勻速直線運動的圖象教學設計

勻速直線運動的圖象教學設計

　　目的：

　　1.會認識圖象；理解勻速直線運動圖象的物理意義；會畫簡單的圖象；會利用圖象求位移和速度。

　　2.了解用圖象處理實驗數據，探索物理規律的研究方法。

　　重點、難點：

　　理解勻速直線運動的圖象的物理意義。教具：

　　氣墊導軌（包括氣和滑塊），J0201－1型數字計時器三臺，光電門四個，放大器（自制）一個，米尺，三角板。

　　過程：

　　[復習上節內容，引入新] 復習勻速直線運動速度公式v=s/t和位移公式s=vt 指出：物體的運動規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動規律？請看下面的例子。

　　[實驗] 研究一滑塊在水平氣墊導軌上的運動情況。實驗裝置如圖1所示，分別用三臺數字計時器同時測量滑塊三段位移（OA段、OB段、OC段）所用的時間。將取得的實驗數據在圖上標出（圖1中所標的數據是某一次實驗取得的一組數據）。

　　[提出問題] 實驗測出滑塊位移20cm、40cm和60cm所用的時間，但滑塊在任意時間內（如：1s內、2s內）的位移是多少？還不知道。滑塊通過任一位移（如位移50cm）所用的時間是多少？還不知道。也就是說滑塊的位移和時間的關系還不知道，我們現在用圖象法研究它們的關系。如何研究？

　　[講述] 選一個平面直角坐標系，用橫軸表示時間t，用縱軸表示位移s，選取單位和合適的標度，根據實驗測出的數據在坐標平面上畫出相應的點，然后用平滑線將這些點連接起，這條線就表示滑塊的位移和時間的關系。這種圖象叫做位移——時間圖象，簡稱位移圖象。

　　[板書] 一、位移——時間圖象。

　　[講述] 請同學們根據實驗測出的數據在方格紙上畫出滑塊的位移——時間圖象。

　　（畫圖前先將作圖步驟寫在幻燈片上投影并講述，讓學生明確）作圖步驟：1.列表記錄實驗數據；2.選取直角坐標系；3.標明坐標軸表示的物理量及單位；4.選擇合適的標度；5.描點；6.用平滑線將各點連接起。

　　[學生作圖，教師巡視輔導]

　　[提問] 作出滑塊的位移——時間圖象形狀是什么樣子？（學生根據自己作出的圖象回答：“是一條傾斜的直線”）。

　　[講評、糾正學生作圖中存在的問題]

　　[小結] 作出的圖象可看出：在誤差允許范圍內各點基本在一條直線上，即可認為滑塊的位移圖象是一條傾斜的直線。且這條直線通過坐標原點。

　　[討論]根據作出圖象的形狀判斷滑塊做什么運動？

　　[歸納小結] 過原點的直線表示正比函數，即滑塊的位移跟時間成正比。從而可知：滑塊是做勻速直線運動。

　　[引導學生從圖象求] （1）滑塊在任意時間內的位移（滑塊1s內、2s內的位移；1s末到2s末這段△t時間內的位移△s）；（2）滑塊任一位移所用的時間（如位移50厘m的時間）。

　　[小結并板書]

　　1.勻速直線運動位移圖象是一條傾斜的直線。

　　2.從圖象可求：（1）位移；（2）時間；

　　[設問] 能不能從位移圖象上求運動速度？怎樣求？（學生思考）

　　[講述] 圖2中△s就是滑塊在△t時間內的位移，所以△s/△t＝v。從圖中可看出比值△s/△t越大，直線與水平夾角也越大，直線越陡。因此△s/△t也叫做直線的斜率，用k表示。

　　（指導學生看書甲種本第60頁第4行）

　　[板書] （3）速度v=△s/△t=k。

　　[練習] 求滑塊的運動速度：

　　v =△s/△t=23cm/1s=23cm/s

　　=0.23m/s

　　[鞏固練習]

