高中人教版 (新课标)第一章 运动的描述2 时间和位移教学设计

课题

1.2时间和位移

课 型

新授课

课 时

1

教学

目标

知识与技能

1．知道时间和时刻的区别和联系．

2．理解位移的概念，了解路程与位移的区别．

3．知道标量和矢量，知道位移是矢量，时间、时刻和路程是标量．

4．能用数轴或一维直线坐标表示时刻和时间、位置和位移．

5．知道时刻与位置、时间与位移的对应关系．

过程与方法

1．围绕问题进行充分的讨论与交流，联系实际引出时间、时刻、位移、路程等，要使学生学会将抽象问题形象化的处理方法．

2．会用坐标表示时刻与时间、位置和位移及相关方向

3．会用矢量表示和计算质点位移，用标量表示路程．

情感态度与价值观

1．通过时间位移的学习，要让学生了解生活与物理的关系，同时学会用科学的思维看待事实．

2．通过用物理量表示质点不同时刻的不同位置，不同时间内的不同位移(或路程)的体验，领略物理方法的奥妙，体会科学的力量．

3．养成良好的思考表述习惯和科学的价值观．

4．从知识是相互关联、相互补充的思想中，培养同学们建立事物是相互联系的唯物主义观点．

教 学

重 点

难 点

教学重点

1．时间和时刻的概念以及它们之间的区别和联系

2．位移的概念以及它与路程的区别．

教学难点

1．帮助学生正确认识生活中的时间与时刻．

2．理解位移的概念，会用有向线段表示位移．

教 学

准 备

多媒体课件

教

学

过

程

 [引入新课]

  师：上节课我们学习了描述运动的几个概念，大家想一下是哪几个概念?

  生：质点、参考系、坐标系．

  师：大家想一下，如果仅用这几个概念，能不能全面描述物体的运动情况?

  生：不能．

  师：那么要准确、全面地描述物体的运动，我们还需要用到哪些物理概念?

  一部分学生可能预习过教材，大声回答，一部分学生可能忙着翻书去找．

  师指导学生快速阅读教材第一段，并粗看这节课的黑体字标题，提出问题：要描述物体的机械运动，本节课还将从哪几个方面去描述?

    生通过阅读、思考，对本节涉及的概念有个总体印象，知道这些概念都是为了进一步描述物体的运动而引入的，要研究物体的运动还要学好这些基本概念．

    引言：宇宙万物都在时间和空间中存在和运动．我们每天按时上课、下课、用餐、休息。从幼儿园、小学、中学，经历一年又一年，我们在时间的长河里成长．对于时间这个名词，我们并不陌生，你能准确说出时间的含义吗?物体的任何机械运动都伴随着物体在空间中位置的改变，你们用什么来量度物体位置的改变呢?这就是我们今天要研究的课题——§1.2  时间和位移．

    [新课教学]

    一、时刻和时间间隔   

    [讨论与交流]

    指导学生仔细阅读“时刻和时间间隔”一部分，然后用课件投影展示本校作息时间表．

    师：同时提出问题；

    1．在我校的作息时间表上，你能找出更多的时刻和时间间隔吗?

    2．结合教材，你能列举出哪些关于时间和时刻的说法?

    3．观察教材第14页图1．2—1，如何用数轴表示时间?

学生在教师的指导下，自主阅读，积极思考，然后每四人一组展开讨论，每

组选出代表，发表见解，提出问题．

    生：我们开始上课的“时间”：8：00就是指的时刻；下课的“时间”：8：45也是指的时刻．这样每个活动开始和结束的那一瞬间就是指时刻．

    生：我们上一堂课需要45分钟，做眼保健操需要5分钟，这些都是指时间间隔，每一个活动所经历的一段时间都是指时间间隔．

    师：根据以上讨论与交流，能否说出时刻与时间的概念．

    教师帮助总结并回答学生的提问．

师：时刻是指某一瞬时，时间是时间间隔的简称，指一段持续的时间间隔。两个时刻的间隔表示一段时间．

   让学生再举出一些生活中能反映时间间隔和时刻的实例，并让他们讨论．

教师利用课件展示某一列车时刻表，帮助学生分析列车运动情况．

(展示问题)根据下列“列车时刻表”中的数据，列车从广州到长沙、郑州和北京西站分别需要多长时间?

