普通高中课程运动的描述教材介绍.doc

普通高中课程标准实验教科书物理教材介绍必修1（第一章 运动的描述）课程标准的要求1通过对质点的认识，了解物理学研究中物理模型的特点，体会物理模型在探索自然规律中的作用。2理解位移、速度和加速度。一、本章教材概述研究一种物理现象总是先从现象的描述入手。作为研究机械运动规律（力学）的第一章，本章章名“运动的描述”就清楚点明将要学习的是有关描述物体运动的物理量：时间、位移、速度和加速度。要理解这些物理量，就必须理解质点、参考系和坐标系等概念。所以，本章的5节课文，其知识内容的安排是：首先介绍质点、参考系和坐标系；接着说明时刻和时间间隔、路程和位移，指出矢量和标量的区别；然后主要学习直线运动的速度和加速度的知识。本章学习的知识，不仅是下一章研究匀变速直线运动的基础，也是以后力学各章学习的基础。相对初中来说，高中物理在理性分析、逻辑思维、定量要求、数学计算、概念的严密性、实验的复杂性等方面都上了一个台阶。本章是高中物理的第一章，本章在很多方面对高中物理来说都起到奠定基础的作用，学生学习高中物理需要具备的基本素质很多都是第一次在本章中出现。例如：学生第一次用理想模型的观点来思考问题；第一次体会到时刻、时间、位置、位移等概念的准确性；第一次在物理问题中渗透极限的思想；第一次用打点计时器这种器材来进行定量的实验；第一次抽象地领会物理学中“变化率”的含义；第一次用图象来定量描述某个物理量；等等。因此，如何对待这些重要的“第一次”，即使学生扎扎实实从这些第一次中获得基本素质的提高，同时又兼顾学生的可接受性，循序渐进而不一步到位，让学生在学习中获得成功的愉悦，这是在本章教学中特别需要关注的问题。具体来说，本章在编写时有如下思考：1强调力学是物理学的基础，也是物理学及其他科学研究的典范对物体运动的研究是物理学产生和发展的源头之一。正如古希腊圣贤亚里士多德所说的那样：“不了解运动，就不了解自然”。物体的空间位置随时间变化，是自然界中最简单、最基本的运动形态，人们称之为机械运动。在物理学中，研究物体作机械运动的分支就是力学。人们在力学的研究中，不仅了解了物体做机械运动的规律，而且还创造了科学研究的基本方法。所以，著名物理教育家和科学史家霍尔顿说：“无论从逻辑上还是从历史上讲，力学都是物理学的基础，也是物理学及其他科学研究的典范，力学之于物理学如同骨骼之于人体”。这就是普通高中物理课程标准把力学的内容作为必修模块的主要原因。 力学是物理学及其他科学研究的典范，其表现是多方面的。在这一章中最为突出的是质点模型的建立。物体运动的复杂性向人类渴求描述运动的愿望和智力提出了挑战。认识到科学地描述自然，包括描述物体的运动，不是一种简单的描写，不是拍照，而是突出研究对象和问题的主要方面，忽略次要因素，建立理想化的“物理模型”，并将其作为研究对象。这样不仅使描述和研究成为可能，而且更深刻地把握了事物的本质。理想化模型源于具体事物又高于具体事物，是感知、思维的产物。就此而言，它的建立既是一种典范，又具有普遍意义。关于质点的概念，教科书是从如何处理实际物体运动的复杂性而提出问题，应该说，它是以引导学生进行科学探究的思路展开的。例如教科书在展示实际问题引导的复杂性的同时，用极度虚化后飞鸟的图片引发学生思考：如果物体都是一个个只有质量、没有大小的“点”，问题就简单了。那么，什么情况下可以把物体看作这样的“点”呢这样处理的目的不是要求学生记住“质点”的概念，而是要通过这一过程渗透和培养这种科学的思维方法。2明确区分位置和位移质点位置随时间变化的规律是运动学的核心问题。教科书明确提出位置坐标以区分位置和位移，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。教科书指出应在参考系上建立坐标系，并且定量地描述质点的位置。质点沿直线运动中，用表示位置，用表示位移。时刻和时间间隔的区分也因此更加明确。这样处理速度和加速度的概念（见下表），有利于准确、简明地表述运动学的规律，也便于学生理解。现行教材课标教材平均速度加速度位置和时刻是对应物理状态的物理量，时间和位移是对应物理过程的物理量，物理学中的很多规律，有的是描述两个状态的物理量关系，例如必修教材中的机械能守恒定律，有的是描述过程跟状态变化的关系，如必修教材中的动能定理。