高中物理“匀变速直线运动的 位移与时间的关系”导学案教学的实施

【摘要】“匀变速直线运动的位移与时间的关系”是高中物理的重要课程，应用导学案不仅能提高教学的计划性，而且能增强学生探究推导位移公式的技能，培养学生的物理自主学习能力。文章主要采用学情调查法和实验教学研究法，以高中物理“匀变速直线运动的位移与时间的关系”一课为例，分析导学案教学的实施原则，从编制导学案、创设生活化物理情境、采用问题启发法、开展图像分析探究以及实施随堂检测练习五个流程，论述导学案教学的开展策略，旨在为相关教育人士提供可靠的参考建议。

【关键词】高中物理；导学案教学；原则；策略

作者简介：魏武（1982—），男，甘肃省定西市陇西县第二中学。

导学案在近年来的高中物理教学中备受推崇，是指引学生自主、高效参与物理探究的路线图。高中物理“匀变速直线运动的位移与时间的关系”一课的教学主要关注公式推导的过程，适合采用导学案教学模式。因此，教师应该明确本课导学案教学的实施原则，根据课程要点和实际学情，合理编制完善的导学案，按照导学案规划组织学生开展自主探究活动，引导学生经历推导位移公式的过程，加深学生对匀变速直线运动的位移和时间的关系的理解。下面笔者对本课的导学案教学展开探究。

一、高中物理“匀变速直线运动的位移与时间的关系”导学案教学的实施原则

高中物理“匀变速直线运动的位移与时间的关系”一课的导学案教学，主要是教师立足课程目标，科学设计导学案，按照导学案的预设流程和内容，采用情境创设、问题启发、合作探究、实践练习等手段，帮助学生得出匀变速直线运动的位移与时间的关系式，锻炼学生运用位移公式解决实际问题的能力。经过学情和教材分析，笔者将本课导学案教学的实施原则归纳为下列三点。

第一，启发原则。本课教学的重点和难点在于让学生经历匀变速直线运动位移与时间的关系的探究过程，这对学生的思维能力提出了较高的要求。因此，教师在实施导学案教学的过程中，应该始终坚持启发原则，以思维训练为主线，采用旧知识铺垫、问题导学、小组讨论和归纳等教学方法，提升学生的发散思维，提高学生的位移公式探究效率。如在编制导学案时，教师可以采用比较法，设置问题，引导学生从匀速直线运动过渡到变速直线运动的学习，启发学生从已有知识中获得新知，了解匀变速直线运动位移和时间的关系的推导过程，并体会等效替代和极限思想等方法［1］。

第二，直观原则。本节课的知识点具有一定的抽象性，学生虽然对物体的运动情况已经建立了初步感知，但是仍然需要直观情境的支持，才能探索和发现物体运动的科学规律。为此，教师实施导学案教学必须遵循直观原则，采用多媒体素材，打造直观的物理探究环境。如在研究位移和时间的关系时，教师可以在导学案教学中采用图像法，指导学生绘制和分析 v - t 图像，使学生具象地理解 v - t 图像围成的面积即相应时间内物体的位移，从而让学生顺利推理位移和时间的关系式，增强导学案教学的直观性。

第三，实践原则。本课导学案教学的关键点是培养学生对匀变速直线运动位移和时间的关系式的实践运用能力。对于这一公式，学生若仅限于推导和机械地套用，那么就违背了教学的本意。因此，在实施导学案教学的过程中，教师应该立足实践原则，在学生掌握位移和时间的关系式后，跟进开展相应的实践运用练习。如在编制导学案时，教师可以联系日常生活，准备一些趣味性的练习题，鼓励学生合作运用位移和时间的关系式解决实际问题，从而促进学生学思结合，学以致用，提升本课导学案教学的实效。

二、高中物理“匀变速直线运动的位移与时间的关系”导学案教学的实施策略

（一）立足课程三维目标，落实导学案的精心编制

实施“匀变速直线运动的位移与时间的关系”一课的导学案教学，精心编制导学案是第一位的。教师应当深入分析教材和学情，立足课程三维目标，在导学案中确定学习目标、内容和流程，应用信息技术软件整理导学案教学材料，从而指引学生有序开展新课学习活动，为导学案教学的高效实施奠定基础。例如，本课的知识与技能目标主要是引导学生识记匀变速直线运动的位移和时间的关系式，过程与方法目标是通过对 v - t 图像的观察、分析、思考，掌握应用图像法推导位移公式这一方法，情感、态度与价值观目标是培养学生的合作探究意识及物理情感。在编制本课导学案时，教师采用信息技术软件PowerPoint，将课程教学划分为情境导入、问题启发、图像分析和实践练习四个流程，确定每个流程的顺序和主题，插入相关的情景图，列出探究任务或导学问题，从而编制出高质量的导学案［2］。