    参考答案：6小时59分、15小时50分、22小时零6分．

    (教师总结)

   师：平常所说的“时间”，有时指时刻，有时指时间间隔，如有人问你：“你们什么时间上课啊?”这里的时间是指时间间隔吗?   

   生：不是，实际上这里的时间就是指的时刻．

    师：我们可以用数轴形象地表示出时刻和时间间隔．

    教师课件投放教材图1．2—1所显示的问题，将其做成F1ash动画．

    学生分组讨论，然后说说怎样用时间轴表示时间和时刻．

    生：时刻：在时间坐标轴上用一点来表示时刻．时间：两个时刻的间隔表示一段时间．一段时间在时间坐标轴上用一线段表示．

师：为了用具体数字说明时间，必须选择某一时刻作为计时起点，计时起点的选择是人为的．单位秒(s)．

    师：下图1—2—1给出了时间轴，请你说出第3秒，前3秒，第3秒初第3秒末，第n秒的意义．

答：

1．学习了时间与时刻，蓝仔、红孩、紫珠和黑柱发表了如下一些说法，正确的是…(    )

  A. 蓝仔说，下午2点上课，2点是我们上课的时刻

  B．红孩说，下午2点上课，2点是我们上课的时间

  C．紫珠说，下午2点上课，2点45分下课，上课的时刻是45分钟

  D．黑柱说，2点45分下课，2点45分是我们下课的时间

  答案：A

2．关于时刻和时间，下列说法中正确的是…………………………………(    )

  A. 时刻表示时间较短，时间表示时间较长  B．时刻对应位置，时间对应位移

  C. 作息时间表上的数字表示时刻          D．1 min内有60个时刻

  答案：BC

  解析：紧扣时间和时刻的定义及位置、位移与时刻、时间的关系，可知B、C正确，A错．一段时间内有无数个时刻，因而D错．

以下提供几个课堂讨论与交流的例子，仅供参考．

[讨论与交流]：我国在2003年10月成功地进行了首次载人航天飞行．10月15日09时0分，“神舟”五号飞船点火，经9小时40分50秒至15日18时40分50秒，我国宇航员杨利伟在太空中层示中国国旗和联合国旗，再经11小时42分10秒至16日06时23分，飞船在内蒙古中部地区成为着陆．在上面给出的时间或时刻中，哪些指的是时间，哪些又指的是时刻?

参考答案：这里的“10月15日09时0分”、“15日18时40分50秒”和“16日06时23分”，分别是指这次航天飞行点火、展示国旗和着陆的时刻，而“9小时40分50秒”和“11小时62分10秒”分别指的是从点火到展示国旗和从展示国旗到着陆所用的时间．

二、路程和位移

(情景展示)中国西部的塔克拉玛干沙漠是我国最大的沙漠，在沙漠中，远眺不见边际，抬头不见飞鸟．沙漠中布满了100～200m高的沙丘．像大海的巨浪，人们把它称为“死亡之海”．

许多穿越这个沙漠的勇士常常迷路，甚至因此而丧生．归结他们失败的原因都是因为在沙漠中搞不清这样三个问题：我在哪里?我要去哪里?选哪条路线最佳?而这三个问题涉及三个描述物体运动的物理量：位置、位移、路程．

 师：(投影中国地图)让学生思考：从北京到重庆，观察地图，你有哪些不同的选择?这些选择有何相同或不同之处?

