物理必修模塊1

第二章《勻變速直線運動的研究》教材教法分析

一、本幸概述

1.三維學習

本章主要講述了勻變速直線運動的規律一一人）、S⑺、S⑺關系，及勻變速直線運動的具體

實例——自由落體運動。主要涉及對實驗數據的處理；用文字、公式、圖像三種方式表述勻變

速直線運動的規律；合理選擇（應用）勻變速直線運動公式解決一些實際問題;

使用打點計時器、頻閃照相或其他實驗方法，測量物休運動的位移、時間和速度，探究物

理規律。，

實驗探究物理規律的方法

應用圖像探索和表述物理規律的方法

物理學思想方法J?

物理模型方法

極限思想、微積分的思想

伽利略的科學研究方法

2.本章在內容上的變化

本章是原來《直線運動》分為《運動的描述》和《勻變速直線運動的研究》兩章。

（1）增加了《實驗：探究小車速度隨時間變化的規律》一節，以使學生經歷對勻變速直線運

動探究過程，體現對學生探究意識及探究能力的培養。

（2）可小s（。、sb）等關系的得出，體現了數學在解決物理問題中的作用。

（3）增加用《實驗：測量重物下落的加速度（重力加速度），體現了用實驗探究運動性質的

方法。

（4）《伽利略對自由落體運動的研究》成為一節獨立教材內容，體現了通過物理學史對學生

進行科學素養的培養。

（5）將“速度與時間的關系”與“位移與時間的關系”分為兩節課，分散了難點，有利于學

生探究活動的開展、數學方法和物理思想的滲透。

二、新語標理念在本*教材中的體現

1.學習方式多樣化。學生學習活動：主動地動腦、動手，發生疑問、進行思考、動手操作,

相互討論，等等。

①創設了“說一說”、“做一做”、“思考與討論”、“實驗”“科學漫步”、“STS”等欄目，給

學生創造一個相互交流的情景，促進學生學習方式的多樣化的實施。

②多樣化的學習方式如：

§2.1與§2.5中的實驗探究方法

§2.2與§2.3與§2.4中的閱讀式學習

§2.5《自由落體運動》中演示觀察、學生自創實驗

§2.6《伽利略對自由落體運動的研究》學生自主閱讀，教師做相應的補充

2.讓學生從被動的“受教育者”一主動的“探索者”。

①課標要求“經歷與變速直線運動的實驗研究過程”《課標》P12-----如：§2.1與§2.2

的安排順序，實驗探究先于講授；

②經歷思維如：P35“說一說”中，根據圖像分析變加速運動的加速度；

③滲透方法如：理想模型的方法；§2.3中的極限的方法；…

④物理技能培養如：實驗數據的處理——用文字、公式、圖像三種方式表述句變速直線

運動的規律，計算機處理數據；

三、本幸的教學內袞在模塊內東體親中的地位和作用

1.從知識技能講：本章勻變速直線運動規律的內容是進一步學習動力學和比較復雜的運動

（圓、拋物、振動）規律的基礎，應用勻變速直線運動規律分析解決問題的思路，也是動力學

乃至電磁學的基礎；

如：rv=vo+at

2.從物理方法講：本章滲透的探索勻變速直線運動規律的實驗、理想模型的方法、微積分

的思想方法、圖像的方法等，這些方法對學習力學乃至高中物理都是重要的。對于將來從事文

科專業研究的學生來說，是必備的科學素養；對于將來從事理科專業研究的學生來說則是必備

的專業素養。

3.從本章教學內容安排：既注意了知識的系統性，又注意了學生的認知規律，強調從生活

實踐和物理實驗出發探究問題，和問題數學工具的使用。

通過本章的學習，學生不但要掌握勻變速直線運動規律，還要了解研究問題的基本思路和

方法，培養學生的學習興趣，學習科學家探索科學的精神。因而本章的教學對實現高中物理課

程三維標準具有重大意義。

四、本章學時奕議S.X9教參X10

第一節實驗：探究小車速度隨時間變化的規律2課時(X2)

第二節勻變速直線運動的速度與時間關系1課時(X2)

第三節勻變速直線運動的位移與時間關系2課時(X2)

第四節勻變速直線運動的速度與位移關系1課時(XI)

