关于x-t图像教学的备课建议

陈丽彬

(江苏省无锡市第一女子中学,江苏 无锡 214002)

关于x-t图像教学的备课建议

陈丽彬

(江苏省无锡市第一女子中学,江苏 无锡 214002)

x-t图像在教材中仅以一个知识点出现,而且在图像的名称上易引起概念理解的误区.笔者在按知识模块进行备课时，对x-t图像的教学提出几点建议.

教学时机;概念界定;教学目标；突破措施

1 教学时机的把握及具体操作

x-t图像在人教版物理必修1第一章“运动的描述”中并没有独立安排,仅在第二章第三节“用图像表示位移”中正式涉及位移-时间图像,但在第一章第三节“速度”中就出现有关位移-时间图像的习题.究竟在什么时间引入位移-时间图像更合适？笔者认为在第一章第一节已经介绍了坐标系,并着重介绍了一维坐标系定量描述某一时刻质点的位置,第二节又学习了时间与时刻(如图1),因此在第一章第三节“运动快慢的描述——速度”结束之后，就可以进行x-t图像的教学.此时,学生在知识的储备上已经时机成熟.

图1

图2

具体教学时只需在复习课本第15页的插图1.3-1“注意区别坐标和坐标的变化量”时,提出问题：怎样用坐标系直观描述汽车的位置随时间变化的规律？然后可以根据生活实际,创建具体情境:t1时刻汽车在位置x1处,t2时刻汽车在位置x2处…或者以百米赛跑图像标注t1时刻运动员在位置x1处,t2时刻运动员在位置x2处…(如图2)，要求学生用图像描述质点运动的规律.这样设计x-t图像教学,引入直接、自然、及时.

2 对教材中x-t图像概念的重新界定

教材的第40页用“图像表示位移”中指出:图2.3-4描述了它对于出发点的位移随时间变化的情况,这个图像称为位移-时间图像(x-t图像)[1].这样的图像名称里存在概念界定的欠妥之处,易引起学生对位置和位移概念的理解混乱.理由如下：(1) 教材在14页“直线运动的位置和位移”中用插图1.2-4、图1.2-5强调过一维坐标中位置和位移的不同含义；(2) 美国主流高中物理教材《PHYSISCS:Principles and Problems》中论述到:图像“以横轴表示时间,纵轴表示位置”作物体的运动图像,来确定下一时刻物体的位置,进而能求出物体在各时间间隔的位移[2]；(3) 在近几年各地高考理综卷中发现:2013年全国高考新课标卷Ⅰ第19题、2015年全国高考新课标卷Ⅱ第35题都直接把x-t图像叫位置-时间图像.

建议“在用坐标系描述质点所在位置”的基础上引入x-t图像,教学中先强调将某时刻质点所在位置在直角坐标系中精确表示出的图像应该叫位置-时间图像,但此图可以求任意两时刻间质点的位移,习惯上将位置-时间图像称为位移-时间图像，x-t图像的物理意义是描述质点位置坐标随时间变化的关系[3].

3 教学目标的设定及重难点突破措施

3.1 教学目标设定

根据物理概念和规律意义学习后的内部表征和外显行为[4]，设定本节的教学目标为:

(1) 根据运动质点做直线运动在某时刻所处位置的数据表格，使学生经历描点、连线的作图过程,领会x-t图像中点、线表示的物理含义；

(2) 通过动画直观展现运动质点在坐标轴上的实际运动,使学生理解x-t图像不是质点运动的轨迹，学会通过现象看本质；

(3) 通过举例让学生说出图像的含义,巩固对x-t图像的理解,并会用图像求平均速度.

3.2 教学重点、难点及措施

重点:理解x-t图像点、线、斜率的含义,会根据图像描述质点运动.

难点:x-t图像不是质点运动轨迹,斜率表示速度.

主要困难:(1) 将形象的运动物体抽象为运动的质点,并进一步将其位置随时间的变化抽象成数学中的点、线.(2) 由数学中的点、线看出运动质点的位置变化规律,进一步根据图像求一段时间内的位移和平均速度.

措施:制作课件直观、动态地展示质点运动,在动画中比较学习.在课件制作上用运动的、显眼的红色质点代替物体在坐标系中运动,化抽象为具体,化静态的文字描述为直观动态的展示.

4 教学过程

(1) 引入：怎样用图像描述不同时刻质点所在位置？

(2) 示范：根据图2提供的信息，描点、连线,作出运动员的x-t图像(如图3).

图3

(3) 建立直角坐标系,根据表1中的数据描绘x-t图像(如图4),边描点、边模拟质点沿x轴的运动.适时引入位置-时间图像概念，引导学生思考:x-t图像中点、线、斜率的物理意义.请学生说出图4表示的质点运动规律，并思考质点的实际运动轨迹如何？

表1

图4

(4) 总结：①x-t图像的物理意义:表示质点的位置随时间变化规律；

②x-t图像中的点表征质点在某时刻所在的位置，与t轴的交点表征质点开始运动的时刻，与x轴的交点表征质点开始运动的位置.

5 结语

综上所述,深入研究教材，充分利用教材插图可以在第一章第三节后引入x-t图像的教学,并给x-t图像正名为位置-时间图像；利用多媒体制作动态画面,化静为动、化抽象为形象突破难点,为学生今后学习数学知识在物理中的应用奠定基础.

[1] 人民教育出版社，课程教材研究所，物理课程教材研开发中心．普通高中课程标准实验教科书物理必修1[M].北京:人民教育出版社,2014：6.

[2] 徐宾.由位移-时间图像教学引发的思考[J].湖南中学物理,2015,(5):30-31.

[3] 岳巍巍.高考呼吁为x-t图像称谓正名[J].中学物理教学参考,2015,(12):43.

[4] 陈刚.试论物理课堂教学目标的内涵与陈述(一)[J].物理教学,2016,(1):5.