物理新课程改革下的《时间和位移》创新教学

韦祖利

一、教材分析

机械运动是自然界的基本运动形式，它所描述是的物理空间位置随时间变化的情况。学习本节是为学习机械运动做好准备。《时间和位移》是新课标人教版高中物理必修一第一章第二节教学内容，主要学习三个知识点：1.时间和时刻的区别联系；2.位移概念，位移和路程的区别；3.什么是矢量和标量。描述机械运动要用到时刻、时间间隔和位移概念，其中掌握位移概念比较难。学习这些内容的过程和方法是学习速度和加速度等矢量的基础。

二、学情分析

遇到具体问题时学生难以区分时刻和时间间隔。学生第一次接触位移矢量，很不习惯，常常不考虑方向。教师要注意降低学习难度，矢量概念教学不要一步到位，要让学生多次接触矢量概念，并逐步理解，作业和练习要注意选容易的题，以提高学生学习物理的信心。

三、教学重难点

1.重点是区别时间与时刻、位移和路程。2.难点是时间与时刻的区别，矢量概念的掌握。

四、教学过程

（一）创设情境，引入课题

情境：俗语“一寸光阴一寸金，寸金难买寸光阴”常用来劝说我们要珍惜时光，不可虚度年华。其中“寸”本是长度的单位，“寸金”可以理解为一寸长的黄金，“光阴”是指时间，“寸光阴”又是什么意思呢？度量长度的单位“寸”怎么能够用来度量时间呢？要解决这一问题，我们这节课来学习时间和位移。

设计理念：利用俗语让学生感到亲切自然，引起学生的兴趣，然后引出本节课的课题。还可以让学生介绍古人用铜壶滴漏计时的原理，在箭杆上依次刻上十二生肖时辰，竖立在壶的中央，随着水不停地滴出，壶中水面不断下降，露出水面的刻度越来越多，“寸光阴”就是相当于壶中的水面下降一寸所需要的时间。

（二）通过自主、探究、讨论、总结和练习，完成教学过程

为了描述物体的运动，我们需要掌握时间与时刻的概念。物体在某一位置时对应某时刻，物体移到另一位置时对应另一时刻。为了研究时刻与时间的关系，我们利用直线坐标来表示，命名了时间轴。

1.时刻和时间间隔知识的学习

情境1.用时间轴表示一天24小时。晚自修是从19点30分开始到晚上22点30结束，请在坐标轴上表示出来。

情境2.用时间轴表示2012年12个月的时间。

情境3.用时间轴表示10秒内的时间。在时间轴上如何表示下列几项？第1秒末，第2秒初，前3秒，第5秒内，第5秒。

讨论、总结：

1.时刻和时间间隔

（1）时刻。在时间数轴上对应于一点，它是事物运动发展变化过程所经历的各个状态的先后顺序的标志。

（2）时间。在时间数轴上对应于一段，它是事物运动发展变化过程长短的量度。

练习1.以下说法中，哪些是时间？哪些是时刻？

（1）列车员：说火车8点42分到站，停车8分钟。

（2）前3秒，最后3秒，第3秒末，第3秒内。

答案：（1）时刻，时间；（2）时间、时间、时刻、时间。

练习2.学校作息时间表上记录的是时刻，还是时间？请你分别用这个表提出一些时间、时刻的问题。汽车、列车运行表呢？

答案：时刻，“6点20分起床”中的“6点20分”是时刻。“一节课40分”中的“40分”是时间。

时间与时刻的关系。Δt=t2-t1，当t1=0时，Δt=t2。

设计理念：学生阅读课本的第一和第二段，先感知和理解教材，再尝试用坐标表示各种时间轴与事件的对应关系。讨论与交流后，请一位学生上讲台展示。通过几个坐标的画图，让学生体会到时间与时刻和事件的对应关系。利用直观的时间轴能有效帮助学生突破时间与时刻的区别这一难点。再用联系实际的练习，激发学生兴趣，加深对时间与时刻的理解，达成教学目标。

2.路程和位移知识的学习

图1情境：一个人从北京去重庆，有三种方案，第一种是乘飞机沿直线飞抵重庆；第二种是全程坐火车；第三种是先坐火车去武汉，然后乘轮船沿长江而上去重庆，他的路线如图1所示。材料中三种方案的路程相同吗？若不相同，哪一种方案的路程最大？哪一种方案的路程最小？三种方案的位置变化相同吗？用什么物理量来描述运动物体空间位置的变化？位移和路程有什么区别和联系？

