高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)必修課建議學(xué)時(shí)分配 1 單元1 質(zhì)點(diǎn)參考系與坐標(biāo)系（1學(xué)時(shí)） 2 時(shí)間與位移（2學(xué)時(shí)） 單元3 運(yùn)動(dòng)速度的描述 速度（2學(xué)時(shí)） 4 實(shí)驗(yàn)：利用點(diǎn)計(jì)時(shí)器練習(xí)（2學(xué)時(shí)） 5 速度變化的描述 加速度（2學(xué)時(shí)） 1 質(zhì)點(diǎn)參考系與坐標(biāo)系 （1）教材分析 要描述物體的運(yùn)動(dòng)，首先要建立實(shí)際物體的物理模型，最簡(jiǎn)單的就是質(zhì)點(diǎn)模型。由于運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性，描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)必須明確選擇參考系。為了準(zhǔn)確定量地描述質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，還必須建立坐標(biāo)系。質(zhì)點(diǎn)、參考系、坐標(biāo)系是描述物體運(yùn)動(dòng)的基本知識(shí)。教材圍繞這些內(nèi)容逐步展開，最后介紹了全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。本節(jié)的知識(shí)是學(xué)習(xí)后面內(nèi)容的基礎(chǔ)，也是整個(gè)力學(xué)的基礎(chǔ)。 （2）粒子的教學(xué)粒子模型是高中物理中第一個(gè)提出的理想模型，我們對(duì)粒子概念的形成和粒子模型建立過程的教學(xué)要求是初步的，學(xué)生對(duì)科學(xué)的思維方法只要有一定的了解即可，要求不能太高。教材對(duì)建立粒子模型的思維過程有如下考慮：物理概念、物理規(guī)律是針對(duì)一定的物理模型而言的，建立物理模型的過程體現(xiàn)了科學(xué)的思維方法。粒子的概念當(dāng)然重要，但更重要的是引導(dǎo)學(xué)生了解粒子概念的提出、分析以及建立粒子模型的過程；為此，教材舉例說明準(zhǔn)確描述物體的運(yùn)動(dòng)是非常困難的，并分析了困難的原因，逐步指出建立粒子概念的必要性，充分展現(xiàn)了物理研究的科學(xué)思維過程，讓學(xué)生體會(huì)到什么是科學(xué)的思維方法。
教學(xué)中，應(yīng)進(jìn)一步為學(xué)生創(chuàng)設(shè)問題情景。例如，播放視頻：鳥兒在飛翔、流水、瀑布、羽毛落下……詳細(xì)描述物體的運(yùn)動(dòng)有什么難點(diǎn)？是否需要了解物體各部分運(yùn)動(dòng)的區(qū)別？演示羽毛的落下。教師引導(dǎo)學(xué)生討論、總結(jié)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)的概念，明確點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)概念的具體內(nèi)容，什么情況下物體可以看作是點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)。同時(shí)，要明確建立物理模型是研究物理問題的基本方法。 （3）參考系與坐標(biāo)系教學(xué) 學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)習(xí)過參考物，教師可讓學(xué)生舉例說明同一物體相對(duì)于不同的參考物運(yùn)動(dòng)方式不同。教師應(yīng)充分肯定學(xué)生所舉的典型例子，并結(jié)合教材中的圖1.1-4進(jìn)行分析。然后教師應(yīng)說明“參考物”的學(xué)名是“參考系”。坐標(biāo)系的建立是教學(xué)的重點(diǎn)。 我們可以創(chuàng)設(shè)一個(gè)例子讓學(xué)生思考。圖1-1如圖1-1所示，一輛汽車從天安門沿長(zhǎng)安街駛向西單、南菜園，我們?cè)鯓用枋銎囄恢秒S時(shí)間的變化？圖1-1讓學(xué)生思考如何選取坐標(biāo)軸和正方向？如何選取坐標(biāo)原點(diǎn)？如何確定坐標(biāo)軸上的刻度值？教師最后總結(jié)：對(duì)于質(zhì)點(diǎn)的直線運(yùn)動(dòng)，一般選取質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡作為坐標(biāo)軸，以質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)樽鴺?biāo)軸正方向，以質(zhì)點(diǎn)通過坐標(biāo)軸原點(diǎn)的時(shí)刻作為時(shí)間的起點(diǎn)。 (4)全球定位系統(tǒng)（GPS）的教學(xué)圖1-2圖1-2全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，學(xué)生可以閱讀教材，舉例說明它的多種用途。