（二）创设生活化物理情境，激发学生的学习动力

教师在完成导学案编制工作后，就应该依照导学案中设置的流程和内容，按部就班地实施物理课堂教学。“匀变速直线运动的位移与时间的关系”一课导学案教学的第一个流程是情境导入。学生虽然已经了解物体运动的速度随时间变化的规律，但是对位移随时间变化的规律还比较陌生。本節课知识点和生活的关系十分密切，为此，教师在实施导学案教学时，应该结合物理教材和日常生活，利用导学案课件为学生创设生活化物理情境，同时联系旧知识，向学生提出关于匀速直线运动的问题，一方面使学生体会匀变速直线运动和生活的关联，另一方面促进学生温故知新，从而激发学生的物理学习动力。例如，在情境导入环节，教师采用预先准备好的导学案课件，为学生播放汽车匀变速直线前行的动画视频，同时向学生提问：“同学们，通过之前的学习，大家在实验中了解了小车的速度随时间变化的规律，那么请大家结合老师播放的生活动画，回忆一下匀变速直线运动速度和时间的关系式是什么。”学生交流并回答：“v＝v 0＋at。”教师肯定了学生的回答，用导学案课件出示几个 v - t 图像，让学生合作运用 v＝v 0＋at 公式，讨论、描述图像中物体的运动情况。教师巡视倾听，确定学生描述无误后，顺势揭示新课主题：“同学们，从汽车运动的生活动画中可见，汽车的运动时间和位移也是在不断变化的，那么我们能否通过 v - t 图像反映汽车的运动规律，进一步得出位移和时间的规律呢？”学生产生了强烈的好奇心。在生活化物理情境的驱动下，本课导学案教学的情境导入流程得到了有效实施［3］。

（三）采用问题启发法，引导学生自主绘制位移图像

“匀变速直线运动的位移与时间的关系”导学案教学的第二个流程是问题启发。教师需要根据导学案中设计的问题，采用问题串的形式，从匀速直线运动 v - t 图像中围成的面积 vt 等于时间 t 内的位移 x 向学生提问，引导学生自主绘制位移图像，使学生将匀速运动的知识迁移到匀变速运动的学习中，同时也为学生后续观察和分析 v - t 图像做好铺垫［4］。例如，在本课的问题启发环节，教师先采用导学案课件出示探究问题：“如何求解做匀速直线运动物体的位移？你能找到几种解法？若做匀速直线运动物体的速度为 v ，其在时间 t 内的位移是多少？在 v - t 图像中，做匀速直线运动物体的位移该如何表示？”学生展开热烈讨论，几分钟后反馈探究结论：“做匀速直线运动物体的位移和 v - t 图像中围成的矩形面积相对应，在 t 轴的上方，位移是正值，表示位移是沿正方向的，反之，在 t 轴的下方，位移是负值。”教师肯定学生的探究结论，继续提问：“那么做匀变速直线运动物体的位移是不是也有类似的关系？如果将坐标轴上的时间间隔缩小，相关的位移图像是什么样子的？请大家绘制出来。”学生继续探究，并准确绘制出图像。问题启发和位移图像绘制，能让学生理解用各段矩形面积之和表示物体在时间 t 内的总位移，为“无限分割再求和”极限思想的渗透搭设思维台阶，达到本课导学案教学第二个流程的实施目标。

