關(guān)于x-t圖像教學(xué)的備課建議

陳麗彬

(江蘇省無錫市第一女子中學(xué),江蘇 無錫 214002)

關(guān)于x-t圖像教學(xué)的備課建議

陳麗彬

(江蘇省無錫市第一女子中學(xué),江蘇 無錫 214002)

x-t圖像在教材中僅以一個(gè)知識(shí)點(diǎn)出現(xiàn),而且在圖像的名稱上易引起概念理解的誤區(qū).筆者在按知識(shí)模塊進(jìn)行備課時(shí)，對(duì)x-t圖像的教學(xué)提出幾點(diǎn)建議.

教學(xué)時(shí)機(jī);概念界定;教學(xué)目標(biāo)；突破措施

1 教學(xué)時(shí)機(jī)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(yùn)動(dòng)的描述”中并沒有獨(dú)立安排,僅在第二章第三節(jié)“用圖像表示位移”中正式涉及位移-時(shí)間圖像,但在第一章第三節(jié)“速度”中就出現(xiàn)有關(guān)位移-時(shí)間圖像的習(xí)題.究竟在什么時(shí)間引入位移-時(shí)間圖像更合適？筆者認(rèn)為在第一章第一節(jié)已經(jīng)介紹了坐標(biāo)系,并著重介紹了一維坐標(biāo)系定量描述某一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位置,第二節(jié)又學(xué)習(xí)了時(shí)間與時(shí)刻(如圖1),因此在第一章第三節(jié)“運(yùn)動(dòng)快慢的描述——速度”結(jié)束之后，就可以進(jìn)行x-t圖像的教學(xué).此時(shí),學(xué)生在知識(shí)的儲(chǔ)備上已經(jīng)時(shí)機(jī)成熟.

圖1

圖2

具體教學(xué)時(shí)只需在復(fù)習(xí)課本第15頁(yè)的插圖1.3-1“注意區(qū)別坐標(biāo)和坐標(biāo)的變化量”時(shí),提出問題：怎樣用坐標(biāo)系直觀描述汽車的位置隨時(shí)間變化的規(guī)律？然后可以根據(jù)生活實(shí)際,創(chuàng)建具體情境:t1時(shí)刻汽車在位置x1處,t2時(shí)刻汽車在位置x2處…或者以百米賽跑圖像標(biāo)注t1時(shí)刻運(yùn)動(dòng)員在位置x1處,t2時(shí)刻運(yùn)動(dòng)員在位置x2處…(如圖2)，要求學(xué)生用圖像描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律.這樣設(shè)計(jì)x-t圖像教學(xué),引入直接、自然、及時(shí).

2 對(duì)教材中x-t圖像概念的重新界定

教材的第40頁(yè)用“圖像表示位移”中指出:圖2.3-4描述了它對(duì)于出發(fā)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的情況,這個(gè)圖像稱為位移-時(shí)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(xué)生對(duì)位置和位移概念的理解混亂.理由如下：(1) 教材在14頁(yè)“直線運(yùn)動(dòng)的位置和位移”中用插圖1.2-4、圖1.2-5強(qiáng)調(diào)過一維坐標(biāo)中位置和位移的不同含義；(2) 美國(guó)主流高中物理教材《PHYSISCS:Principles and Problems》中論述到:圖像“以橫軸表示時(shí)間,縱軸表示位置”作物體的運(yùn)動(dòng)圖像,來確定下一時(shí)刻物體的位置,進(jìn)而能求出物體在各時(shí)間間隔的位移[2]；(3) 在近幾年各地高考理綜卷中發(fā)現(xiàn):2013年全國(guó)高考新課標(biāo)卷Ⅰ第19題、2015年全國(guó)高考新課標(biāo)卷Ⅱ第35題都直接把x-t圖像叫位置-時(shí)間圖像.

