必修1第二节为“位置、位移”。首先我从运动的定义即物体位置的改变引入位置,并举身边的例子进行说明,如从教室到饭堂,位置发生变化。然后我问数学上用什么方法表示位置变化呢?(可见物理与数学是形影不离的,后者是前者科学的表达。)我说如果物体是直线运动,我们可以用一维坐标系(或者叫直线坐标系)的坐标反映位置的变化,即坐标变了,位置就发生改变;如果物体在平面内运动,我们可以用二维坐标系(即平面直角坐标系)的坐标表示,即坐标变化了,位置就发生改变。
然后以一幅手机导航的图片或者画出的类似图形为例,如从教室到丽日商场,可以有很多种途径到达,每种途径的路程不同,然后提问物理学中用什么来表示物体位置的变化呢?可以用路程表示吗?似乎不可以,因为路程不同,位置变化是一样的,都是从教室到达商场。这里我之所以没有单独提问或者提而不问,不仅因为这个内容学生是很清楚而没有什么思考价值,还因为从路程引入位移是连贯的,如果打断,就会失去它的逻辑性。
这样很顺利的引入位移,即位移是用来表示物体位置变化的物理量,这样表达还是很抽象的,学生没有什么深刻的理解,那我们可以用什么方法形象表示位移呢?比如两个物体分别从A点运动到B点、从A点运动到C点,我们知道运动的起点与终点确定了,它的位置变化就固定了,也就是位移确定了。我们可以通过数学上的带箭头的线段表示位移的变化(这里需要前面的铺垫,节奏也放慢一些,让学生能够想到数学上的线段表达)。然后我画出线段,并解释这就是数学上的“有向线段”。线段如何表示位移的呢?首先线段的长度表示位移的大小,比如AB的位移就比AC的位移大,而方向就是表示位移的方向,就是从A点往B点(或C点)发生变化。
为了使学生对位移有更清晰的认识,消除他们的误解,也为了讲述后面的矢量问题,我提问“物体从B点返回A点”位移又是什么呢?(我认为表达单一性与指向性很重要,防止抛出几个不同的问题,防止模糊不清的提问),他们自己会想到这与“物体从A点到达B点”在位移大小上相等,而位置变化不同,即位移方向不同。也就是说,这两个位移是不相同的,两个物体位移相同,一定是包括位移大小与方向的相同。然后介绍物理量位移的符号与单位,我这个忘记介绍了,当然问题不是很大,教学常常不可能面面俱到,只要主要目标达到就可以了。
然后位移的大小与方向怎么计算判断呢?我们还是用数学方式表达,只有数学才是定量的研究。不管物体是否做直线运动(当然必修1都是研究物体的直线运动),我们都可以用一维坐标系表示位移,只要确定起点与终点的坐标,那么位移就是终点坐标与起点坐标的差值,差值的绝对值表示位移的大小,差值的正负表示位移的方向。如何表示呢?这是高中第一次表达矢量的方向,不能只是记住,而要理解为什么,这样才会真正搞懂,可以说这里的方向就是遇到的难点问题。首先要建立一个正方向,如沿坐标轴的正方向为位移的方向,如果得出的是正值,说明位移方向与正方向相同;如果得出的是负值,说明位移方向与正方向相反。为了简化位移的表达,设定起点为坐标原点,那么就得出终点坐标就表示位移(数值表示位移大小,正负表示位移方向,即正号表示位移沿正方向,负号表示位移沿负方向,正负不能表示物体运动方向,只表示相对于起点位移的方向)。
讲完位移的物理意义、表达方式,这时需要一道题目来加深理解、消除疑问,书上例题就是一道很好的题目,同时学生通过第一次学习运动的计算题,学习描述运动图形的方法。最后就顺利成章的引入矢量与标量,了解哪些是矢量,哪些是标量,这两个量不但在意义上有不同,而且在计算方法上也有不同。
这节课还需要有课后的练习,不需要上交,其实课堂检查就可以,只要自觉都可以完成,也能了解学生学习的效果情况。
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