　　1.在位移圖象（圖2）中畫出另一條直線Ⅱ（速度 0.1m/s）。提問：（1）這條圖線表示物體做什么運動？（2）它的運動速度比滑塊大還是小？（3）求出它的運動速度。

　　2..圖3是一個做直線運動物體的位移圖象，線段OA、AB各表示物體做什么運動？哪段的速度大？兩段的速度分別為多少？

　　[講述] 在位移圖象中將縱軸s改為v，即縱軸改為表示速度，那么這種圖象變為表示速度和時間的關系。我們叫做速度——時間圖象，簡稱速度圖象。

　　[板書] 二、速度——時間圖象

　　[討論] “勻速直線運動的速度——時間圖象的形狀是什么樣子？”（前后桌子四個同學為一組，討論后各組匯報討論結果）。

　　[小結并板書] 勻速直線運動速度不隨時間改變。各時刻速度大小都一樣，因此它的速度——時間圖象是一條平行于橫軸的直線。

　　[作圖] 畫出圖2中滑塊和另一物體的速度圖象（如圖4）。

　　[分析] 1.在同一坐標平面上，直線在縱軸上截距越大，表示運動速度越大。

　　2.從圖象中可求物體任意時間內的位移，例如求圖2中物塊在2s內的位移。據s=vt，對照圖4分析指出這個位移大小可用圖象中縱軸表示速度的線段和橫軸表示時間的線段所構成的“面積”表示，即 0.1m/s×2s=0.2m。但位移和面積是兩個含義不同的量，我們不過是借用“面積”表示位移的大小。另外這個“面積”的單位是m/s×s=m，而不是m2，所以這個“面積”要加雙引號。

　　[板書] 2.從圖象可求：（1）速度；（2）位移（位移的數值等于“面積”的數值）。

　　[鞏固練習] 3.畫出圖3中物體運動的

　　速度——時間圖象。

　　[學生練習，教師巡回檢查輔導然后講評]。

　　[歸納總結]

　　1.對勻速直線運動位移圖象和速度圖象進行比較總結，加深學生對圖象意義的理解。

　　2.物體的運動規律可以用公式描述，也可以用圖象描述，用圖象描述直觀、形象。它是研究問題的一種重要方法。希望同學們認真學習，為今后科學研究打下基礎。

　　教學設計

　　一、教改指導思想

　　1.雷樹人先生在全國中學物理特級教師會議上談中學物理教學改革的指導思想時指出：“要使學生在學習基本物理知識的過程中逐步掌握研究物理問題的科學方法。有關科學方法的訓練，應該說是與物理知識的掌握是同等重要的。”（《物理教學》 87年第 4期第 3頁）。這是中學物理教改的一個重要方面，在實際教學中，應該充分發揮教材中潛在的各種教育因素，精心設計教學結構，綜合運用各種教學方法，有意識讓學生在學習物理知識的同時，也得到科學方法的訓練，從而培養學生的分析解決問題的能力和培養學生的科學態度。改變單純為傳授知識而進行教學的局面。將知識的教學，能力的培養，思想、方法的教育有機地結合在一起。

　　2.在教學中把學生看作具有主觀能動性的“人”，而不是把學生當作一個被動地接受知識的對象。在各個教學環節采取相應的措施，恰當選擇各種教學方法，綜合運用，充分調動學生的主觀能動性，激發學生的學習興趣和主動性，讓學生通過自己的實踐去掌握知識。改變傳統教學論中“以教師為中心，以書本為中心”的原則為“以教師為主導，以學生為主體，以實踐為基礎”的原則。