單元復習課1課時

第五節自由落體運動1課時(X2)

第六節伽利略對自由落體運動的研究1課時(XI)

附錄第二幸課程標準內袞（教學要求）

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。

2、經歷勻變速直線運動的實驗研究過程，理解位移、速度和加速度，了解勻變速直線運動的

規律，體會實驗在發現自然規律中的作用。

3、能用公式和圖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。

§2,/實膾：探究小牛速京成轉向變化的現律

0.本節教材分析

本節教學內袞（三維分析人

?（上一章）知能基礎：

a.使用打點計時器；b.由紙帶測量瞬時速度（片坐）；c.記錄處理數據（表格和四圖像）

②本節課任務

測速度一一做V-/圖像一初步分析V⑺規律

③經歷、俘嬖實驗探究過程：

設計實驗方案H實驗實施H處理數據H分析結論

要讓學生去親歷，重要的是讓學生體驗探究過程，最后教師還要總結探究的基本過程。

④不可把§2.2與§2.1調換順序，否則就違背了探究的初衷。

⑤本節課不要求建立“勻變速直線運動”的概念。

只要求用圖像記述、文字（語言）描述運動的規律，求得物理與數學的統一。

（規律表述方式一一文字、表格、公式、圖像等）

⑥計算機處理數據的方法一一Excel

本節關徒詞：

探究實驗數據處理17圖像（描點、擬合）實驗結論Excel

1.教學目標

（I）鞏固打點計時器的使用、紙帶數據處理和測量瞬時速度的方法。

（2）通過實驗探究，體驗如何從實驗研究中獲取數據，學會利用圖像記錄、處理、分析實驗

數據的科學方法。

（3）能根據不同“牽引”下的V，圖像，描述小車運動的規律。

2.教學實施

（1）學生實驗操作

（?墊復寫紙、穿紙帶

?重物牽引小車

?調整打點計時器與紙帶垂直

<?小車靠近打點計時器位置

?接通電源釋放小車（拖紙帶運動）

?關閉電源

換上新紙帶，重復操作3次

最好在上節課后留作業：閱讀§2.1《實驗：探究小車速度隨時間變化的規律》

同時發《學案》見“附錄”

學生明確任務，有利木書課順利熨驗

課上教師要耐心指導學生實驗一一糾正學生不良的實驗習慣

（2）處理數據

選清晰紙帶

-?（去點開頭密集點）選適當起點，隔U.ls記數點編號測量數據,記入表格

”計算各記數點速度，記入表格

符號約定（如下圖），AXi=Xn+「Xn-i；Af為計數點時間間隔;

速度公式：Vf-

At

（位置一%;位移一Ar；位移一I、功W二尸/cos。：弧長一A/,線速度v=1）

At

測量位移，要從同一起點“0”連續測量》、X2…即坐標

)4(

???\1?(

M

ZAXA

AX2Ax?Ax4A%5AAX

X\

Xz—

---------A■3-----

------X4—

45

-V6----------------------

處理數據：測量結果的有效數字位數由刻度尺最小刻度決定；I，計算結果保留2位:

牽引重物_________2；△/=___________So

數點

0123456789

項

ti/s0

Xj/mm0

/

v/Zms'1

（3）作出速度一時間（ur）圖像

Mg?E■陽

翔

昌

重霞

落=BR==■

國nHR?■s

翼

3修?

一

iEHwE言t

?畫點“+”（上一章就應會）；墨

昌

工

髭

言

Si=u一s

晅=Il■E

”

H亙

E，

曲=-

E鐮

至

舄

急

_=一

一K

越=H-T

=總

_運

一

善

露

等

Fll器

一

?線性擬合：所畫直線兩側的點數大致相同，回

-爵

s翩

HSKR第rs

i::i圖?

事xM

M蹩

_起

一

2tll野?

s豈

KS一

一l?

碧

弱

昌

2HM第?:=:lR

當

|1招

露§

EM黑-

盟

筌2

主要點在直線上；E國

-??”

3畝9

騏"

3霆

EHH藝l1?

懸

揮

:]睡

器H

費■?

曰

一

一

MW整M??

—

一

善_>

rK圓

疆

凄!2c

堂?

S彗_

運?

（4）用計算機繪制ir圖像國

::?曜

H=E一R?

