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  • 物体的运动--教材分析及教学建议
  • 南京航空航天大学附属中学初中部 丁玉祥 210001
  • 作者:丁玉祥 来源: 时间:2009-8-20 10:27:21 阅读次 【
  • 一、本章在教材中的地位和作用

    本章是在学生探究声、光、热等简单现象后,引领学生进入丰富多彩的运动世界。主要探讨如何从物理学角度描述物体运动,探究直线运动的基本规律。通过本章学习,掌握测量长度、时间的基本技能和简单的误差知识,为正确进行其他物理量的测量提供可迁移的基础。本章“时间和长度的测量”是学生第二次接触到的基本物理量的测量(第一次接触的是温度计),除了会测量外,还要求会估测。另外,本章首次对物理计算提出了明确的要求,即“能用速度公式进行简单计算”,这为后续各章定量计算的学习和应用打下良好基础。

     

    二、本章内容框架

     

    三、本章教学要求的变化

     

    原教学大纲要求

    课程标准的相关要求

    标 准 内 容

    知识水平

    时间

    无明确的要求

    (有用钟表测平均速度)

    能根据日常经验或自然现象粗略估测时间

    会使用适当的工具测量时间

    理解

    独立操作

    长度测量

    会使用刻度尺测长度;

    知道测量结果由数值和单位组成;知道测量有误差,误差和错误有区别。

    能通过日常经验或物品粗略估测长度

    会使用适当的工具测量长度

    理解

    独立操作

    速度

    理解速度概念和公式

    能用速度描述物体的运动

    能用速度公式进行简单计算

    知道

    理解

    平均速度

    知道平均速度,会用尺钟测平均速度

    渗透在其他标准的要求中

    匀速直线运动

    知道匀速直线运动

    机械运动

    知道机械运动;知道运动和静止相对性

    知道世界处于不停地运动中

    能用实例解释机械运动及其相对性

    了解

    理解

    动能

    理解动能

    能用实例说明物体的动能

    理解★

     

     

    四、本章教材的编写特点

    1、关注人文背景,充分发掘图片的功能,积极融入情感教育,重视对学生进行人文精神的渗透和熏陶。本章的章首图配了李白“早发白帝城”诗画,展示了用古诗词描述顺水泛舟的运动,诗句生动形象,贴近生活,易于激发学生学习兴趣;同时本章中介绍了奥运会上竞速项目中国体育健儿为国争光的资料,易于激发学生的爱国情感。本章充分利用文学资源,注意对名篇佳句进行挖掘和收集,让学生归纳和分析出其中蕴涵的物体运动的规律,切实提高了学生文学鉴赏水平,突出了学科间的渗透和跨学科能力的培养以及人文精神的熏陶。如:百日沦西阿,素月出东岭。(晋  陶源明《杂诗十二首》);水急客舟疾,山花拂面香。(唐 李白  《秋蒲歌》);两岸青山两对出,孤帆一片日边来。(唐  李白  《望天门山》);满眼风波多闪烁,看山恰似走来迎。仔细看山山不动,是船行。(唐  无名氏 《浪淘沙》)。

     

    2、教材构思的知识逻辑线索注意从具体到抽象,特殊到一般。本章改变了从机械运动的定义、运动相对性开始的传统教材结构。充分考虑到学生的思维特点和认知规律,以学生身边运动的场景图片引入,从具体的长度、时间测量以及运动快慢比较出发,最后回到世界是运动的、运动是相对的、运动的物体具有能量等较为深刻的物理主题,培养学生从能量高度认识物体的一般运动。那么,本章的教材与传统教材结构的比较如下图:

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    3、以科学探究为主线,着重学生动手实践能力的培养。本章共设置了7个简易的学生能动手动脑的课堂探究活动。(如:“活动5.1  比较课桌的长、宽、高”、“活动5.2  观察刻度尺”、“活动5.3  用刻度尺测量纸张的厚度”、“活动5.4  学会使用秒表”、“活动5.5  比较纸片下落的快慢”、“活动5.6  测量纸片下落的速度”、“活动5.7  研究充水玻璃管中气泡运动规律”。)