建議“在用坐標(biāo)系描述質(zhì)點(diǎn)所在位置”的基礎(chǔ)上引入x-t圖像,教學(xué)中先強(qiáng)調(diào)將某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)所在位置在直角坐標(biāo)系中精確表示出的圖像應(yīng)該叫位置-時(shí)間圖像,但此圖可以求任意兩時(shí)刻間質(zhì)點(diǎn)的位移,習(xí)慣上將位置-時(shí)間圖像稱為位移-時(shí)間圖像，x-t圖像的物理意義是描述質(zhì)點(diǎn)位置坐標(biāo)隨時(shí)間變化的關(guān)系[3].

3 教學(xué)目標(biāo)的設(shè)定及重難點(diǎn)突破措施

3.1 教學(xué)目標(biāo)設(shè)定

根據(jù)物理概念和規(guī)律意義學(xué)習(xí)后的內(nèi)部表征和外顯行為[4]，設(shè)定本節(jié)的教學(xué)目標(biāo)為:

(1) 根據(jù)運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)在某時(shí)刻所處位置的數(shù)據(jù)表格，使學(xué)生經(jīng)歷描點(diǎn)、連線的作圖過程,領(lǐng)會(huì)x-t圖像中點(diǎn)、線表示的物理含義；

(2) 通過動(dòng)畫直觀展現(xiàn)運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在坐標(biāo)軸上的實(shí)際運(yùn)動(dòng),使學(xué)生理解x-t圖像不是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡，學(xué)會(huì)通過現(xiàn)象看本質(zhì)；

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

3.2 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)及措施

重點(diǎn):理解x-t圖像點(diǎn)、線、斜率的含義,會(huì)根據(jù)圖像描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng).

難點(diǎn):x-t圖像不是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡,斜率表示速度.

主要困難:(1) 將形象的運(yùn)動(dòng)物體抽象為運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),并進(jìn)一步將其位置隨時(shí)間的變化抽象成數(shù)學(xué)中的點(diǎn)、線.(2) 由數(shù)學(xué)中的點(diǎn)、線看出運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的位置變化規(guī)律,進(jìn)一步根據(jù)圖像求一段時(shí)間內(nèi)的位移和平均速度.

措施:制作課件直觀、動(dòng)態(tài)地展示質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng),在動(dòng)畫中比較學(xué)習(xí).在課件制作上用運(yùn)動(dòng)的、顯眼的紅色質(zhì)點(diǎn)代替物體在坐標(biāo)系中運(yùn)動(dòng),化抽象為具體,化靜態(tài)的文字描述為直觀動(dòng)態(tài)的展示.

4 教學(xué)過程

(1) 引入：怎樣用圖像描述不同時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)所在位置？

(2) 示范：根據(jù)圖2提供的信息，描點(diǎn)、連線,作出運(yùn)動(dòng)員的x-t圖像(如圖3).

圖3

(3) 建立直角坐標(biāo)系,根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)描繪x-t圖像(如圖4),邊描點(diǎn)、邊模擬質(zhì)點(diǎn)沿x軸的運(yùn)動(dòng).適時(shí)引入位置-時(shí)間圖像概念，引導(dǎo)學(xué)生思考:x-t圖像中點(diǎn)、線、斜率的物理意義.請(qǐng)學(xué)生說出圖4表示的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并思考質(zhì)點(diǎn)的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡如何？

表1

圖4

(4) 總結(jié)：①x-t圖像的物理意義:表示質(zhì)點(diǎn)的位置隨時(shí)間變化規(guī)律；

②x-t圖像中的點(diǎn)表征質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻所在的位置，與t軸的交點(diǎn)表征質(zhì)點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻，與x軸的交點(diǎn)表征質(zhì)點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)的位置.

5 結(jié)語(yǔ)

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(jié)后引入x-t圖像的教學(xué),并給x-t圖像正名為位置-時(shí)間圖像；利用多媒體制作動(dòng)態(tài)畫面,化靜為動(dòng)、化抽象為形象突破難點(diǎn),為學(xué)生今后學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)在物理中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ).

[1] 人民教育出版社，課程教材研究所，物理課程教材研開發(fā)中心．普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)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(shí)間圖像教學(xué)引發(fā)的思考[J].湖南中學(xué)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(xué)物理教學(xué)參考,2015,(12):43.

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