用图象描述直线运动

用图象描述直线运动

惠州市第三中学王忠民

一、教学设计思路

通过学生探究活动，把数学图象类比物理图象，让学生逐步掌握用图象法来处理物理研究结果（规律），并体会图象中的物理情景，逐步养成能够从物理图象中采集、处理各种信息的思维习惯。

二、教学前的准备

1、纸带（记录了匀速直线运动的信息。而且学生已经计算出匀速速度大小）。

2、Flash动画课件。

3、教学预测（如s代表横轴，t代表纵轴，连点时不是一条直线等）。

三、教材分析

“用图象描述直线运动”这节内容是粤教版物理必修1第一章的最后一节，它的安排是学生已经学习了用来描述物体做机械运动的几个基本物理量以及在实验室记录了物体做匀速直线运动和匀变速直线运动两种运动的信息（纸带）。对本节教学既是对前面几节概念、规律的巩固和提高（加速度的理解），也是为第二章探究匀变速直线运动规律作铺垫（继续采集、处理基本、隐性的物理含义）。因此，本节内容是承前启后，处于教学重要的战略阵地，教学的成功与否会影响学生学习后面物理的兴趣。

四、学生分析，创设问题情境

高一学生在学习物理仍具有单一性，多因素复杂逻辑思维能力不是太强.本节内容首先让学生感受现实生活中的图象（感受），其次通过探究活动由数学图象过渡到物理图象并体会物理情景（探究活动），最后学生由经验型转变到理论型（采集、处理物理图象中各种信息）。问题情境的创设围绕这三方面展开：第一步现实生活中图象的优点？第二步数学图象类比物理图象中各代表什么含义？第三步物理图象中能采集、处理什么信息？

五、教学目标

（一）知识与技能

1、如何建立物理平面坐标图，把握数学图象过渡到物理图象。

2、能用物理图象描述匀速直线运动的“位移—时间”、“速度—时间”的关系和匀变速直线运动的“速度--时间”关系。

3、挖掘“速度—时间”图象中“面积”的隐性物理含义，逐步养成能够从物理图象中采集、处理各种信息的思维习惯。

（二）过程和方法

让学生根据实验数据，用物理图象形象、直观描述出来，并在图象中采集、处理基本、隐性的物理含义。

（三）情感态度和价值观

体会用不同的方法描述物理现象的乐趣。

六、教学重点、难点

1、重点：学生能自主根据实验数据（纸带和课本表格）用图象描述匀速直线运动“位移—时间”、“速度—时间”的关系，能根据数学公式变形来描述匀变速直线运动中“速度—时间”的关系。

2、难点：让学生由数学图象自然过渡到作出物理图象，并从图中采集、处理物理信息。

七、课时安排1课时

八、教学过程（45分钟）

（一）新课导入（学生感受）（3分钟）

提问：

1、物理量之间的联系除了用数学表达式（公式法）表示外，还能用什么办法？

2、教师呈现多媒体动画（心电图、一次函数y=x、嫦娥二号数据图）用图象法表示物理量之间的关系有何优点？

（二）匀速直线运动的位移-时间图象 （15分钟） 一）学生探究活动

1、如何描述一次函数y=kx （k=2）的图象呢？

（教师启发引导学生复习数学作图步骤，学生自主探究活动）

2、如何在准备好的坐标图上描述出纸带（学生已经准备好了）上匀速直线运动的s-t 图象呢? (教师启发引导采用y=kx 类比s=vt 方法,使学生独立作出匀速直线运动的图象)

1）教师重视课前对学生的预测（如s 代表横轴，t 代表纵轴，连点时不是一条直线等）不可挫伤学生的积极性。

2）教师再次强调匀速直线运动图象的描述（课前教师做好班上一个学生的纸带数据的图象，以课件动画呈现）

3）小结：

Ⅰ、这图象表示了位移与时间的关系（坐标轴关系），称为位移—时间图象（s-t 图象）简称位移图象

Ⅱ、在s-t 图象中连线不是一条直线（教师解释在误差范围内可以接受，远离线的点可以去掉,可以多描出几个点）

二）采集、处理位移图象中信息（Flash 动画展示）

总结：1）这图象表示物体（小车）从原点出发沿s 正方向匀速运动

2）图线上的点、线有确切物理含义（每点表示某时刻物体运动的位移、线在s-t图象中表示匀速直线运动），这是基本物理含义。

3）速度大小在s-t图象中的几何意义是数学图象中的斜率k（斜率k在数学中还未讲到，需给他们讲解一下，用直线的倾斜程度解释）

4）补充图象（Flash动画展示）

学生总结（教师引导，补充学生的总结）：

1）（1）、（2）、（3）、（4）图象速度相同【由于k相同（线平行），倾斜程度相同）】（1）、（6）图象速度大小不相同（由于k不相同，倾斜程度不相同）

2）（1）、（2）两物体同时运动的，但运动的初始位置不同（位移不同，正位移）

3）（1）、（3）两物体运动的初始位置相同，但不同时刻出发（时间不同）

4）（1）、（4）两物体同时运动的，但运动的初始位置不同（负位移）

5）（1）、（5）图象速度大小相同，且同时出发，但初始位置不同、方向也不相同

6）（1）做匀速直线运动（7）、（8）静止状态（平行时间轴的图线表示静止）

7)、（1）、（8）、（9）表示物体先做匀速直线运动，后静止不动，最后反向做匀速直线运动。

（三）匀速直线运动的速度-时间图象（10分钟）

一）学生探究活动

1、让学生独立用图像来描述课本上匀速直线运动的v-t图象。

2、小结：

Ⅰ、这图象表示了匀速直线运动中速度与时间的关系（坐标轴关系），称为速度时间图象（v-t 图象）简称速度图象

Ⅱ、s-t 图象与v-t 图象对比（动画呈现），匀速直线运动在位移图象中是一条斜线，在速度图象中是一条水平线

二）采集、处理位移图象中信息

总结：1）这图象表示物体做速度大小不变的直线运动，是一条水平线（加速度为零）

2）图线上的点、线、面有确切物理含义（每点表示某时刻物体运动的速度、线在v-t 图象中表示匀速直线运动）这是基本物理含义

3）在v-t 图象中位移大小的几何意义是图线与坐标轴所围得面积（通过s=vt 来计算位移，再通过图象来计算面积来类比），这是隐性的物理含义。

（四）匀变速直线运动的速度--时间图象 （10分钟） 一）学生探究活动

1、提问：如何用图像来描述匀变速直线运动的速度和时间的关系？

2、特例

1：物体由静止开始做匀加速运动，它的加速度大小为3m/s 。 老师指导，学生自主描绘图象，体会这图象的数学含义。 小结：

Ⅰ、这图象表示了匀变速直线运动中速度与时间的关系（坐标轴关系），称为速度时间图象（v-t 图象）简称速度图象

Ⅱ、物体从0时刻由静止开始做匀加速直线运动

二）采集、处理位移图象中信息

总结：

1）图线上的点、线有确切物理含义（每点表示某时刻物体运动的速度、线在v-t 图象中表示匀变速直线运动），这是基本物理含义。

2）加速度大小在v-t 图象中的几何意义是数学图象中的斜率k （放慢节奏，类比位移图象）

3）在v-t 图象中图线与坐标轴所围得面积与位移大小的也有联系。（要求学生课后完成），这也是隐性的物理含义。

4）补充图象（Flash 动画展示）