第2节 时间和位移 教学参考

1．教学目标

（1）知道时刻与时间间隔的区别和联系，会在具体的情境下识别时间间隔和时刻。

（2）理解位移概念，知道位移是矢量，会用有向线段表示位移的大小和方向。

（3）知道矢量与标量运算的差异，会进行一维情况下的矢量运算。

（4）知道位置、位移、路程等概念的区别与联系。能用平面坐标系正确描述直线运动的位置和位移。

2．教材分析与教学建议

机械运动作为自然界中最简单和最基本的运动形态，它所描述的是物体空间位置随时间变化的情况。因此，本节学习描述质点做机械运动需要用时间、时间间隔和位移等概念。相当一部分高中一年级的学生在具体问题时，难以区别时刻和时间间隔。另外因为思维习惯的原因，在第一次接触既要考虑大小又要考虑方向的问题时，会因不适应造成学习困难。所以，区别路程和位移，区别时刻和时间是教学的重点。学习这些内容的过程和方法，对学习速度和加速度可以起到奠定基础的作用。

（1）时刻和时间间隔

虽然学生在生活中常常使用“时刻”和“时间间隔”的概念，但是在物理课中，特别是在实际问题中，对时刻和时间间隔的描述还是会有障碍，教学中要给予一定的重视。课文中用时间坐标来区别时刻和时间间隔是很好的方法，在坐标上，每一点反映的时间就是时刻，两点之间的间隔表示的是时间间隔。

（2）路程和位移

研究质点位置随时间变化的规律是运动学的核心问题。研究质点的位置坐标随时间变化的关系，体现教科书内容的基础性。教学中，往往先在参考系上建立坐标系，并且确定质点的位置。如质点沿直线运动时，在一维坐标中用x表示位置，在二维坐标系中用x、y表示位置（如教材图1．2-3中，标出A、B的位置坐标），用Δx表示位置坐标的变化，以区分位置和位移。学生通过用有向线段来表示末位置相对初位置的变化，可以体会到位移是有大小和方向的物理量。因为第一次学习矢量，学生不习惯描述位移的方向是很正常的，教学中教师要设法帮助学生尽快地熟悉和形成习惯。

（3）矢量和标量

学生从这节开始接触矢量概念。矢量概念的学习，学生需要时间去磨合，更需要逐渐地理解，所以教学时对矢量的认识不要力图一次到位。教材13页黑体字“矢量”之前的文字并不是矢量的定义，在这里也不需要给它下严格的定义。在本节学习中只要求学生认识到，用位移反映位置变化，不但要考虑大小也要考虑方向。关于矢量运算，在本节学习中只要知道矢、标量运算的法则木同就可以了。矢量的运算法则，要在学习力的概念之后进行。

课文提到矢量、标量运算遵从不同的法则。为什么会不同？这里对初学矢量的学生并不要说得太多，但是可以利用“思考与讨论”的内容使学生有一个初步的印象。在这里，学生通过同学从A到C再到B的过程，在具体的数量关系中，从数学的角度体会A到C的位移正好满足“勾三股四玄五”的关系。虽然学生在这里感知矢量运算，但是并不要求掌握矢量合成的法则，这个法则要在学生接触更多的矢量之后才正式学习，这里只起到增加感性认识的作用。

对矢、标量的学习是高中物理学习的重要标志。在本节中虽然学的不多，但是要明确告诉学生，在今后学习物理量时，应该养成习惯：了解所学物理量是否具有方向性。具有方向性的物理量称为矢量，不具有方向性的物理量称为标量。

（4）直线运动的位置和位移

在开始学习位移时，如何用数学的方法将位移的大小和方向表示出来，不仅是这一节课的需要，而且对今后所有矢量的学习都会有帮助。所以，在进行直线运动的位置和位移教学时，可以安排同一直线上进行矢量运算的练习。当然，先不要明确告诉学生这就是进行矢量运算。比如可以这样组织教学：

