《位置变化的描述位移》导学习型教学案文档格式.docx
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.确定位置的方法
一维坐标系是研究直线运动的基础,教科书通过甲虫自东向西的运动得到一维坐标系的建立。
此外,
书中又引入了“大海中的轮船”和“蔚蓝天空上的飞机”,从而意识到平面直角坐标系和空间坐标系。
本部分的主要内容是一维坐标系建立的方法,需要注意“位置”这个物理量只对质点才有确切得到意义。
2.位移
研究质点位置随时间变化的规律是运动学的核心问题。
研究质点的位置坐标随时间变化的关系,体
现了教科书内容的基础性。
教学中,往往先在参考系上建立坐标系,并且确定质点的位置。
学生通过用有向线段来表示末位置相对初位置的变化,可以体会到位移是有大小和方向的物理量。
因为第一次学习矢量,学生常常忽略位移的方向性,教学中教师要设法帮助学生尽快地熟悉和形成习惯。
3.标量和矢量
学生从这节课开始接触矢量的概念。
矢量概念的学习,学生需要时间去磨合,更需要逐渐地理解,
所以教学时对矢量的认识不要力图一次到位。
教科书中说“在物理学中,像位移那样既有大小又有方向的物理量叫做矢量”,这并不是矢量的定义,在此阶段还不能给它下严格的定义,因此教学中只要求学生认识到,用位移反映位置的变化,不但要考虑大小还要考虑方向。
关于矢量运算,只要求知道矢量和标量运算的法则不同就可以了。
矢量的运算的法则,要在学习力的概念之后进行。
对矢量和标量的学习是高中物理学习的重要标志。
教学中要明确告诉学生,在今后学习物理量时,应该养成习惯:
了解所学物理量是否具有方向性,既有大小又有方向性的物理量称为矢量,只有大小不具有方向性的物理量称为标量。
.直线运动的位置和位移
在开始学习位移时,如何用数学的方法将位移的大小和方向表示出来,这不仅是本节课的需要,而
且对今后所有矢量的学习都会有帮助。
所以,在进行直线运动的位置和位移教学时,可以安排同一直线上进行矢量运算的练习。
当然,先不要明确告诉学生这就是进行矢量运算。
位移是学生第一个接触到的矢量,对矢量学习感到不习惯是自然的。
在一维坐标系中进行矢量运算,如何处理好正与负是一个需要重视的问题。
教师根据学生的情况,可以在教学中充分利用有向线段表示矢量的运算,直观、形象地认识其运算规则。
教法与学法分析
教法:
本节课主要以讲授法为主,通过配以的演示,逐步引导学生学生,从而和学生一同画出一维
坐标系。
在位移部分,通过“蜗牛运动”的例子,引导学生得出“从相同的起点到相同的终点,可以存
在不同的路程,但位移是一样的”,由这个共性引出“位移”的概念,通过一系列问题做引导,使得
学生尽可能自己得出位移与路程的区别和联系,再通过举例,让学生意识到生活中的“位移”。
最后通
过学生举例,从而帮助学生形成“标量和矢量”的概念。
学法:
本节课中,“位移”的概念对学生是陌生的,所以在学生学习的过程中,通过让学生思考相关问
题,尽量让学生多多感知“位移”的存在,感受到“位移”在生活中也是不可缺少的。
教学目标
知识与技能
.理解位移的概念,了解路程与位移的区别。
2.知道标量和矢量,知道位移是矢量,时间、时刻和路程是标量。
3.能用数轴或一维直线坐标表示时刻和时间、位置和位移。
4.初步了解矢量与标量不同的运算法则。
过程与方法
.通过具体问题引出时间、时刻、位移、路程等概念,要使学生学会将抽象问题形象化化的处理方法。
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的位移,用标量表示路程。
情感态度与价值观
.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.养成良好的思考表述习惯和科学的价值观。
教学重点和难点
教学重点:
.位移的概念以及它与路程的区别。
教学难点:
.知道矢量与标量的差异。
2.理解位移的概念,会用有向线段表示位移。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
新课引入
现在大家已经可以粗略描述物体是运动还是静止,那我们又怎样定量(准确)地描述运动物体所在的位置呢?
我们先来看最简单的运动——直线运动。
确定位置的方法
演示:
甲虫在不同时间的位置。
提问:
甲虫第1s在哪里?
第2s在哪里?
第3s在哪里?
