物理必修模块1
第二章《匀变速直线运动的研究》教材教法分析
理工附中 霍永生
一、本章概述
1．三维学习
本章主要讲述了匀变速直线运动的规律——v(t)、s(t)、s(v)关系，及匀变速直线运动的具体实例——自由落体运动。主要涉及对实验数据的处理；用文字、公式、图像三种方式表述匀变速直线运动的规律；合理选择（应用）匀变速直线运动公式解决一些实际问题；
使用打点计时器、频闪照相或其他实验方法，测量物体运动的位移、时间和速度，探究物理规律。
● 实验探究物理规律的方法
● 应用图像探索和表述物理规律的方法
物理学思想方法 ● 物理模型方法
● 极限思想、微积分的思想
● 伽利略的科学研究方法
2．本章在内容上的变化
本章是原来《直线运动》分为《运动的描述》和《匀变速直线运动的研究》两章。
（1）增加了《实验：探究小车速度随时间变化的规律》一节，以使学生经历对匀变速直线运动探究过程，体现对学生探究意识及探究能力的培养。
（2）v(t)、s(t)、s(v)等关系的得出，体现了数学在解决物理问题中的作用。 （3）增加用《实验：测量重物下落的加速度（重力加速度）》，体现了用实验探究运动性质的方法。 （4）《伽利略对自由落体运动的研究》成为一节独立教材内容，体现了通过物理学史对学生进行科学素养的培养。
（5）将“速度与时间的关系”与“位移与时间的关系”分为两节课，分散了难点，有利于学生探究活动的开展、数学方法和物理思想的渗透。
二、新课标理念在本章教材中的体现
1．学习方式多样化。学生学习活动：主动地动脑、动手，发生疑问、进行思考、动手操作，相互讨论，等等。
① 创设了“说一说”、“做一做”、“思考与讨论”、“实验”“科学漫步”、“STS”等栏目，给学生创造一个相互交流的情景，促进学生学习方式的多样化的实施。
② 多样化的学习方式 如：
§2.1与§2.5中的实验探究方法
§2.2与§2.3与§2.4中的阅读式学习
§2.5《自由落体运动》中演示观察、学生自创实验
§2.6《伽利略对自由落体运动的研究》学生自主阅读，教师做相应的补充
2．让学生从被动的“受教育者”→主动的“探索者”。 ① 课标要求 “经历匀变速直线运动的实验研究过程”《课标》P12——如：§2.1与§2.2
1
的安排顺序，实验探究先于讲授；
② 经历思维 如：P35“说一说”中，根据图像分析变加速运动的加速度； ③ 渗透方法 如：理想模型的方法；§2.3中的极限的方法；…
④ 物理技能培养 如：实验数据的处理——用文字、公式、图像三种方式表述匀变速直线运动的规律，计算机处理数据；
三、本章的教学内容在模块内容体系中的地位和作用
1．从知识技能讲：本章匀变速直线运动规律的内容是进一步学习动力学和比较复杂的运动（圆、抛物、振动）规律的基础，应用匀变速直线运动规律分析解决问题的思路，也是动力学乃至电磁学的基础；
如： v=v0+at
t 12 (F,v0) x，v x=v0t+at
2 2．从物理方法讲：本章渗透的探索匀变速直线运动规律的实验、理想模型的方法、微积分
的思想方法、图像的方法等，这些方法对学习力学乃至高中物理都是重要的。对于将来从事文科专业研究的学生来说，是必备的科学素养；对于将来从事理科专业研究的学生来说则是必备的专业素养。
3．从本章教学内容安排：既注意了知识的系统性，又注意了学生的认知规律，强调从生活实践和物理实验出发探究问题，和问题数学工具的使用。
通过本章的学习，学生不但要掌握匀变速直线运动规律，还要了解研究问题的基本思路和方法，培养学生的学习兴趣，学习科学家探索科学的精神。因而本章的教学对实现高中物理课程三维标准具有重大意义。
四、本章学时建议 区×9 教参×10
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
实验：探究小车速度随时间变化的规律 匀变速直线运动的速度与时间关系 匀变速直线运动的位移与时间关系 匀变速直线运动的速度与位移关系 单元复习课 自由落体运动 伽利略对自由落体运动的研究
2课时 （×2） 1课时 （×2） 2课时 （×2） 1课时 （×1） 1课时
1课时 （×2） 1课时 （×1）
附录 第二章 课程标准内容（教学要求）
1、通过史实，初步了解近代实验科学产生的背景，认识实验对物理学发展的推动作用。 2、经历匀变速直线运动的实验研究过程，理解位移、速度和加速度，了解匀变速直线运动的规律，体会实验在发现自然规律中的作用。