教师：请同学再根据课本图1.2-5提供的数据完成以下的任务。用代数式表示物体从位置A（3）运动到位置B（－2）过程中位置的变化；再用代数式表示物体从位置B（－2）运动到位置A（3）过程中位置的变化。

学生可以顺利完成这一任务。A→B：Δx＝x_B－x_A＝（－2）－3＝－5

            B→A：Δx＝x_A－x_B＝3－（－2）＝5

教师：（组织讨论）

为什么用Δx＝x_B－x_A和Δx＝x_A－x_B来表示位置的变化，其中的“－”号表示的是负值还是减号？

式中（－2）中的“－”号表示的是负值还是减号什么？结果中的“－”号又表示什么？

两个结果绝对值相同说明什么？符号相反说明什么？

组织以上讨论的目的：学生通过对这些问题的思考和讨论，首先学习如何根据初、末位置的变化求位移。再将位移的正、负号与坐标值的正、负进行比较，认识到位置改变的方向与坐标轴的正方向有关系。这为后面进行一维坐标中的矢量运算，特别是在正方向选择后，矢量取正、负值的物理意义的认识做了前期的准备。

在此基础上，还可以安排学生做以下的运算：已知初位置B（－2）和位移Δx＝5确定末位置A的坐标值。x_A＝Δx＋x_B＝5＋（－2）＝3

在这里，学生并不知道他们利用代数的方法所做的事情，实际上就是在进行一维空间的矢量运算。教师也不需要强调，但是可以告诉学生，他们的行为实际上是在一维坐标中进行矢量运算。

位移是学生第一个接触到的矢量，对矢量学习感到不习惯是自然的。在一维坐标中进行矢量运算，如何处理好正与负、加与减，更是一个需要重视的问题。教师根据学生的情况，还可以在教学中充分利用有向线段表示矢量的运算，直观、形象地认识其运算规则。（本章第5节图1.5-2中就使用了这种方法）

学生在高一数学中学习平面向量后，再进行更多的矢量运算，会降低物理上学习矢量的难度。教学研究时可与本校数学老师联系，了解他们的教学安排。

3．问题与练习

内容分析

本节习题练习的重点是位移。尤其是第3题，有的学生根据参加体育运动的经验知道，各跑道的运动员，要想有相同的路程800m，就必须在不同的起点出发。所以他们的路程相同，但位移不相同。有的学生虽然没有体育运动的经验，但是将“路程”与“位移”的概念用在问题的分析中，可以使他们对800 m赛跑规则的制订有所理解。更有意义的是，学生会因此感受到“事事皆学问”的道理，在生活和学习中做个有心人。

第1题关于“时间”和“时刻”的练习，相当一部分学生会有为难情绪。教师不要一带而过，比如学生会对“第3秒”提出疑问。如，“运动开始后第3秒内物体……”，“运动开始后第3秒末物体……”。针对学生的疑问，告诉学生这些例子中的“第3秒”后面还有文字，不能将其隔离出来理解，要结合后面的文字做出判断。比如，“运动开始后第3秒内物体……”，应理解为时间间隔，而且Δt＝1s。“运动开始后第3秒末物体的速度”，应理解为时刻。第4题的目的是强化坐标概念，区分几个相关但不同的物理量。要注意发挥它在这方面的作用。

解答与说明

1．解答：A．8点42分是指时刻，8分钟是指时间。

B．“早”指时刻，“等了很久”是指一段时间。

C．“前3秒”、“最后3秒”是指时间；“第3秒末”是指时刻；“第3秒内”是时间。

2．解答：“公里”是指路程。因为，汽车行驶路线一般不是直线。

3．解答：（1）路程和位移的大小都是100m。

（2）相同，路程都是800m，对于800m跑道，在第1道次上的运动员位移是0，而其他道次上的运动员，跑完全程的位移不是0，而且大小和方向均不相同。

4．解答：

发布时间：2015/9/24 下午10:19:20  阅读次数：714