 生：从北京到重庆，可以乘汽车，也可以乘火车或飞机，还可以中途改变交通工具．选择的路线不同，运动轨迹不同，但就位置变动而言，都是从北京来到了重庆．

 师：根据上面的学习，你能给出位移及路程的定义吗?

 生：位移：从物体运动的起点指向运动的终点的有向线段．位移是表示物体位置变化的物理量．国际单位为米(m)．

     路程：路程是质点实际运动轨迹的长度．（板）

    在坐标系中，我们也可以用数学的方法表示出位移．

    实例：质点从A点运动到B点，我们可以用有方向的线段来表示位移，从初始位置A向末位置B画有向线段，展示教材图1．2—3．

    [讨论与交流]

    请看下面的一段对话，找出里面的哪些语言描述了位置，哪些语言描述了位置的变动．哪些是指路程，哪些是指位移．

    甲：同学，请问红孩去哪里了?

    乙：他去图书室了，五分钟前还在这儿．

    甲：图书室在哪儿?

    乙指着东北的方向说：在那个方位．

    甲：我还是不知道怎么走过去，有最近的路可去吗?

    乙：你可以从这儿向东到孔子像前再往北走，就能看见了．

    丙加入进来，说道；也可以先向北走，再向东，因为那边有好风景可看．

    甲：最近要多远?

   乙：大概要三百米吧．

    丙开玩笑说；不用，你如果能从索道直线到达也就是一百米．

    乙：别骗人了，哪有索道啊!

    丙：我是开玩笑的，那只好辛苦你了，要走曲线．

    甲：谢谢你们两位，我去找他了．

    学生分组讨论后，选代表回答问题．

    生1：乙手指的方向——东北，就是甲在找红孩的过程中发生的位移的方向．

    生2：里面的三百米是指路程，一百米的直线距离是指位移的大小．  

    生3：他们谈话的位置和图书室是两个位置，也就是甲在找红孩过程中的初末位置．

 请你举出生活中更常见的例子说明路程和位移．（围绕跑道跑一圈的位移和路程）

[讨论与思考]

 1．(用课件展示中国地图)在地图上查找上海到乌鲁木齐的铁路．请根据地图中的比例尺估算一下，坐火车从上海到乌鲁木齐的位移和经过的路程分别是多少?

阅读下面的对话：

甲：请问到市图书馆怎么走?

乙：从你所在的市中心向南走400 m到一个十字路口，再向东走300m就到了．

甲：谢谢!

乙：不用客气．

请在图1—2—3上把甲要经过的路程和位移表示出来．

 师：请你归纳一下：位移和路程有什么不同?

生1：位移是矢量，有向线段的长度表示其大小，有向线段的方向表示位移的方向．

生2：质点的位移与运动路径无关，只与初位置、末位置有关．

生3：位移与路程不同，路程是质点运动轨迹的长度，路程只有大小没有方向，是标量．

教师提出问题

师：位移的大小有没有等于路程的时候?

学生讨论后回答，并交流自己的看法．

生：在直线运动中，位移的大小就等于路程。

教师适时点拨，画一往复直线运动给学生讨论．

生：在单方向的直线运动中，位移的大小就等于路程．

教师总结

师：只有在单向直线运动中，位移的大小才等于路程，在其他情况中，路程要大于位移的大小．

[课堂训练]

下列关于位移和路程的说法中，正确的是………………（   ）

A位移大小和路程不一定相等，所以位移才不等于路程

B位移的大小等于路程，方向由起点指向终点

C位移描述物体相对位置的变化，路程描述路径的长短

D位移描述直线运动，路程描述曲线运动

答案：C

解析：A选项表述的因果关系没有意义，故A错．位移的方向可以用从初位置指末位置的有向线段来表示，但位移的大小并不等于路程，往往是位移的大小小于等于路程，故选项B错．位移和路程是两个不同的物理量，位移描述物体位置的变化，路程描述物体运动路径的长短，所以选项C正确．位移的大小和路程不一定相等，只有当物体做单向直线运动时，位移的大小才等于路程．无论是位移还是路程都既可以描述直线运动，也可以描述曲线运动，故选项D也是错误的．