     

    在“WWW”栏目中还安排了学生课外实践的数据估测、项目制作、社会调查、分析说理和信息处理等综合性活动,具有实践性、研究性、体验性的特点,易于培养了学生动手实践能力和科学探究的习惯。数据估测类,如“第一节  利用你的生物钟估测从校门步行到教师所用时间”、“第三节   唐朝大诗人李白根据北魏散文家郦道元的‘朝发白帝彩云间,暮宿江陵’的句子,写成了千古名句:‘朝辞白帝彩云间,千里江陵日还。’请估算出该船的平均速度。制作类,如“第二节   按图所示,用下列方法制作喷气‘火箭’……”;社会调查类,如第一节   调查市场上出售的成品服装和鞋子尺码的国家标准。通过对自己身体各部位的测量,搞清自己应购买哪种规格的上衣、衣裤和鞋子。” 说理分析类,第四节  在火车上,由于车厢的振动,很难写字,有人发明了在火车上写字的装置。试说明其道理。数据分析和处理类,如第三节   上海到南京的T722次特快列车运行时刻表如下:

    上海

    苏州

    常州

    南京

    到站时间

    09:39

    10:29

    11:47

    发车时间

    09:00

    09:43

    10:33

    里程/ km

    0

    84

    165

    303

     

    根据列车运行时刻表回答下列问题:

    (1)计算列车由上海驶向南京全程的平均速度。(2)列车在哪个路段运行得最快,在哪个路段运行最慢?

     

    4、重视物理图像的分析,着力培养学生应用数学工具解决实际(简单)问题的能力。本章以隐性渗透的方式,着力培养学生运用数学工具能力。引导学生初步利用“比值法”定义物理量,对物理公式测量、计算速度提出了要求,并通过例题来揭示物理计算与数学计算的异同,以此说明数学和物理实验是研究物理问题的重要工具。比如,在研究“充水玻璃管中气泡运动规律”的研究性实验中,要求学生能画出气泡运动路程与时间关系图线,并通过分析图线找出其中匀速直线运动的规律,并进一步巩固和强化前面几章中所强调的图像分析能力。

     

    5、密切联系学生日常生活实际与经验,使学生初步认识“科学、技术和社会”之间密切联系,培养学生学以致用的良好学习习惯。如本章安排了学生的到商场调查服装、了解鞋子的尺码标准,以提高购物的技能。引导学生会分析和读懂列车时刻表,以提高学生社会适应能力。在“WWW”和“生活肺锢矸社会”中要求学生用自己身体的“尺”和“生物钟”测量距离和时间,通过“有趣的人体尺度”告诉学生购袜子的小窍门,让学生初步体会到物理学是有趣,有用的。这既培养了学生动手能力,也提高了学生应用物理知识解决生活实际问题的能力。

     

    五、具体教学要求及评价建议

    本章与“大纲”最大的区别是,“标准”所强调的长度、时间的测量都是“能从日常经验或自然现象粗略估测”切入,即估测是本章的重点之一;速度的理解和计算、运动的相对性既是学生学习的重点,也是学习难点。而“活动7   研究充水玻璃管中气泡的运动规律”是实验操作的难点。

     

    1、能通过日常经验或物品粗略估测长度。会使用适当的工具测量长度。属于“理解”和“独立操作”水平层次。要求与教学大纲相同,只增加了“长度估测”的要求。

     

    评价示例:

     

    例1:世界上电子芯片的线宽在1微米左右,目前世界上最先进的电子芯片线宽以降到0.13微米,现在科学家正在研制纳米范围的电子芯片,数年后,有可能达到50纳米,合   米。“SARS”病毒的直径:约为       。(0.1微米=100纳米)

     

    例2:现有四种刻度尺,厘米直尺、毫米直尺、厘米卷尺、毫米卷尺。若小明同学家要制作窗帘,和配置窗户玻璃,你建议小明分别选用什么规格刻度尺窗框尺寸为宜?为什么?

