第一部分該主題的學科知識的深層次理解
一、 該主題內容的知識結構
本主題的主要知識內容間的關係
二、本主題的知識在整個高中物理教學中的地位及相互關係
1.本主題研究直線運動的描述和規律,其中重點是勻變速直線運動規律。這些內容是進一步學習較複雜運動(圓周運動、拋體運動、機械振動)規律的基礎,同時也是學習動力學的知識基礎。
2.本主題的主要知識內容與有關物理量間的關係
三、從三個維度認識教學內容
1.從知識與技能層面來看
(1)從概念方面來看
本主題主要講述描述質點運動的時間、時刻、位置、路程、位移、速度、加速度等基本物理量,以及理解這些物理量所需要的質點、參考係、座標系等概念,指出向量、標量的區別,滲透狀態量和過程量的含義,突出了變化率的概念。
(2)從規律方面來看
本主題主要包括質點做勻變速直線運動速度、加速度、位移、時間的函式關係(勻變速直線運動公式)。
2.從過程與方法層面來看
(1)經歷勻變速直線運動的實驗研究過程,體會實驗在發現自然規律中的作用。
(2)能用公式和影象描述勻變速直線運動,體會數學在研究物理問題中的重要性。
(3)滲透了理想模型的方法、極限的思想方法、向量的方法、圖象的方法以及比值定義法。
3.從情感、態度和價值觀層面來看
(1)通過史實,初步了解近代實驗科學產生的背景,認識實驗對物理學發展的推動作用。體會科學知識的應用價值。
(2)如何描述運動、測量運動情況,這是乙個自古以來一直存在,又隨著科技的進步不斷變化的問題,因此可廣泛聯絡學生的生活實際和現代科技,在知識的應用中培養實事求是的科學態度和學科學、用科學、愛科學的情感。
四、本主題內容在整個高中物理學科能力方面的地位價值
1.從學科能力方面
(1)向量的認識與計算
正負號的使用一維向量式的使用
(2)圖象語言的使用
運**象——f-t圖象——振**象——波**象——f-r圖象——i-u圖象——i-t圖象——b-t圖象等。當然也可以有教材中未出現過的圖象。
(3)實驗能力
打點計時器的使用——牛頓第二定律,機械能守恆,還都要用。
資料處理的方法——根據紙帶求平均速度、瞬時速度、加速度
如何減小測量誤差——選擇哪段紙帶使用?如何充分利用測量的資料點?
2.分析、解決問題的習慣與能力
(1)過程草圖在分析多過程中的應用
(2)符號系統的使用
第二部分本主題的教學策略
一、本主題的重點難點及對課標對本主題教學要求
(一)本主題的重點與難點
1.教學重點:
質點模型、座標系、位移、向量、速度、加速度等物理概念及其建立的過程和方法。勻變速直線運動規律的公式推導過程;勻變速直線運動規律的v-t圖象。
這其中既有知識性的問題,也有方法性的問題,如模型法、極限法、比值法法、影象法等
2.教學難點:
用座標定量表示物體的位置及其變化。
極限的思想和方法。
向量及其運算方法(這本應是乙個很難的點,但在本主題中並不涉及非共線問題,所以相對難度並不太大)。
瞬時速度、加速度。
勻變速直線運動規律。
3.具體知識內容的分析
(1)質點:
(2)向量:
(3)位移:
(4)瞬時速度:
(5)加速度:
(6)用打點計時器測速度:
(7)勻變速直線運動規律的公式推導過程:
(8)勻變速直線運動規律的v-t圖象。
(二)對課標要求的理解
1.學習內容與學習過程並重
2.知識性要求與方法性要求並重
3.明確落實情感、態度與價值觀的載體
二、本主題的教學策略
(一)關於質點、參考係的教學
1.質點的教學設計
學生從初中到高中,第一次接觸這種抽象的實體模型,因此要考慮到學生的興趣特點和能力水平。
(1)教學內容設計應盡量貼近學生生活,力求**並茂。
如列舉的事實應是學生所熟悉的,踢足球、運動員、小磁針、火車、地球公轉與自轉
(2)教學過程設計引導學生積極參與
讓學生列舉例項,如汽車、船、飛機、跑步的人、跳遠的人、桌球、物理課本、書包、橡皮等在什麼問題中可視為質點,在什麼問題中不能視為質點。
(3)教學要求上突出思想方法
不要在概念本身一味的追求嚴謹,應將教學的重點落在思維方法的體會上。明確為什麼要抽象出乙個「質點」的概念,同一物體何時能視為質點,何時不能視為質點。
2.參考係的教學設計
要充分考慮到學生初中物理的學習基礎:參考物;直線運動中運動與靜止的相對性問題都有了一定的基礎。
高中教學的重點:
(1)從參考物到參考係;從參考係到座標系
(2)從直線運動的相對性對曲線運動的相對性
(二)時刻與時間,位置與位移
1.時刻與時間的教學設計
充分利用學生熟悉的事例進行分析,以免教學內容過於抽象、枯燥。
用課表、列車時刻表等說明時間與時刻的區別
學會用規範的科學語言表述時刻、時間:*秒內,第*秒內,前*秒,明確這些表述的確切含意。
對於這些內容,也應讓學生表述他們在生活中運動的某時刻、某段時間。
2.位置與位移的教學設計
(1)從座標系到位置
用科學的語言表述位置向量,但應盡量用學生熟悉的事例進行表述(如圖所示),以降低思維上的難度,親身感受時刻、時間、位置、位移等概念在實際中的價值。
也可以結合生活例項,說明準確描述時刻、位置的重要性(如相約在**橋相見的事例)。
(2)從位置變化到位移
通過上圖這樣的例項體會位移與路程的不同,認識到位移方向的重要性。
從位移引出向量,只是說明向量與標量的不同即可,對於向量的運算,只要求結合例項說明在同一直線的往復運動的正、負計算即可,不必深入研究。因為對於向量計算的理解,要通過力的合成、運動的合成等後續知識的學習才能不斷加深認識。
(三)關於速度的教學
1.認識速度——體會比較運動快慢的方法
(1)在複習的基礎上,構建速度的初步概念
結合例項,給出具體的運動情景,分析運動情況的差異
速度:複習初中比較物體運動的快慢的方法
在時間相同的情況下,比較位移的大小.