=::遐(

tH圓

■羽

誣

■HF雍Hns

一

=適

&K:F?d展Hc

一

晅

H畫

圖

留*

麋

圖

E星

番!hS?

亟

?Excel使用：HZ適R?

目ff

gi鹿g■H?

S運

Fj::函EE

m亞

里NHs*

一

quta目TH*

雪

一lHsi?

H一

=lLSJ罐

-括mz

雪

墓-s

3.f碧?

尋

教材“做一做”中，關于用計算機繪制修圖像:一;E?

s一

肆?

=G艇

裝

Bx一?

mnl一■?

鯉

鷺

空

-目

翔ta

sE國s

一?

一

3汕

n盟

=一H?

司

曜

黑

m,一

Excelg一t

.一

一是讓學生學習軟件處理數據；二是引導留il

一

曬

一

三rts

疆*

h-一

!"一,J

昌

言?

UI一

H一

SmR里?

爨

n昌

lM一??A?

區

隹?

E典

K里

空

2U盟

.ii通?

aK出x?

卬*

嵯

”

一

=團

鞋

學生把主要精力用到物理本質的學習，而把計算回gi

x1一*

一

地n

,H國?

xaU一

:坦?

國

l3sx一

一

一?

Hcs曲E?

.里

星

一

xs一E

一

Hn;:z一IsK

oKuiw

*?JU

r:xu

:!2

HKx

.x3

交給計算機（器）來處理C

?展示學生畫的V-/圖；

（5）有條件做下列演示數字實驗

①勻加速、勻減速

②勻加速和勻減速（反彈）

（“一個勁”一一恒力）

③彈簧振子的回圖像

設計上述演示實驗目的

?了解新的實驗手段，擴大視野

?今后繼續學習動力學的基礎一一力是產生加速度的原因

?也是下節課變加速運動圖像的基礎

附錄，實除赧告(-)

§2/實般；探究小車速點成時間變化的規律

姓名同組人姓名

實驗目的：1.利用紙帶分析物體運動性質2.利用紙帶分析測定瞬時速度

實驗原理：

\???<)(

X2—

----------/：3-

---X4-

~X5~

—X6■

V-V

如圖所示：求每點瞬時速度公式加二3-0，〃=123…；其中△r=2T,7為計數點時間

A/

間隔。

實驗步驟：

1.安裝平板，固定打點計時器；

2.給小車前端細繩掛適當鉤俯；小車后端別紙帶，并紙帶穿過打點計時器；

3.小車靠近打點計時器，啟動計時器，然后釋放小車；

4.關閉電源，取下紙帶；

5,重復打出三條紙帶后，整理儀器；

實驗數據：

1.

粘紙帶I處

牽引重物4()g；\t=0.1So

(點

0123456

項

n/s0

x/mm0

Vn/m-S'1一

2.

粘紙帶II處

牽引重物40g；Ar=0.1so

點

0123456

項

r,/s0

X,/mm0

一

Vn/m-S*1

3.圖像|v/ms

0t/s

實驗分析：

1.如果所描圖像為一條傾斜直線，表示物體的運動情況是：

速度均勻增加的直線運動___________________________________

2,比較兩條直線斜率，說明影響直線斜率大小的原因：

力越大，斜率越大，即加速度越大

3.寫出直線的方程：

（M）

4,用卜列方法處理紙帶：將紙帶每隔0.1s剪斷，把這些紙條下端對齊，按順序從左到右貼

在下面的坐標系上，得到一個直方圖。試在此圖上，并將紙條上端中點用線連起來，說說此圖的

意義。

（橫軸表示時間一右縱軸表示速度一叫剪下的紙條表示O.ls內位移的大小；連線為直線時,

表速度均勻增加；紙條長表示0.1s內的位移，亦可認為yocAx。）

實險想告（^）

用打支什時森研究a由或體運劭

實驗目的：1.研究自由落體運動2.測量重力加速度g值

實驗原理：

（1）自由落體運動是勻加速直線運動，速度-與時間/滿足關系-/，w/圖像是一條直線，

直線的斜率為重力加速度g值。

（2）自由落體運動的位移〃與時間/滿足關系相工"，人-尸圖像是一條直線，直線的斜率為

2

g/2。由依!"，經過0.02s紙帶下落的位移約為2mm,所以，實驗中選前兩個點間距為2mm的

2

紙帶進行研究。人

實驗步驟：

1.安裝鐵架臺，固定打點計時器；

2.紙帶下端掛重物、穿過打點計時器，上端用夾子夾好，并調整紙帶順利穿過限位孔;