     

     

     

     

     

     

     

    例3:小明发现同学在测物体长度时,有以下几种使用方式,试判断其中正确的是(  )

     

    例4:小华想估测以下三种不同尺寸的物体长度,请写出你的估测方案。方案说明要具体,如果量度得不是整数,余下的长度如何估计?

    (1)从家门口只需几分钟就能走到超市门口的路程。

    (2)普通窗台的长度。

     

    2、能根据日常经验或自然现象粗略估测时间。会使用适当的工具测量时间。属于“理解”和“独立操作”水平层次

     

    1、时间作为基本的物理量,人们生活中经常用到。原“大纲”未做专门要求,“标准”将其列入教学内容目标很有必要。而且对时间的估测要求比较高。而估测在生活中很有价值,学生应当要建立时间长短的基本概念。自然现象,如太阳位置、人体脉搏可以作为测时的参照。

     

    评价示例:

     

     

     

     

     

     

    1:如图是机械表、电子停表的事物照片,图中机械表短针刻度所标数字的单位是       ,长针所标数字的单位是     ,停表所表示的时间是       ;另外,图中电子停表所显示的数字为“0:00  02  01”,左起第一个数字所表示的时间单位是        ,第2、3表示的数字表示的时间单位是       ,此时电子停表的时间为          。

     

    例2:请你根据生活经验将以下活动所需的时间由长到短排列:

    A.     在操场做一套广播操  B.到隔壁教室向同学借一本书

    C.星期天去科学宫参观    D.眨一下眼睛

     

    例3:如图,现有秒表,一条长绳(至少2m)。在长绳一端系一个小铁块就做成了“单摆”。将绳拉紧,在竖直面内把小铁块拉到一定高度自由释放(绳与竖直方向的夹角50以内),测出它摆动一个来回所用时间。怎样能测得更准确?改变哪些因素可以改变摆摆动一次的时间?据此猜测摆的摆动一次时间可能与哪些因素有关?

     

     

     

     

     

     

     

     

    3、能用速度描述物体的运动。能用速度公式进行简单计算。

    分别属于“知道”和“理解”水平层次。学生理解单位时间有些困难,可以具体化为1s、1h,进而理解“单位时间”是为了比较物体运动的快慢而统一规定的相同时间;

    v=s/t,要求:能说明物理公式的含义,会变形,应用公式求s、t,对与速度的读法和写法要做规范化的训练。速度的简单计算仅限于v、s、t中三个求一,不要求思维难度大的相对运动及其他综合计算(如追击问题)。相对教学大纲,“计算要求”降低了要求。

    学生对于常见物体速度大小要能估测。

     

    评价示例:

    例1:探究物体运动快慢,可以将物体将要通过的路程分成若干段,再分别测量物体通过每段路程所需的时间。如图所示,将运动员跑步的路程分成长度相同的三段,由图中秒表可知运动员通过每段路程所需时间,从图中可见运动员在此运动过程中的速度是(  )

    A.不变    B.变大   C.变小     D.先减小后增大

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    例2:仔细观察图11.2-5 列车时刻表,完成下列要求:

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    1、计算列车从襄樊到丹江运行的平均速度;

    2、它与列车从朱坡到老河口运行的平均速度相比哪个大?

      

    例3:在北京与上海之间往返的T13次、T14次特快列车的运行时刻表,如图所示,请你仔细阅读时刻表,并回答下列问题:

    (1)这两车次中哪一车次是上海至北京的?

    (2)这两车全程的平均速度相等吗?为什么?

    (3)这两车次在北京与济南之间运行时的平均速度哪个大?