教材中沒有介紹定位原理，教學(xué)中也沒有對(duì)此作要求，而是要求學(xué)生理解圖1.1-6顯示屏上提供的信息。教材圖1.1-6顯示屏上北緯3955.451′、東經(jīng)11623.504′是北京的經(jīng)緯度，第一行的標(biāo)題為267，其含義如圖1-2所示。 2 時(shí)間與位移 （1）教材分析介紹了時(shí)間、時(shí)間間隔、距離、位移、矢量等描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)概念的含義及區(qū)別。本節(jié)和上一節(jié)的內(nèi)容為下面學(xué)習(xí)速度和加速度奠定了基礎(chǔ)。學(xué)生很容易對(duì)時(shí)間和時(shí)間間隔、距離和位移的含義感到困惑，要注意讓學(xué)生理解它們之間的區(qū)別。 （2）整體教學(xué)設(shè)計(jì) 本部分要求學(xué)生理解時(shí)間、時(shí)間間隔、距離、位移等概念的含義及區(qū)別。教師一一解釋術(shù)語的效果不佳。可以考慮舉例讓學(xué)生分析討論。例如：利用教材中圖1.2-2從北京到重慶的路線，注明所用的交通工具，從列車時(shí)刻表上找出從北京出發(fā)的時(shí)間（時(shí)間）、中途經(jīng)過各大站的時(shí)間（時(shí)間）、到達(dá)重慶的時(shí)間（時(shí)間）。可以讓學(xué)生自己畫出示意圖，表示從家到學(xué)校的路線、經(jīng)過各地的時(shí)間等。讓學(xué)生結(jié)合例子分析時(shí)間、時(shí)間間隔、距離、位移等概念的含義，以及它們之間的聯(lián)系和區(qū)別。最后教師總結(jié)。 （3）位移的教學(xué) 位移是有大小和方向的物理量，即用從起始位置指向終止位置的有向線段來表示位移。
讓學(xué)生進(jìn)一步理解質(zhì)點(diǎn)位置的變化就是位移高中物理質(zhì)點(diǎn)，根據(jù)位移可以確定質(zhì)點(diǎn)新的位置。另外，位移是矢量，學(xué)生初次接觸矢量語言自然會(huì)感到不適應(yīng)。我們可以考慮充分利用有向線段表示矢量的直觀、生動(dòng)的特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際例子讓學(xué)生對(duì)矢量合成定律有初步的認(rèn)識(shí)。例如本節(jié)“思考與討論”的內(nèi)容也是教學(xué)的重要部分，但它并不要求矢量的教學(xué)一步到位，不告訴學(xué)生結(jié)論，而是讓學(xué)生從一個(gè)例子出發(fā)去思考矢量合成定律。學(xué)生不一定能說出完整的定律，但一定會(huì)理解三個(gè)位移矢量組成三角形的關(guān)系，這就符合教學(xué)要求。因?yàn)槭噶亢铣啥梢院笠佑|更多的矢量后才會(huì)正式學(xué)習(xí)，所以這里只是起到一個(gè)前奏的作用。 （4）在“思考與討論”欄中教學(xué)圖1-3 圖1-3用從起始位置到終止位置的有向線段表示位移。作為矢量與標(biāo)量的一個(gè)重要區(qū)別，位移的加法不同于標(biāo)量的加法，這是教學(xué)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。為了幫助學(xué)生初步理解矢量加法不同于標(biāo)量的加法，教材專門設(shè)置了“思考與討論”欄，讓學(xué)生通過思考討論一個(gè)例題，體會(huì)到向北40m的位移加上向東30m的位移等于北偏東37度的位移50m。在學(xué)生畫出相應(yīng)的矢量圖后，教師可引導(dǎo)學(xué)生拓展到其他情境高中物理質(zhì)點(diǎn)，啟發(fā)學(xué)生得出矢量加法是幾何加法的結(jié)論。