3.啟動打點計時器，然后打開夾子，釋放紙帶；

4.關閉電源，取下紙帶；

實驗數據：

1.|-----------

粘紙帶處

所掛重錘Ar=0.04So

數點

01234567

a/a0

Xi/mm0

/

婷/mm2

v/Zm-s'1

|v/ms

3.圖像

0

實驗分析：

1.求出自由落體修圖線的斜率等于m/s2^圖線的斜率等于m/s2o

2.從表格數據分析連續時間間隔(7)的位移之比：小：比：加:…=(保留

整數)

3.試用Excel軟件處理數據：做后，和小尸圖像、擬合、方程。

§22勺變速直核運劭速次與時向的房東

0.教材分析

本節教學內求(三維分析人

(1)在上節實驗的基礎上，分析內圖像是一條傾斜的直線的意義一一加速度不變，由此定

義“勻變(加、減)速直線運動”概念；

不妨說明“勻變速直線運動”的條件一一，恒力

(2)結合圖像和加速度定義”上產，導出勻變速直線運動規律v=%+c〃；通過應用公式

v=w+w解題，理解勻變速直線運動。

用圖像探究未知規律是種典型的科學思考方法，教學中注意對學生進行潛移默化教育。

<3)讓學生體驗從實驗得出規律的?般過程，練習用圖像分析問題的?般方法；

設計實驗方案實驗實施處理數據分析結論

圖像方法

(4)本節課比較突出的是數學手段的使用

如：由凹圖像斜率不變，定義“勻變速直線運動”；

根據數學直線方程產質+〃一速度公式v=w+a；

圖像處理問題的優點是邏輯線索清晰直觀，突出過程和方法一一處理問題的過程就體現

了科學過程和價值觀教育.

本節關健詞：

勻變速直線運動勻加速直線運動勻減速直線運動速度公式：v=v0+?r非勻變速運動

1.教學目標

(1)知道什么是勻變速直線運動。

(2)知道勻變速直線運動u“圖像特點一一斜率一定的傾斜直線。

(3)理解勻變速直線運動規律v(/)=v()+6/r,會用公式v=v^at解決簡單的勻變速直線運動問題。

2.教學實施

(1)“勻變速直線運動”概念

?物理一數學的對應

這是物理與數學(圖像)對應的分析過程。根據上節課從實驗得出，u“圖像是直線時，直

線的斜率后：半=折常量；由對應圖像分析“無論A/選在什么區間，對應速度變化量Av與A/

之比”次=方=常量，都一樣”’得出“勻變速直線運動”概念;

?分析斜率正、負的意義得出：“勻加速直線運動”；“勻減速直線運動”及“勻變速直線運

動”概念；勻速直線運動作為特例：“勻速直線運動是加速度為零的勻變速直線運動”；要注意讓

學生說說右側這些圖像是怎樣的來的，達到數學一一物理的對應。

(2)得出勻變速直線運動公式

?法一：

由加速度定義(右圖)。=￡=寧變形f

強調：

rt一一任意時刻

p——r時刻對應的速度，此時v=\，o+a

<即：知道w和〃，想求尸Is、u3s…的速度時,

只要r=ls、r=3s代入公式，即可求出力、吟…

、坐標：長度關系Av=v-vo=at

?法二：

由。的意義：單位時間速度的增量。則初速度為小的勻加速運動的物體，經過/時間速度增

加辦所以，/時刻物體的速度也等于初速度如加上(〃，即V=Uo+m。

對速度為W的勻減速運動的物體，經過,時間速度減少“，所以，，時刻物體的速度〃等

于初速度vo減去at,即v=u(rc〃。

?法三：

根據直線方程產履+4只要換一下變量，直接得出白血+小

(3)使用公式的規范

（注意教材前、后格式統一；同時教給學生審題方法）

Voat

例題1.汽車以40km/h的速度勻速行駛，現以0.6m/s2的加速度加速，10s后速度能達到多

少？

解：v,o=4Okm/h=11m/s

根據：v=vo+at：v（）a、

???v=l1+0.6X10——―__V?