　　二、本節教學特點

　　本節教學是在前面所談的教改指導思想指導下設計的，它有下面幾個特點。

　　1.在物理知識教學中，貫穿著思想、方法教育。根據實驗數據作出圖象，圖象反映物理規律，這是我們通過實驗探索自然規律的一條重要的基本途徑。這種方法在今后學習中還要多次用到。如第三研究運動物體的加速度跟力和質量的關系，就是采用這種方法。這是研究問題的一種重要方法。要讓學生在學習物理知識過程中逐步學會這種研究方法。因此講授勻速運動位移圖象時，我們不是從勻速運動位移公式s＝vt直接畫出位移——時間圖象，而是設計一個實驗：研究滑塊在水平氣墊導軌上運動情況，用數字計時器測出滑塊三段位移所用的時間，指導學生根據取得的實驗數據，選取平面直角坐標，描點，畫出滑塊的位移——時間圖象。再啟發學生從作出的圖象分析得出滑塊的運動規律，然后引導學生從圖象求滑塊任一時間內的位移。這一教學程序的安排使學生在學習位移圖象的過程中，也初步學會用圖象處理實驗數據，尋找物理規律這種研究問題的重要方法。這一教學程序體現了“由特殊到一般，又由一般到特殊”。這個認識運動過程的思維方法。使學生得到潛移默化，在學習物理知識中自然地接受科學方法和辯證觀點的教育。同時也培養學生的思維能力。

　　2.有利突破難點。理解圖象物理意義是一個難點，模糊認識表現在以為質點作勻速運動的軌跡是一條直線，而位移圖象也是一條直線，就誤認為位移圖象代表了質點實際運動軌跡。安排從實驗測出數據、描點、畫出位移圖象。學生能直觀看到滑塊的運動軌跡，又是通過自己描點，畫出位移圖象，對圖象的本質有所認識。就不會將物體的運動軌跡和位移圖象混在一起。因此，這樣安排有利于突破難點，幫助學生正確理解圖象的物理意義。

　　3.綜合運用各種教學方法。教學方法上采用實驗、作圖、啟發、討論、練習、講評等多種方法的綜合應用，充分調動學生的學習積極性。體現了“以學生為主體，教師為主導”的原則。確保“雙基”，又培養能力。

　　（1）設計研究滑塊在水平氣墊導軌上的運動情況的實驗。用數字計時器測時間，學生能準確、直觀讀出實驗數據。能形象看到被研究物體的運動軌跡。實驗測出的數據又為講授勻速直線運動位移圖象和速度圖象提供直觀的例子。也體現用實驗探索自然規律這種科學方法。既激發學生的興趣，又豐富了教學內容。

　　（2）根據實驗測出的數據，指導學生作圖安排三個層次：A、作圖前通過幻燈投影、講解、讓學生明確作圖步驟；B、學生按步驟在方格紙上作圖，自己實踐、練習；C、根據學生在作圖中出現的問題進行講評、指正。通過這樣強化作圖訓練，使學生學會作圖，加深對圖象意義的理解。既扎實“雙基”，又提高能力。同時也培養學生嚴格的科學態度。

　　(3)注意啟發、引導學生分析和討論。在學生作出滑塊的位移圖象形狀是一條通過原點的傾斜直線后，緊接著引導學生根據作出圖象的形狀、聯系數學知識分析、討論。從而得出滑塊是做勻速直線運動的結論。整個過程學生思維積極主動。在講完速度圖象定義后，組織學生討論（前后桌子四個同學為一組）：“勻速直線運動的速度圖象形狀是什么樣子？”學生在前面已經學過位移圖象的基礎上，通過辨識和爭論，明確認識，得出正確的結論。學生在討論中主動獲取知識，教師再歸納小結。學生對圖象意義就有較深刻的理解。充分調動學生的主觀能動性，又活躍堂學習氣氛。體現出“以學生為主體，以教師為主導”的原則。

　　(4) 在講授位移圖象及應用后及時安排學生做練習。講授速度圖象后也安排一道練習題。學生剛學習過的知識在新情境中及時得到應用。有利學生對概念的進一步理解和鞏固。同時通過學生的練習、回答。及時反饋信息，揭示學習中出現的誤差，及時幫助、矯正。能確保“雙基”，培養能力，提高教學效果。

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