运用机械能守恒定律和运用动能定理解决问题的思路是不同的，其不同，跟对状态与过程的认识有关，理解哪些是与状态相对应的物理量、哪些是与过程相对应的物理量，这是学生正确运用相关规律的基础。高中物理教材的第一章就让学生区分时刻和时间、区分位置和位移，渗透关于状态和过程的思考，这对学生从一开始就形成一个正确思路很有益处。而且，在练习题中，教材提取学生平时熟悉的生活语言，如“火车8点42分到站，停车8分”、“您这么早就来啦，等了很久吧！”让学生自己琢磨哪些说的是时刻，哪些说的是时间，把物理概念和生活体验结合起来，既增强学生的实践意识，也加深了对物理概念的理解。3突出了变化率的概念任何事物的变化，包括物体位置的变化，总是伴随着一个过程。在这一过程中，我们关心两件事，一件是变化的多少，另一件是变化的快慢，后者就是变化率。以物体的直线运动为例，位移变化的多少，速度就是变化率。两者相比，在研究物体的运动中，作为位置变化率的速度是更为核心的内容，也是学生学习中应该上的一个台阶。因为它不像变化的多少那么具体，那么“看得见、摸得着”。速度有平均速度和瞬时速度之分。两者相比，平均速度要容易理解，因为它是与一个真实的变化过程相联系的：真实的位移与真实的时间间隔的比值。与此不同，瞬时速度就难以理解了。本教科书中首先让学生认识到，当时间间隔比较小时，平均速度/更能精确地描述物体运动的快慢程度，从这一事实出发，越小，描述越精确，进而给出了一个推断和认定，即当很小很小时，就说/是物体在时刻t的瞬时速度。在这里渗透了极限思想，但并未要求学生准确地从极限的意义上去理解瞬时速度的概念。另外，教科书选用了费恩曼杜撰的那个著名笑话，不仅告诉学生只知道快慢的概念而不懂科学的速度概念，会闹出怎样的笑话，而且还想让学生认识到，没有瞬时速度就没有运动学、动力学。加速度也是一种变化率，作为速度的变化率/，它比速度的变化量更有深刻的含义。本章不仅希望从变化率的角度认识速度和加速度，还想让学生的认识得以拓展，教材通过“科学漫步”栏目，让学生认识到自然界中某一量D的变化可以记为，发生这个变化的时间间隔可以记为，变化量与的比值/就是这个量的变化率。变化率在描述各种变化过程中起到非常重要的作用。4加强与生活、技术、社会的联系本教材非常注意物理知识与生活、技术、社会的联系，无论是概念的引入、阐述、应用、练习，都注意联系实际。特别是联系学生身边的生活、现代科技。如，阐述质点的位置时，联系全球卫星定位系统(GPS)；讲解位移、路程时，联系北京去重庆的交通路线。讲速度和加速度时，联系学生感兴趣的一些物体和交通工具的速度和加速度等。在测定物体运动的速度的实验中，还特别介绍了借助传感器用计算机测速度的新方法。教科书注意物理知识的人文特色以及与社会发展的联系。为帮助学生理解运动和静止的相对性，在练习中引入了宋代诗人陈与义的一首诗：“飞花两岸照船红，百里榆堤半日风。卧看满天云不动，不知云与我俱东。”并配有诗的意境图，让学生体验科学与文化的联系。教材还特别撰写了一篇STS短文：速度与现代社会，介绍交通工具的速度与城市发展规模等各方面的关系，也介绍了交通网络促进经济发展和交通堵塞、污染等带来的社会问题，使学生对科学与社会发展的互动关系有所认识。5注意为学生自主学习、教学方式的多样化创造条件教科书的编写注意激发学生的兴趣和学习积极性，让学生积极参与，乐于探究。如质点概念的引入和阐述，自然地把学生引入物理情景，引起学生联想，积极进行探究。又如短文“速度与现代社会”的表述通俗易懂，适合学生自主学习。教科书的编写还注意为教师教学方式多样化创造条件。如教科书对质点的引入、阐述，教师可采用启发提问、探究的方式进行教学；也可以让学生阅读课文、交流、讨论、教师总结的方式进行。又如打点计时器测速度的实验，除了介绍电磁打点计时器外，还介绍电火花计时器，以及用气垫导轨和数字计时器测速度的方法，供有条件的学校选用。第1节 质点 参考系和坐标系1教学目标(1)理解质点的定义，知道质点是一个理想化的物理模型。初步体会物理模型在探索自然规律中的作用；(2)理解参考系概念，知道在不同的参考系中对同一个运动的描述可能是不同的；(3)理解坐标系概念，会用一维坐标系定量描述物体的位置以及位置的变化。