關于x-t圖像教學的備課建議

陳麗彬

(江蘇省無錫市第一女子中學,江蘇 無錫 214002)

關于x-t圖像教學的備課建議

陳麗彬

(江蘇省無錫市第一女子中學,江蘇 無錫 214002)

x-t圖像在教材中僅以一個知識點出現,而且在圖像的名稱上易引起概念理解的誤區.筆者在按知識模塊進行備課時，對x-t圖像的教學提出幾點建議.

教學時機;概念界定;教學目標；突破措施

1 教學時機的把握及具體操作

x-t圖像在人教版物理必修1第一章“運動的描述”中并沒有獨立安排,僅在第二章第三節“用圖像表示位移”中正式涉及位移-時間圖像,但在第一章第三節“速度”中就出現有關位移-時間圖像的習題.究竟在什么時間引入位移-時間圖像更合適？筆者認為在第一章第一節已經介紹了坐標系,并著重介紹了一維坐標系定量描述某一時刻質點的位置,第二節又學習了時間與時刻(如圖1),因此在第一章第三節“運動快慢的描述——速度”結束之后，就可以進行x-t圖像的教學.此時,學生在知識的儲備上已經時機成熟.

圖1

圖2

具體教學時只需在復習課本第15頁的插圖1.3-1“注意區別坐標和坐標的變化量”時,提出問題：怎樣用坐標系直觀描述汽車的位置隨時間變化的規律？然后可以根據生活實際,創建具體情境:t1時刻汽車在位置x1處,t2時刻汽車在位置x2處…或者以百米賽跑圖像標注t1時刻運動員在位置x1處,t2時刻運動員在位置x2處…(如圖2)，要求學生用圖像描述質點運動的規律.這樣設計x-t圖像教學,引入直接、自然、及時.

2 對教材中x-t圖像概念的重新界定

教材的第40頁用“圖像表示位移”中指出:圖2.3-4描述了它對于出發點的位移隨時間變化的情況,這個圖像稱為位移-時間圖像(x-t圖像)[1].這樣的圖像名稱里存在概念界定的欠妥之處,易引起學生對位置和位移概念的理解混亂.理由如下：(1) 教材在14頁“直線運動的位置和位移”中用插圖1.2-4、圖1.2-5強調過一維坐標中位置和位移的不同含義；(2) 美國主流高中物理教材《PHYSISCS:Principles and Problems》中論述到:圖像“以橫軸表示時間,縱軸表示位置”作物體的運動圖像,來確定下一時刻物體的位置,進而能求出物體在各時間間隔的位移[2]；(3) 在近幾年各地高考理綜卷中發現:2013年全國高考新課標卷Ⅰ第19題、2015年全國高考新課標卷Ⅱ第35題都直接把x-t圖像叫位置-時間圖像.

建議“在用坐標系描述質點所在位置”的基礎上引入x-t圖像,教學中先強調將某時刻質點所在位置在直角坐標系中精確表示出的圖像應該叫位置-時間圖像,但此圖可以求任意兩時刻間質點的位移,習慣上將位置-時間圖像稱為位移-時間圖像，x-t圖像的物理意義是描述質點位置坐標隨時間變化的關系[3].

3 教學目標的設定及重難點突破措施

3.1 教學目標設定

根據物理概念和規律意義學習后的內部表征和外顯行為[4]，設定本節的教學目標為:

(1) 根據運動質點做直線運動在某時刻所處位置的數據表格，使學生經歷描點、連線的作圖過程,領會x-t圖像中點、線表示的物理含義；

(2) 通過動畫直觀展現運動質點在坐標軸上的實際運動,使學生理解x-t圖像不是質點運動的軌跡，學會通過現象看本質；

(3) 通過舉例讓學生說出圖像的含義,鞏固對x-t圖像的理解,并會用圖像求平均速度.

3.2 教學重點、難點及措施

重點:理解x-t圖像點、線、斜率的含義,會根據圖像描述質點運動.

難點:x-t圖像不是質點運動軌跡,斜率表示速度.

主要困難:(1) 將形象的運動物體抽象為運動的質點,并進一步將其位置隨時間的變化抽象成數學中的點、線.(2) 由數學中的點、線看出運動質點的位置變化規律,進一步根據圖像求一段時間內的位移和平均速度.

措施:制作課件直觀、動態地展示質點運動,在動畫中比較學習.在課件制作上用運動的、顯眼的紅色質點代替物體在坐標系中運動,化抽象為具體,化靜態的文字描述為直觀動態的展示.

4 教學過程

(1) 引入：怎樣用圖像描述不同時刻質點所在位置？

(2) 示范：根據圖2提供的信息，描點、連線,作出運動員的x-t圖像(如圖3).

圖3

(3) 建立直角坐標系,根據表1中的數據描繪x-t圖像(如圖4),邊描點、邊模擬質點沿x軸的運動.適時引入位置-時間圖像概念，引導學生思考:x-t圖像中點、線、斜率的物理意義.請學生說出圖4表示的質點運動規律，并思考質點的實際運動軌跡如何？

表1

圖4

(4) 總結：①x-t圖像的物理意義:表示質點的位置隨時間變化規律；

②x-t圖像中的點表征質點在某時刻所在的位置，與t軸的交點表征質點開始運動的時刻，與x軸的交點表征質點開始運動的位置.

5 結語

綜上所述,深入研究教材，充分利用教材插圖可以在第一章第三節后引入x-t圖像的教學,并給x-t圖像正名為位置-時間圖像；利用多媒體制作動態畫面,化靜為動、化抽象為形象突破難點,為學生今后學習數學知識在物理中的應用奠定基礎.

[1] 人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研開發中心．普通高中課程標準實驗教科書物理必修1[M].北京:人民教育出版社,2014：6.

[2] 徐賓.由位移-時間圖像教學引發的思考[J].湖南中學物理,2015,(5):30-31.

[3] 岳巍巍.高考呼吁為x-t圖像稱謂正名[J].中學物理教學參考,2015,(12):43.

[4] 陳剛.試論物理課堂教學目標的內涵與陳述(一)[J].物理教學,2016,(1):5.