注意這不是向量的全部教學(xué)，只是個(gè)前奏。向量的補(bǔ)充將在第三章交互中完成。 3.運(yùn)動(dòng)速度的描述 （1）教材分析 教材進(jìn)一步講解了如何用坐標(biāo)和坐標(biāo)的變化來表示質(zhì)點(diǎn)的位置和位移，為速度概念的描述做準(zhǔn)備。教材重點(diǎn)講解速度，從平均速度開始，通過極限思維方法過渡到瞬時(shí)速度，講解瞬時(shí)速度表示物體某一時(shí)刻的速度。教材最后講解了速度的應(yīng)用，特別是以“STS”欄的形式，從一個(gè)側(cè)面說明了速度與社會(huì)發(fā)展的關(guān)系。 （2）用坐標(biāo)變化表示位移 平均速度和瞬時(shí)速度都定義為位移與時(shí)間的比值。用坐標(biāo)變化Δx來表示直線運(yùn)動(dòng)中質(zhì)點(diǎn)的位移的方法很重要。 教材以汽車沿直線道路行駛為例，讓學(xué)生通過思考和討論，理解如何用Δx表示位移的大小和方向。在組織學(xué)生討論總結(jié)時(shí)，教師要注意引導(dǎo)學(xué)生理清思維思路，如先選取質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的直線作為一維線性坐標(biāo)系，確定坐標(biāo)軸的原點(diǎn)和正方向，確定坐標(biāo)軸的尺度。圖1-4 質(zhì)點(diǎn)在t時(shí)刻位于A點(diǎn)，坐標(biāo)x=10m。質(zhì)點(diǎn)在t時(shí)刻位于B點(diǎn)，坐標(biāo)x=30m。質(zhì)點(diǎn)的位移是一條有向線段AB，線段長(zhǎng)度20m表示位移的大小，有向線段的方向表示位移的方向。=20m，Δx的絕對(duì)值表示位移AB的大小，Δx為正值表示位移AB的方向與x軸正方向相同。
根據(jù)學(xué)生的思考和討論，我們還可以考慮設(shè)置如下問題，將討論引向更深的層次： 粒子 t=80m 粒子 t=-20m，Δx 的絕對(duì)值表示位移 CD 的大小，Δx 為負(fù)值表示位移 CD 的方向與 x 軸正方向相反。 粒子 t=-30m 粒子 t=20m，Δx 的絕對(duì)值表示位移 EF 的大小，Δx 為正值表示位移 EF 的方向與 x 軸正方向相同。 粒子 t=-40m 粒子 t=-30m，Δx 的絕對(duì)值表示位移 GH 的大小，Δx 為負(fù)值表示位移 GH 的方向與 x 軸正方向相反。 （3）平均速度與瞬時(shí)速度的教學(xué)學(xué)生認(rèn)為平均速度很好理解，有的學(xué)生誤認(rèn)為平均速度和初中學(xué)到的速度沒什么區(qū)別。我們可以舉例讓學(xué)生注意到，初中對(duì)速度的定義是距離和時(shí)間的比值，是沒有方向的。我們現(xiàn)在講的平均速度是一個(gè)矢量，它的方向和位置的方向相同。一輛車在10s內(nèi)向東行駛了120m，另一輛車在10s內(nèi)向北行駛了120m，兩輛車的平均速度相等，但是方向不同，所以它們的平均速度是不同的。教學(xué)實(shí)踐表明，利用教材中的極限概念來引入瞬時(shí)速度是可行的。 教材在定義平均速度之后，進(jìn)一步指出“為了使運(yùn)動(dòng)的描述更加準(zhǔn)確，可以使Δt更小，運(yùn)動(dòng)速度的差別就會(huì)更小；Δt越小，描述越準(zhǔn)確；如果很小，可以認(rèn)為它代表物體的瞬時(shí)速度。”這樣的處理，明確地體現(xiàn)了極限概念，目的是讓學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)科學(xué)思維方法的理解，但卻避開了對(duì)極限的嚴(yán)格概念和計(jì)算，也沒有引入“極限”一詞。
為了加深學(xué)生對(duì)瞬時(shí)速度的理解，我們可以做如下演示實(shí)驗(yàn)。 圖1-5 演示 如圖1-5所示，讓滑塊沿傾斜的氣墊導(dǎo)軌加速運(yùn)動(dòng)。在滑塊上放上不同寬度的擋光板，分別為Δx厘米、3厘米、5厘米、10厘米。如果沒有現(xiàn)成的擋光板，可以用硬紙板按要求的寬度制作。測(cè)量每個(gè)擋光板通過光電門所需的時(shí)間間隔Δt。擋光板越窄，Δt越小，對(duì)通過該位置的運(yùn)動(dòng)速度的描述就越準(zhǔn)確。當(dāng)Δt極小時(shí)，可以認(rèn)為是瞬時(shí)速度。 （4）將STS思想融入速度教學(xué) STS強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的互動(dòng)關(guān)系，而不僅僅是科學(xué)在技術(shù)中的應(yīng)用。教材本節(jié)在“STS”欄中專門設(shè)置了“速度與現(xiàn)代社會(huì)”一文。 介紹汽車速度的提高與城市發(fā)展的關(guān)系，討論環(huán)境、資源等問題。當(dāng)涉及到科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)問題時(shí)，應(yīng)啟發(fā)學(xué)生思考這方面的問題，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表自己的看法。例如，在文章的最后，可以提出這樣的問題：“交通速度是不是越快越好？”另外，針對(duì)課本上列出的常見速度表，學(xué)生可以補(bǔ)充一些有趣而重要的速度英語作文，如：0點(diǎn)鐘時(shí)空氣中的聲音速度為3.310米/秒，大陸板塊運(yùn)動(dòng)的速度約為10-9。（5）“說說看”欄教學(xué)：可以利用費(fèi)曼所舉的有趣例子，組織學(xué)生閱讀、討論，鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的想法。