三、矢量和标量

    师：像位移这样的物理量，既有大小又有方向，我们以前学过的物理量很多都只有大小，没有方向，请同学们回忆并说给大家听听．

    学生讨论后回答

    生：温度、质量、体积、长度、时间、路程．

    对于讨论中学生可能提出这样的问题，像电流、压强这两个学生学过的物理量，它们是有方向的，但它们仍然是标量．这在以后的学习中会更进一步加深对矢量和标量的认识．

    学生阅读课文后，说说矢量和标量的算法有什么不同．

    生：两个标量相加遵从算术加法的法则．

    [讨论与思考]

一位同学从操场中心A出发，向北走了40 m，到达C点，然后又向东走了30 m，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(即代表他的位置变化的最后结果的位移)．三个位移的大小各是多少?你能通过这个实例总结出矢量相加的法则吗?

解析：画图如图1—2—4所示．矢量相加的法则是平行四边形法则．

[讨论与思考]

气球升到离地面80m高空时，从气球上掉下一物体，物体又上升了10 m高后才开始下落，规定向上方向为正方向．讨论并回答下列问题，体会矢量的表示方向．

    (1)物体从离开气球开始到落到地面时的位移大小是多少米?方向如何?

    (2)表示物体的位移有几种方式?其他矢量是否都能这样表示?注意体会“+”“－”号在表示方向上的作用．

    解析：(1)一80m，方向竖直向下；(2)到现在有三种：语言表述法，如“位移的大小为80m，方向竖直向下”；矢量图法；“+”“一”号法，如“规定竖直向上为正方向，则物体的位移为一80m”．

    [课堂训练]

    (播放1 500m比赛的录像片断)

    在标准的运动场上将要进行1 500米赛跑，上午9时20分50秒，发令枪响，某运动员从跑道上最内圈的起跑点出发，绕运动场跑了3圈多，到达终点，成绩是4分38秒．请根据上面的信息讨论以下问题，并注意题中有关时间、时刻、路程、位置变化的准确含义．   

(1)该运动员从起跑点到达终点所花的时间是多少?(4分38秒)起跑和到达的时刻分别是多少?(上午9时20分50秒、上午9时25分28秒)

(2)该运动员跑过的路程是多少?(1 500米)他的位置变化如何?(起跑点到终点的连线)

四、直线运动的位置和位移

    提出问题：我们怎样用数学的方法描述直线运动的位置和位移?

    如果物体做的是直线运动，运动中的某一时刻对应的是物体处在某一位置，如果是一段时间，对应的是这段时间内物体的位移．

    如图1—2—6所示，物体在时刻t1处于“位置”x1，在时刻t2运动到“位置”x2

那么(x2－ x1)就是物体的“位移”，记为Δx ＝x2－ x1

    可见，要描述直线运动的位置和位移，只需建立一维坐标系，用坐标表示位置，用位置坐标的变化量表示物体位移．

在一维坐标系中，用正、负表示运动物体位移的方向．如图1—2—7所示汽车A的位移为负值，B的位移则为正值．表明汽车B的位移方向为x轴正向，汽车A的位移方向为x轴负向．

作 业

布 置

教材第16页问题与练习．

课堂总结

1.时间 时间是时间间隔的简称，指一段持续的时间间隔。两个时刻的间隔表示一段时间，在时间坐标轴上对应于一段

2.时刻 时刻是指某一瞬时，在时间坐标轴上对应于一点

3.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

4.路程 质点运动轨迹的长度，是标量，取决于物体运动路径

5.矢量 矢量既有大小，又有方向

6.标量 只有大小，没有方向，标量相加遵从算术加法的法则

7.位置 用坐标表示位置

8.位移 用位置坐标的变化量表示物体位移