=17m/s1---------------7

=61km/h

說明：①（行為規范思維）審題：讀題（題干上標出為、〃、/）—畫圖（上標出w、a、t）

②格式：首先統一單位（在國際單位下）；中間數據不帶單位，只最后寫一個單位

③畫“示意圖”與前一章（P26）統一

atv=0

例題2.某汽車在緊急剎車時加速度的大小為6mH,如果必須在2s內停下來，汽車的行駛

速度最高不能超過多少？

解：根據：v=vo+at

/.vo=v-at

=0-（-6）X2

=12m/s

=43km/h

說明：①公式的矢量性

②增問：“如果汽車的行駛速度為15m/s,以相同的加速度減速，經過30時間車速

減為多少？"（錯誤答案：-3m/s或3m/s；正確答案：經過25s速度已減為0。）

（4）“說一說"一一勻變速的理解

可以將“說?說”提前到例題前討論

?選擇不同加，、A3比較尚與;Au同、A/不

同；同不同、同同;Av>Af均不同；

?當。一0時，得出瞬時加速度的意義一一切線斜率;

這種極限思想的介紹，也為下節課打基礎

?非勻變速運動（見下圖），判斷運動性質。

?“運動性質”判斷：從W、入。和軌跡幾方面

例如：（圖中）物體在做“初速度為零、加速度減

小的加速直線運動”

例題3.下面是直線運動物體的修圖像，試判斷各物體的運動情況。

練習題建議：

除教材P36”問題與練習”的題外，應增加多物理過程的題。

（目的：①公式的矢量性；②前一過程的末速度就是后一個過程的初速度，與動力學解題

思想一致；③聯系實際；）

供選用：

1.物體由靜止開始做加速度為ImH的加速直線運動，經過4s后加速度大小變為0.5m/s2,

方向仍與原來相同，求：（1）物體在第8s時的速度；（2）畫出物體在8s內的回圖像。

答案：（1）6m/s；（2）略。

2.給小球一個沿斜面向上的初速度v（）=6m/s,使小球以大小為5m&的加速度沿足夠長斜面

上滑，求小球：（1）經過1s時的速度；（2）經過2s時的速度；

答案:（1）lm/s；（2）-4m/So

3.一輛賽車沿平直公路由靜止開始做加速度為2md的加速運動，經過10s后，立即以3m/s2

加速度剎車，求：（1）賽車在第12s時的速度；（2）賽車在第18s時的速度。

答案：（1）14m/s；（2）0o

§2?《勺變速由錢運劭的住3星時同的關東》

0.本節教材分析

本節教學內走（三維分析人

①wf圖像中梯形面積是位移的分析

本節從勻速直線運動的位移與x-t圖像中矩形面積對應出發，猜想對于勻變速直線運動位移

與心『圖像梯形面積是否也有對應關系一一從疑問出發。

“猜想”屬于物理學思維品質（直覺思維和邏輯思維）之一。

教學中，根據教材提供的“思考與討論”素材，在學生閱讀基礎上，引發學生的思考與討論,

使學生處于積極的狀態。“思考與討論”是本節課的重要部分，是課程理念的體現，討論要充分。

用圖像分析討論的結果，學習無限逼近的（極限）方法，最終用數學表示規律。

②掌握勻變速直線運動位移公式，理解公式的意義、正負號的含義，應用公式解決實際問

理解的對應關系

體會公式中系數"±/'的意義一一加、減速；

體會應用公式解得答案“土x”的意義一一相對坐標原點的位移；

教學中要讓學生體會做勻減速直線運動物體的位移是怎樣減成負值的過程一一列表

④關于x-r圖像

對于（P39“做一做”）x-t圖像是“位置一時間”還是“位移一時間”圖像，不必在學生間

討論。

通過用計算機Excel表格工具擬合X"圖像，使學生學會用比較系數的方法，確定運動的性

質和初速度（叩）、加速度（。）的值。例如：A-=4.7964z2+（）.（）56k+0.001o

讓學生會畫、能認識人-/圖像，不零本用量圖像分析問題，

⑤關于估算

右算的前提還是對■物理過程的近似一