目的:
1.上面的几个问题只是让学生思考甲虫在不同时刻所在的位置,但在提问中并没有明确指出描述甲虫运动所需选择的参考系,目的是让学生通过思考,意识到参考系的重要性。
2.让学生意识到只有将甲虫视为“质点”,描述出来的位置才有意义。
强调:
位置这个物理量只对质点有确定的含义。
举例:
在这张XX地图上,你能找到你现在所在的位置吗?
引出一维坐标系
刚刚同学们在描述甲虫在不同时刻的位置时,不约而同地做到了两点:
1.选择了“树”作为参考系,2.确定甲虫相对树的位置3.将甲虫看成了质点。
其实,这就是一维坐标系。
为了定量描述物体的位置随时间的变化规律,我们可以在参考系上建立适当的坐标系,这个坐标系应该包含原点、正方向、标度、物理量和单位。
坐标系的标度只能是正的吗?
坐标为负值时的坐标系。
知识拓展:
坐标系是由笛卡尔发明的。
他是伟大的哲学家、物理学家、数学家、生理学家。
解析几何的创始人。
他在科学上的贡献是多方面的,分别在哲学、物理学、天文学、数学等方面都有很大贡献。
这是物体作直线运动的情况,那对于在平面上运动的物体
学生阅读书中第6页&
lt;
观察思考&
gt;
部分,
你认为应该建立怎样为轮船、飞机建立坐标系呢?
回答:
轮船——二维平面直角坐标系
飞机——三维立体空间坐标系(师板书)
在我们的生活中,坐标系的运用是很广泛的。
地球的经纬线就是大地的坐标,全球卫星定位系统,即GPS,在海、陆、空起着重要作用。
(生看书中“课外阅览”)
(演示)汽车中也可安装GPS定位系统(查GPS的工作原理,其中与本课相关的内容是什么,GPS三个字母分别代表什么?
)(可不讲)
.学生的回答中也许会将大树作为参考系。
2.学生可能直接将各个位置的甲虫与下面的黑点一一对应了。
思考、作答
位移
(教学重点:
2.位移的概念以及它与路程的区别。
)
一只小蜗牛要从B地爬到G地,第一次它的路线是B-c-D-H-F-G;
第二次它学会了穿越,路线是B-D-H-G;
第三次路线是B-E-I-G。
小蜗牛的这三条路线有没有什么共同的地方?
这三条路线的始末位置相同,都是从B点出发,到达G点。
这就是三条路线共同的本质,也是物理学科的魅力,即找到看似互不相干的事物之间的共同点。
我们为这条从B到G有方向的线段起个名字,叫做位移。
注意这条线段是由B指向G的,所以说明位移是有方向的物理量。
位移的定义:
表示物体(质点)的位置变化的物理量。
实际上位移就是一条由初位置指向末位置的有向线段。
位移的单位就是长度单位。
什么是路程?
物体运动轨迹的长度。
就小蜗牛的三条路线而言,这三条路线的路程是不相同的。
位移和路程是相同的物理量吗?
不同。
路程是与质点的运动轨迹有关的,位移的大小则取决于物体初末时刻的位置变化。
对于位移而言,我们还关注其方向,从B到G与从G到B是不同的,尽管其大小相同,可是由于方向不同,所以我们仍然认为它们表示的是不同的位移。
而路程只是表示运动轨迹的长短,没有方向。
位移的大小与路程一般是不相等的,那有没有相等的情况?
在单向直线运动中位移的大小等于路程。
例题:
汽车在北京长安街上由东向西沿直线行驶,10:
00经过王府井站,10:
05经过天安门,10:
12到达西单站。
已经王府井站离天安门1.2km,西单站离天安门1.8km,求汽车从王府井站到西单站以及再从西单站返回王府井站的位移。
生活中我们会用到“位移”吗?
总结1:
在物理必修一中,我们主要研究直线运动(当然被研究的物体都可以视为质点),在研究的过程中,我们需要确定物体的位置和位移。
研究直线运动最简单的方法就是利用用数学方法来描述。
具体做法是:
建立一维坐标系(在建立坐标系的时候,就已经规定了正方向),用坐标表示物体在某一时刻的位置,用位置坐标的变化量表示物体的位移,变化量自身所带的正、负号就表示位移的方向。
(边讲边做图)
(1)如果在t1时刻物体位于A位置,t2时刻物体位于B位置,则位移为(),所以位移是大于零的,表示位移的方向与我们所规定的正方向相同。
(2)如果在t1时刻物体位于B位置,t2时刻物体位于A位置,则位移为(),所以位移是小于零的,表示位移的方向与我们所规定的正方向相反,位移的大小是,负号只表示位移的方向。
总结2:
物理中矢量前的正负号不表示大小,只表示方向,当规定了正方向后,正值表示与正方向同向,负值表示与正方向反向。
所以在计算做直线运动物体的位移时,一定要先确定正方向。
练习:
一个质点在x轴上运动,各个时刻的位置如下表(质点在每一秒内都做单向直线运动)
时刻
0
2
3
4
位置坐标/m
5
-4
-1
-7
几秒内位移最大(
)
A.1s内 B.2s内 c.3s内 D.4s内
第几秒内位移最大( )
A.第1s内 B.第2s内 c.第3s内 D.第4s内
几秒内的路程最大( )
A.1s内 B.2s内 c.3s内 D.4s内
第几秒内的路程最大( )
练习1:
下列关于位移和路程关系的正确说法是(
c
A.