2教材分析与教学建议人们在生活中描述物体是否运动，多是来自于经验的判断。对两辆并驾齐驱的车，为什么有人说它动，有人说它不动，他们的判断依据是什么？许多学生不能给出明确的答案。物理课给大家一个科学的判断依据，就要引入坐标系和参考系。至于为什么要把实际物体看作质点，把什么物体看做质点，这其中蕴涵着一个重要的思想方法。因此，本节课教学的重点就是要学生知道怎样建立质点模型，怎样建立参考系和坐标系来描述运动。这也是描述运动的开始。第2节 时间和位移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，描述质点做机械运动需要用时间、时间间隔和位移等概念。对于高中一年级的学生，相当一部分学生在遇到具体问题时，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境。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。第3节 运动快慢的描述速度1教学目标(1)理解速度的概念，领会其矢量性质，体会其在初中基础上的深化。知道速度的方向即物体运动的方向；(2)能在具体问题的描述中正确使用平均速度和瞬时速度的概念，并能进行相应的计算；(3)知道瞬时速度是表示某一时刻的速度，了解平均速度与瞬时速度的区别与联系；(4)知道速度与速率的区别与联系，能在生活中正确使用速度和速率；(5)体会平均速度概念的等效思想方法。在讨论平均速度和瞬时速度联系的过程中，初步体会取极限的思想方法。2教材分析与教学建议本节教材的重点是速度。比较初、高中对速度的定义会发现，因为“位移”和“路程”不相同，所以高中与初中所学习的速度是不相同的。提醒学生注意这个不同点，有利于学生对矢量的学习。用好教材图13-1和“思考与讨论”，也有利于学生更好地适应高中阶段对速度概念的学习。通过极限的思维方法，从平均速度过渡到瞬时速度，可以让学生了解平均速度与瞬时速度的区别和联系。学生在初学“瞬时速度”时会表现出不理解，他们认为：“既然是在某一时刻，那么物体的位置就没有发生变化，怎么会有速度呢？”对此教师要有心理准备，但是在第一次教学时不要主动启发学生思考这种问题，当多次接触极限思维方法后，潜移默化会使他们明白其中道理的。阅读“说一说”栏目的内容，让学生在趣味中体会“单位时间物体运动位移”的含义，能够更多地认识用比值定义物理量的意义。教材最后说明速度的应用，特别以“STS”栏目形式从一个侧面说明速度与社会发展的关系，可以启示学生思考技术提高速度与社会发展的辩证关系。第4节 实验：用打点计时器测速度1教学目标(l)了解电磁打点计时器、电火花计时器的基本结构，理解其工作原理；(2)经历使用打点计时器的过程，能正确、熟练地使用打点计时器；(3)会根据纸带上的点迹，计算物体运动的平均速度。理解用平均速度表示瞬时速度所采用的思想方法，会用这种方法计算瞬时速度；(4)能运用实验数据描绘v-t图象，并会根据画出的图象描绘物体运动速度的变化特点。2教材分析与教学建议本节内容的重点有三点。一是要了解打点计时器的使用方法和在实验中的作用。二是要知道如何计算纸带上各点的速度。三是会在v-t坐标系中描点、拟合曲线并描述物体运动的规律。内容多而且是学生实验，所以本节安排2课时。第5节 速度变化快慢的描述加速度1教学目标(l)理解加速度是用来描述物体速度变化快慢的物理量，了解加速度的定义式和单位；(2)了解加速度的矢量性，会根据速度与加速度方向的关系判断运动性质；(3)通过加速度概念的建立过程和加速度定义式的得出过程，了解和体会比值定义法在科学研究中的应用；(4)理解加速度的概念，区别速度、速度变化量和速度变化率，能在生活中准确地使用加速度的概念；(5)能用v-t图象计算加速度的大小，体会数学在物理中的重要性。2教材分析与教学建议加速度是力学中的重要概念，也是高一年级物理课程中比较难懂的概念之一。在学生的生活经验中，与加速度有关的现象不多，这就给学生理解加速度概念带来困难。为此，教材先列举小型轿车和旅客列车的加速过程，让学生讨论它们速度变化的快慢以增强学生的感性认识。教材还展示飞机的起飞过程。在具体的事例中，要求学生了解“速度大”、“速度变化大”和“速度变化快”含义的不同。同时，通过旁批提醒学生注意“物体