讨论总结：

1.路程：物体运动轨迹的长度。其軌迹可以是直线，也可以是曲线，是标量。

2.位移：用来表示物体位置变化的物理量。它是从初位置指向末位置的一条有向线段，是矢量。

练习1.如图2，A、B、C、D是半径为R的圆上的四个点，一个物体由A出发，沿圆周顺时针绕行一周，途经ABCD四点，问：

图2（1）由A到B的过程中，它通过的位移是多少？路程是多少？（2）由A到C的过程呢？（3）由A到D的过程呢？（4）由A到A的过程呢？

练习2.学校举行800米比赛，共有四个跑道，每个跑道的起点和终点怎样定？比赛的时候，从什么位置可以开始抢道？

设计理念：通过情境讨论，总结出路程和位移的概念。培养学生的自主学习能习，分析思维能力。这里利用理论联系实际的方法，提高学生学习物理的兴趣和教学效果，再通过两道习题，加深学生对路程和位移的理解。

3.矢量和标量

情境1.什么是矢量？什么是标量？

情境2.位移、路程、时间、质量、温度等这些物理量中，哪些是矢量？哪些是标量？

情境3.标量运算遵守什么法则？

情境4.矢量的运算如何进行？

（1）两矢量在同一直线上怎样运算？

物体向东走了5m，又向西走了2m，若以向东的位移方向为正，则物体的位移是x=5m+（-2m）=3m。

（2）相互垂直的两矢量怎样运算？

一位同学从操场出发，向北走了40m，到达C点，然后又向东走了30m，到达B点。用有向线段表明他第一次、第二次的位移和两次行走的合位移。三位移的大小各是多少？你能通过这个实例总结矢量相加的法则吗？

设计理念：学生阅读课本上相关内容后，个别回答与讨论，最后由学生总结。培养学生的自学能力。这里只简单了解矢量和标量，所以不安排练习了。

4.直线运动的位置和位移

情境1.让学生任意定两个位置，两个正数，两个负数，一正一负再在坐标轴表示物体由一个位置移到另一个位置，然后弄清物体的位移是怎样表示的？位移的大小与方向怎样由刻度表示？

情境2.如图3（甲），一根细长的弹簧系着一个小球，放在光滑的桌面上。手握小球把弹簧拉长，放手后小球便左右来回运动，B为小球向右到达的最远位置。小球向右经过中间位置O时开始计时，其经过各点的时刻如图乙所示。若测得OA=OC=7cm，AB=3cm，则自0时刻开始：

图3A.0.2s内小球发生的位移大小是，方向向，经过的路程是。

B.0.6s内小球发生的位移大小是，方向向，经过的路程是。

C.0.8s内小球发生的位移是，经过的路程是。

D.1.0s内小球发生的位移大小是，方向向，经过的路程是。

设计理念：学生探究、练习后，总结同一直线上的矢量运算方法l=x2-x1。通过一个问题与一个练习，让学生初步体验矢量与标量的区别。

（三）总结：谈谈本节课你学到了什么？

1时刻和时间间隔

（1）时刻在时间数轴上，对应于一点。（2）时间在时间数轴上，对应于一段。

2路程和位移

（1）位移：初位置指向末位置的有向线段表示位移，描述物体位置的改变，是矢量，与运动路径无关，只由初末位置决定。（2）路程：质点运动轨迹的长度，是标量，取决于物体运动路径。

3矢量和标量

（1）矢量既有大小，又有方向。（2）标量只有大小，没有方向，标量相加遵从算术加法的法则。

4直线运动的位置和位移

（1）用坐標表示位置；（2）用位置坐标的变化量表示物体位移。

设计理念：根据记忆的遗忘规律，及时复习所学知识，有利于学生对知识的长久理解和记忆。这一环节是不能少的。可以先由学生整体回忆，然后教师提问学生明确所学的内容。

（四）课外拓展

1.作业P14的1、2、3题。

2.利用课余时间，自己动手制作一个滴漏计时器。

设计理念：进一步让学生运用所学知识分析解决实际问题，加深对所学知识的理解，完成认识的第二次飞跃。通过制作滴漏计时器，培养学生的动手能力和创新精神。

（责任编辑易志毅）