物体沿直线向某一方向运动,通过的路程就是位移
B.
物体沿直线运动,通过的路程等于位移的大小
c.
物体通过的路程不等,位移可能相同
D.
物体通过一段路程,位移不可能为零
位移不只有大小,还有方向,方向往往是同学们容易忽略的地方,所以一定要多加小心。
练习3:
一圆形跑道周长为400m,某同学绕跑道跑了一圈,问他的路程是多少?
位移大小又是多少?
思考
思考、回答
标量和矢量(教学难点:
知道矢量与标量的差异)
刚刚学习了位移和路程,那么,同学们回想一下,位移与路程有什么不同的地方?
位移是既有大小,又有方向的物理量;
而路程只有大小。
定义:
物理学中,将像位移这样既有大小,又有方向的物理量称为矢量。
将只有大小,没有方向的物理量称为标量。
如路程就是标量。
提示:
位移是高中阶段学到的第一个矢量,在后续的学习中同学们还会学到更多的矢量。
初中阶段我们学习的物理量以标量为主,现在同学们想一想,初中阶段的哪些物理量是标量呢?
(长度、质量、时间、密度、功、能量、温度、电流……)
一质点由位置A向北运动了4m,右转弯向东运动了3m到达B.在上面过程中质点运动的路程是多少?
运动位移是多少?
方向如何?
质点运动的路程为(4+3)m=7m.起始位置到末了位置的位移为m=5m,sinθ=,θ=37°
,即位移的大小是5m,位移的方向是向北偏东37°
。
(强调方向不容忽视)
总结:
通过这一练习,同学们可以看到标量相加和矢量相加的计算方式完全不同,标量相加满足算数加法的法则,而矢量相加却不是这样。
那么,矢量相加满足怎样的规律呢?
咱们在第三章揭晓谜底。
如果一质点沿半径为r=20cm的圆周,自A点出发顺时针到达B点,如图1-2-5所示,求质点的位移与路程.
解答:
质点的路程l等于质点通过的弧长,即l=×
2πr=πr=×
3.14×
20cm=94.2cm,质点位移s的大小等于A、B两点间的距离,即s==r=1.414×
20cm=28.3cm,位移s的方向与半径oA成45°
角沿A→B。
(强调:
不要忽略对位移方向的描述!
学生思考、回答
请学生到黑板上完成。
总结
在位移这一节课中,主要是帮助学生建立位移的概念,将位移与实际生活联系起来。
让学生知道位移与路程的不同之处,同学们还要能够计算简单物理情境下的位移和路程,在本学期,我们主要用一维坐标系表示直线运动的位置和位移,同学们要注意位置和位移与坐标轴各部分的对应关系,还要记住位移的正负号表示方向,不代表大小。
尤其不要忘记位移需要交代方向。
此外,我们还学习了标量和矢量,以及二者之间的区别,同学们要能够区分。
板书设计
§
1.2
一、确定物体位置的方法
坐标系:
定量的描述物体(质点)的位置以及位置的变化。
在参考系上建立
建立一维坐标系,规定原点和正方向。
二、位移
由初位置指向末位置的有向线段。
位移的单位就是长度单位。
有方向。
无方向。
坐标——位置、位置坐标的变化量——位移。
矢量前的正负号不表示大小,只表示方向。
a.t1:
A,t2:
B,位移:
(),,位移的方向与正方向相同。
b.t1:
B,t2:
A,位移:
(),,位移的方向与正方向相反,
位移的大小:
,负号只表示位移的方向。
三、标量和矢量
矢量:
既有大小,又有方向。
标量:
只有大小。
(算数加法法则)
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- 位置变化的描述位移 位置 变化 描述 位移 学习 教学