（四）开展图像分析探究，推导匀变速直线运动位移公式

“匀变速直线运动的位移与时间的关系”导学案教学的第三个流程是图像分析。教师需要向学生展示刘徽的割圆术资料，引导学生通过用剪刀剪圆的操作活动，体会割圆术的分割和积累思想，然后点拨学生观察、分析位移图像，模仿割圆术的做法，推导出匀变速直线运动的位移和时间的关系式，同时渗透“无限分割再求和”的极限思想，从而培养学生的逻辑思维和推理能力，加深学生对位移和时间的关系的理解。例如，在本课的图像分析环节，教师先使用导学案课件，向学生出示刘徽的割圆术资料，在学生通读后，提问学生：“同学们，资料内容说明什么问题？”学生讨论后回答：“说明圆内一正多边形的边数越多，其周长和面积就越接近圆的周长和面积。”接下来，教师指导学生用剪刀先将圆形纸片剪出一条直线大口，再不断剪出许多小口，提问学生：“这些小口能形成什么？”学生回答：“能形成一条曲线。”随后，教师让学生拿出之前在坐标纸上绘制的位移图像，并引出探究任务：“同学们，请大家仔细观察位移图像，思考能否模仿割圆术的做法来‘分割’图像中图线与时间轴所围成的面积。”学生立即动手分割，有的小组将物体的运动分割成5小段，还有的小组将其分割成8小段、10小段……教师提问：“各组相互对比分割出的图像，段数越多，矩形和倾斜直线间所夹的小三角形面积越小，说明什么？”学生观察思考后回答：“说明小矩形的面积总和越接近倾斜直线下所围成的梯形面积。”教师追问：“那么能否就此推导出匀变速直线运动位移和时间的关系式呢？”学生结合对图像的分割和观察结论展开分析推导，写出公式推导过程。通过开展图像分析探究，学生能得出匀变速直线运动位移和时间的关系式，提升结合数学方法和物理规律辨析问题的能力［5］。

（五）实施随堂检测练习，强化学生实践运用公式能力

“匀变速直线运动的位移与时间的关系”的导学案教学强调实践性，实践练习是导学案教学的重要流程，会影响学生对课程要点的内化吸收。因此，在学生初步掌握匀变速直线运动位移和时间的关系式后，教师应该趁热打铁，实施随堂检测练习，提升学生对公式的实践运用能力，巩固学生的物理学习效果。例如，在本课的实践练习环节，教师用导学案课件出示预先准备好的检测题：汽车刹车后做匀速直线运动，经3秒后停止运动，那么在这连续的三个1秒内，汽车通过的位移之比是多少？在学生了解检测题內容后，教师提出要求：“请大家合作运用本课探究得出的公式，计算出汽车通过的位移之比，再说明理由。”学生经过交流讨论得出结果：“根据公式 x＝v 0 t＋ at 2，题目中末速度为零的匀减速直线运动可以看作反向的初速度为零的匀加速直线运动，所以三个1秒内汽车通过的位移之比是5∶3∶1。”通过随堂检测练习，学生能运用匀变速直线运动位移和时间的关系式解决实际的物体运动问题，从而全面突破本课导学案教学的难点［6］。

结语

综上所述，高中物理“匀变速直线运动的位移与时间的关系”导学案教学的实施，应该遵循启发原则、直观原则及实践原则。教师应该立足本课的三维目标和实际学情，精心编制导学案，借助导学案课件，通过创设生活化物理情境、采用问题启发法、开展图像分析探究和实施随堂检测练习等路径，引导学生经历推导匀变速直线运动位移和时间的关系式的全过程，从而顺利开展导学案教学。

【参考文献】

［1］董友军，朱建山，皮飞鹏.基于物理学科素养的高端备课：以“匀变速直线运动的位移与时间的关系”为例［J］.课程教学研究，2022（4）：36-42.

［2］付鹂娟.基于核心素养的物理规律教学：以“匀变速直线运动位移与时间的关系”为例［J］.物理教学探讨，2022，40（3）：29-32.

［3］朱艳萍，李万荣，王菊香.基于物理学科核心素养培育的教学设计：以“匀变速直线运动的位移与时间的关系”为例［J］.中学物理教学参考，2021，50（17）：12-14.

［4］黄艺雯，宋善炎，张瑜.在高中物理课堂教学中促进学生深度学习策略探究：以“匀变速直线运动位移和时间的关系”为例［J］.广西教育，2021（2）：143-145.

［5］顾媛媛.谈谈一次物理集体备课的感悟：以匀变速直线运动的位移与时间的关系的集体备课为例［J］.数理化解题研究，2019（18）：48-49.

［6］何仕乾.导学案在高中物理教学实践中的运用：以《匀变速直线运动的位移和时间的关系》为例［J］.科学咨询（教育科研），2016（4）：50-51.