3、能用公式和图象描述匀变速直线运动，体会数学在研究物理问题中的重要性。
2
§2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律
0．本节教材分析
本节教学内容（三维分析）： ① （上一章）知能基础：
a.使用打点计时器；b.由纸带测量瞬时速度（v=② 本节课任务
测速度——做v-t图像——初步分析v(t)规律 ③ 经历、体验实验探究过程： ．．．．
设计实验方案 实验实施 处理数据 分析结论 ?x）；c.记录处理数据（表格和v-t图像） ?t要让学生去亲历，重要的是让学生体验探究过程，最后教师还要总结探究的基本过程。 ④ 不可把§2.2与§2.1调换顺序，否则就违背了探究的初衷。 ⑤ 本节课不要求建立“匀变速直线运动”的概念。
只要求用图像记述、文字（语言）描述运动的规律，求得物理与数学的统一。 （规律表述方式——文字、表格、公式、图像等） ⑥ 计算机处理数据的方法——Excel
本节关键词：
探究实验 数据处理 v-t图像（描点、拟合） 实验结论 Excel
1．教学目标
（1）巩固打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度的方法。
（2）通过实验探究，体验如何从实验研究中获取数据，学会利用图像记录、处理、分析实验数据的科学方法。
（3）能根据不同“牵引”下的v-t图像，描述小车运动的规律。
2．教学实施
（1）学生实验操作
● 垫复写纸、穿纸带 ● 重物牵引小车
● 调整打点计时器与纸带垂直 ● 小车靠近打点计时器位置
● 接通电源释放小车（拖纸带运动） ● 关闭电源
● 换上新纸带，重复操作3次
最好在上节课后留作业：阅读§2.1《实验：探究小车速度随时间变化的规律》 同时发《学案》见 “附录”
学生明确任务，有利本节课顺利实验
课上教师要耐心指导学生实验——纠正学生不良的实验习惯
3
（2）处理数据
● 选清晰纸带
●（去点开头密集点）选适当起点，隔 0.1s 记数点编号测量数据，记入表格 ● 计算各记数点速度，记入表格
符号约定（如下图），Δxi=x n+1-xn-1；Δt为计数点时间间隔；
?x速度公式：vi=i
?t（位置—x；位移—Δx；位移—l、功W=Flcosθ；弧长—Δl，线速度v=
?l） ?t
测量位移，要从同一起点“0”连续测量x1、x2?即坐标
0 1 5 2 3 4 6
Δx1 Δx2 Δx3 Δx4 Δx5 Δx6 x 1 x2 x3 x4 x5 x6
处理数据：测量结果的有效数字位数由刻度尺最小刻度决定；v计算结果保留 2 位； 牵引重物 g；Δt= s。 计数点 项 ti /s 0 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 xi /mm Δxi /mm vi /m·s-1
v/ms-1 （3）作出速度—时间（v-t）图像
● 画点“+”（上一章就应会）；
● 线性拟合：所画直线两侧的点数大致相同，主要点在直线上；
（4）用计算机绘制v-t图像
● Excel使用：
教材“做一做”中，关于用计算机绘制v-t图像：一是让学生学习Excel软件处理数据；二是引导学生把主要精力用到物理本质的学习，而把计算交给计算机（器）来处理。 0 ● 展示学生画的v-t图；
4
t/s
t 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 v 0.38 0.63 0.88 1.11 1.38 1.62
1.8v = 2.48t + 0.381.61.41.21v0.80.60.40.2000.10.20.3t0.40.50.6（5）有条件做下列演示数字实验
① 匀加速、匀减速 滑块 v v 红外测速仪
o t o
② 匀加速和匀减速（反弹） （“一个劲”——恒力）
v 弹簧 红外测速仪 挡板 滑块
o T 2T
③ 弹簧振子的v-t图像 v 弹簧 滑块 红外测速仪 o T/2 T
设计上述演示实验目的
● 了解新的实验手段，扩大视野
● 今后继续学习动力学的基础——力是产生加速度的原因 ● 也是下节课变加速运动图像的基础
5
t t t