在位移相同的情況下,比較時間的長短.
怎樣比較自行車與火車的快慢?
此方法在初中很熟悉,但此**與初中不同,強調初、末位置!!
在此基礎上,再進一步引伸。比較下表中幾個物體的運動情況,思考下列問題.
1.比較汽車、自行車的運動,哪乙個運動得快?
2.它們分別做什麼運動?
3.比較火車與自行車的運動,哪乙個運動得快?怎樣比較?
這樣的比較,即與初中相銜接,又引入了火車的平均速度,同時還可以通過比較不同時間長度內速度的比較,體會引入極限的必要性
初步概念的落實:
表示物體運動(位置變化)的快慢;速度的比值定義;定義式與決定的區別。
(1)模擬初中學過的比值定義的物理量:電阻、密度等
(2)體會速度的向量性
(3)從速度——平均速度——瞬時速度問題——極限思想
淡化數學表述,突出物理思想
方案一:比較表中幾個物體的運動情況,思考下列問題.
1.自行車、火車分別做什麼運動?
2.在哪段時間(位移)內自行車比火車運動快?,哪段時間(位移)內火車運動快?
3.用哪段時間(位移)的情況來計算火車3s時的速度更精確?
由不同的時間間隔,體會平均速度對瞬時速度的基礎性意義
方案二:用打點計時器打出的紙帶來體會平均速度與瞬時速度的關係
分別用δx1、δx2、δx3哪個可以求打下a點時的速度?
哪個求得更準?如何更準。
(4)測瞬時速度的方法
教學中應盡量安排這一環節,目的:進一步理解瞬時速度的概念;培養學生的實驗能力
參考方案:
打點計時器;頻閃照相(數位相機的邊拍功能);光電門遮擋;用感測器;
(5)需要澄清的幾個問題:
①平均速度和瞬時速度都是向量
②平均速度並不是速度的算術平均值,要明確是哪段時間(位移)內的平均速度。
③瞬時速度是物體在某一時刻(通過某一位置)的速度。
④在勻速直線運動中,平均速度等於瞬時速度。
(四)關於加速度的教學
加速度的概念是物理學中的重要概念,同時也是高中物理中最難的概念!!
1.加速度的教學目標
①知道加速度是描述物理速度變化快慢和速度變化方向的物理量。
②了解用比值的方法定義加速度概念的過程。知道加速度的定義式和單位。
③了解加速度的向量性,會根據速度與加速度方向的關係判斷運動性質。
④通過加速度概念的建立過程和加速度定義式的得出過程,體會比值定義法在科學研究中的應用
⑤會利用加速度定義式進行有關計算。理解勻變速直線運動是加速度保持不變的運動。
⑥知道勻變速直線運動v- t影象的斜率表示加速度的大小。
2.加速度概念的建立
(1)概念的引入
加速度概念的建立過程,
同樣需要創設必要的情景
事實——畫圖——列表
對實際情景要學會列表分析
注意區分:速度、速度變化量、速度變化率——認識到速度的變化率不同
(2)概念的建立
比較下表中幾個物體的運動情況,思考下列問題。
①它們分別做什麼運動?
②比較火車、自行車、汽車的運動,哪乙個速度變化快?
③怎樣描述速度變化的快慢?
比值v/t越大, 速度的變化越快——初步形成概念
注意加速度的定義式和決定式的關係
對於加速度是向量,其方向與速度變化的方向相同;加速度的正、負與運動變化情況的對應關係等問題,應結合具體例項進行分析。
3.由圖象看勻變速直線運動的加速度
(1)勻變速直線運動的模型
(2)勻變速運動v-t圖的得出
實驗法:利用給出的例項(如前面的**)描點畫圖
理論法:根據加速度的定義式變形得出vt=v0+at,得出函式圖象
(3)強化圖象的物理意義
重點是:初速度;運動性質(加速或減速);比較加速度的大小
(五)關於勻變速直線運動的規律的教學
1.勻變速直線運動的速度規律
(1)「勻變速直線運動」概念
● 物理——數學的對應
這是物理與數學(影象)對應的分析過程。根據從實驗得出,v-t影象是直線時,直線的斜率k==a=常量;由對應影象分析「無論δt選在什麼區間,對應速度變化量δv與δt之比a== =常量,都一樣」,得出「勻變速直線運動」概念;
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