教師引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到警察所說的超速是指瞬時(shí)速度，而女士是指在一段時(shí)間內(nèi)行駛的距離和要行駛的距離。女士不理解瞬時(shí)速度。4實(shí)驗(yàn)：用點(diǎn)式計(jì)時(shí)器測(cè)速將實(shí)驗(yàn)教學(xué)與其他教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合起來的教學(xué)方法是本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特色。雖然沒有強(qiáng)制要求學(xué)生做的實(shí)驗(yàn)，但教材對(duì)《課程標(biāo)準(zhǔn)》中任何要求的實(shí)驗(yàn)都安排了實(shí)驗(yàn)，要求所有學(xué)生都完成這個(gè)實(shí)驗(yàn)。第一次實(shí)驗(yàn)課應(yīng)該向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)室的要求和安全注意事項(xiàng)。最好讓學(xué)生在課前看完教材“學(xué)生實(shí)驗(yàn)”部分的內(nèi)容，不要求看完整個(gè)實(shí)驗(yàn)，主要目的是讓學(xué)生了解物理實(shí)驗(yàn)，了解物理實(shí)驗(yàn)的意義。 （一）實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo) 要求學(xué)生通過課本觀察儀器并閱讀《指導(dǎo)卡》，掌握用點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄時(shí)間和位移的技巧，并運(yùn)用此技巧測(cè)定平均速度、畫出vt圖形。了解利用圖形研究物理問題的方法。 （二）儀器設(shè)備 電磁點(diǎn)計(jì)時(shí)器（或火花計(jì)時(shí)器）；紙帶；尺子，長(zhǎng)度30cm以上，最好是透明塑料尺；學(xué)生電源，使用4~6V交流電壓范圍；導(dǎo)線。 （三）注意事項(xiàng) 將復(fù)寫紙安裝好，調(diào)整復(fù)寫紙的位置。將紙帶從復(fù)寫紙盤下面穿過。 將計(jì)時(shí)器接上50Hz交流電源，從交流4V開始，觀察振動(dòng)盤的振動(dòng)情況。若振動(dòng)盤振幅較小，則將電壓增加到6V。
然后拖動(dòng)紙帶打點(diǎn)。觀察點(diǎn)是否清晰。打點(diǎn)完畢后應(yīng)立即關(guān)掉電源（因?yàn)榇螯c(diǎn)定時(shí)器是設(shè)計(jì)成間歇工作，避免線圈過熱損壞）。如遇紙帶打不出點(diǎn)或點(diǎn)顏色太淺的情況，糾正措施大致有三種：電源電壓偏低（4V）時(shí)可適當(dāng)調(diào)高；調(diào)整復(fù)寫紙位置或更換復(fù)寫紙；調(diào)整打點(diǎn)定時(shí)器。打點(diǎn)定時(shí)器的調(diào)整。如打不出點(diǎn)，首先檢查壓紙架位置是否抬高，妨礙了振動(dòng)板，使振動(dòng)針打不到紙帶上。可將壓紙架壓下，恢復(fù)原位。這種情況一般是操作不當(dāng)造成的。檢查打點(diǎn)定時(shí)器是否正常工作的方法是將定時(shí)器接上4-6伏交流電源，將紙帶穿過定時(shí)器，接通電源后觀察振動(dòng)針是否在紙帶上打出痕跡。 如果沒有標(biāo)記，可能有兩種情況。說明振動(dòng)盤沒有在共振狀態(tài)下工作，可以松開螺絲，適當(dāng)調(diào)整振動(dòng)盤的位置，擰緊后觀察振幅，達(dá)到或接近共振狀態(tài)，即可正常工作。如果振動(dòng)盤振動(dòng)太多，仍然打不出點(diǎn)，則調(diào)整振針的位置，直到打出一個(gè)點(diǎn)為止。如果振針向下調(diào)整太久，打點(diǎn)針打點(diǎn)聲音會(huì)太大，容易出現(xiàn)重點(diǎn)。調(diào)整時(shí)要小心。有的同學(xué)可能會(huì)誤將打點(diǎn)定時(shí)器接到學(xué)生電源的直流電源上（非穩(wěn)壓電源），紙帶上仍然打出點(diǎn)。這是因?yàn)橹绷鬏敵龅氖穷l率為100Hz的單向脈動(dòng)電流，會(huì)造成數(shù)據(jù)處理的錯(cuò)誤。