平氣墊導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)情況，用數(shù)字計(jì)時(shí)器測(cè)出滑塊三段位移所用的時(shí)間，指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)取得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選取平面直角坐標(biāo)，描點(diǎn)，畫(huà)出滑塊的位移——時(shí)間圖象。再啟發(fā)學(xué)生從作出的圖象分析得出滑塊的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后引導(dǎo)學(xué)生從圖象求滑塊任一時(shí)間內(nèi)的位移。這一教學(xué)程序的安排使學(xué)生在學(xué)習(xí)位移圖象的過(guò)程中，也初步學(xué)會(huì)用圖象處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，尋找物理規(guī)律這種研究問(wèn)題的重要方法。這一教學(xué)程序體現(xiàn)了“由特殊到一般，又由一般到特殊”。這個(gè)認(rèn)識(shí)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的思維方法。使學(xué)生得到潛移默化，在學(xué)習(xí)物理知識(shí)中自然地接受科學(xué)方法和辯證觀(guān)點(diǎn)的教育。同時(shí)也培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。
2.有利突破難點(diǎn)。理解圖象物理意義是一個(gè)難點(diǎn)，模糊認(rèn)識(shí)表現(xiàn)在以為質(zhì)點(diǎn)作勻速運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條直線(xiàn)，而位移圖象也是一條直線(xiàn)，就誤認(rèn)為位移圖象代表了質(zhì)點(diǎn)實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡。安排從實(shí)驗(yàn)測(cè)出數(shù)據(jù)、描點(diǎn)、畫(huà)出位移圖象。學(xué)生能直觀(guān)看到滑塊的運(yùn)動(dòng)軌跡，又是通過(guò)自己描點(diǎn)，畫(huà)出位移圖象，對(duì)圖象的本質(zhì)有所認(rèn)識(shí)。就不會(huì)將物體的運(yùn)動(dòng)軌跡和位移圖象混在一起。因此，這樣安排有利于突破難點(diǎn)，幫助學(xué)生正確理解圖象的物理意義。
3.綜合運(yùn)用各種教學(xué)方法。教學(xué)方法上采用實(shí)驗(yàn)、作圖、啟發(fā)、討論、練習(xí)、講評(píng)等多種方法的綜合應(yīng)用，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。體現(xiàn)了“以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的原則。確保“雙基”，又培養(yǎng)能力。
（1）設(shè)計(jì)研究滑塊在水平氣墊導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)情況的實(shí)驗(yàn)。用數(shù)字計(jì)時(shí)器測(cè)時(shí)間，學(xué)生能準(zhǔn)確、直觀(guān)讀出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。能形象看到被研究物體的運(yùn)動(dòng)軌跡。實(shí)驗(yàn)測(cè)出的數(shù)據(jù)又為講授勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)位移圖象和速度圖象提供直觀(guān)的例子。也體現(xiàn)用實(shí)驗(yàn)探索自然規(guī)律這種科學(xué)方法。既激發(fā)學(xué)生的興趣，又豐富了教學(xué)內(nèi)容。
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)出的數(shù)據(jù)，指導(dǎo)學(xué)生作圖安排三個(gè)層次：A、作圖前通過(guò)幻燈投影、講解、讓學(xué)生明確作圖步驟；B、學(xué)生按步驟在方格紙上作圖，自己實(shí)踐、練習(xí)；C、根據(jù)學(xué)生在作圖中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行講評(píng)、指正。通過(guò)這樣強(qiáng)化作圖訓(xùn)練，使學(xué)生學(xué)會(huì)作圖，加深對(duì)圖象意義的理解。既扎實(shí)“雙基”，又提高能力。同時(shí)也培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)格的科學(xué)態(tài)度。
(3)注意啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生分析和討論。在學(xué)生作出滑塊的位移圖象形狀是一條通過(guò)原點(diǎn)的傾斜直線(xiàn)后，緊接著引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)作出圖象的形狀、聯(lián)系數(shù)學(xué)知識(shí)分析、討論。從而得出滑塊是做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)論。整個(gè)過(guò)程學(xué)生思維積極主動(dòng)。在講完速度圖象定義后，組織學(xué)生討論（前后桌子四個(gè)同學(xué)為一組）：“勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的速度圖象形狀是什么樣子？”學(xué)生在前面已經(jīng)學(xué)過(guò)位移圖象的基礎(chǔ)上，通過(guò)辨識(shí)和爭(zhēng)論，明確認(rèn)識(shí)，得出正確的結(jié)論。學(xué)生在討論中主動(dòng)獲取知識(shí)，教師再歸納小結(jié)。學(xué)生對(duì)圖象意義就有較深刻的理解。充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀(guān)能動(dòng)性，又活躍堂學(xué)習(xí)氣氛。體現(xiàn)出“以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)”的原則。
(4) 在講授位移圖象及應(yīng)用后及時(shí)安排學(xué)生做練習(xí)。講授速度圖象后也安排一道練習(xí)題。學(xué)生剛學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)在新情境中及時(shí)得到應(yīng)用。有利學(xué)生對(duì)概念的進(jìn)一步理解和鞏固。同時(shí)通過(guò)學(xué)生的練習(xí)、回答。及時(shí)反饋信息，揭示學(xué)習(xí)中出現(xiàn)的誤差，及時(shí)幫助、矯正。能確保“雙基”，培養(yǎng)能力，提高教學(xué)效果。
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