     

    例4:你教室内沿直线走一段路,试用你的“步尺”和你的“生物钟”估测一下你步行的平均速度。

     

    例5:如图所示,的交通标志牌,说明其表示的含义。若司机此时汽车的速度大小如速度计表示。

     

     

     

     

     

     

    (1)汽车再经过多长时间到达西大桥。

    (2)汽车是否超速?汽车最快到西大桥至少需多长时间?

     

    4、知道世界处于不停地运动中。能用实例解释机械运动及其相对性。

    前者属于“了解”层次。后者属于“理解”层次,与教学大纲对照,后者水平层次有所提高,但要求学生用生活实例解释,学生并不会感到困难,要注意学生语言的表述的准确性。并会选择参照物判断物体的运动情况。

    学生通过学习,应知道运动是宇宙中普遍现象,不动是观察者相对感觉。自然界除了机械运动、电磁运动外,还有像化学反应,生物细胞等微粒的生命运动。宏观的运动有彗星上百年造访地球,微观的运动有细胞生长、分裂、带电粒子的运动等,

     

    评价示例:

     

    例1:“小小竹排江中游,巍巍青山两岸走”。江中游是以    参照物,两岸走以  为参照物。我国1984年发射的第一颗地球同步卫星,同步卫星相对于        是静止,相对于    是运动的,它绕地球一圈需要约      h。

     

     

     

     

     

     

    例2:物理之美,无处不在。如图所示,为李白《早发白帝城》一诗的意境图,通过读这首诗,可以联系到我们学过的一些物理概念、现象或规律。请你写出其中一个。

    诗句:       ,跟这句诗相联系的物理知识:

     

    例3:据报道,1999年,深圳赛格广场工地上,有一幢高291.6m的大楼正在施工,17日下午3时许,一大片乌云飞快地飘过大楼上空,突然有人惊呼:“楼要倒了!”结果引起数千人惊叫狂奔,请你分析一下,造成上述判断失误的原因是什么?

     

    例4:如图所示的烟和小旗,关于甲、乙两车相对于房子的运动情况,则甲、乙小车的运动情况是怎样的?

     

     

     

     

     

     

     

    5、能用实例说明物体的动能。原“大纲”也属于“理解”,现“标准”仍属于“理解”水平。“标准”还将“动能和势能转化”的要求范围扩展到“能用实例说明机械能与其他形式的能的转化”,而教材中对此条“标准”要求没有体现。教材对此条“标准”要求的处理体现力度明显不够,其原因可能是对标准把握不到位造成的。因此,现阶段教学对学生要求到“能用生活中实例说明物体具有动能”即可。

     

    评价示例:

     

    例:试列举2个事例说明动能在生活中的应用。

     

    六、活动的指导及准备

    1、活动5.1   比较课桌的长、宽、高。

    设计目的:让学生通过亲身体验,知道要比较物体长度要建立一个标准。

    建议:

    突出开放性。引导学生目测课桌、凳椅长或高度,并记录大小,鼓励学生自主表达想法,再让学生体验感觉判断不可靠,进一步体会测量重要性。

     

    突出创造性。让学生充分想办法说明如何用自己确定的标准来比较长度。引导学生交流,比较结果,体会确定标准的重要性、必要性。另外,教材中介绍了微观粒子数量级,目的是强化对长度单位的认识。

     

    2、活动5.2   观察刻度尺。

    目的:观察和熟悉刻度尺,了解长度单位,归纳和体会刻度尺使用时的“三注意”。

    建议:利用刻度尺对身边的一些物体进行尝试性测量,会选择合适的测量工具,并将测量的结果记录在数据表格中。

    知道多次测量求平均值的方法可以减小误差。

    议一议:测量长度时,是否分度值越小越好?不妨借助制作窗帘和安装窗户玻璃的实例进行说明。

     

    拓展活动:

    例:现有两支相同的铅笔,一段已知直径的细铜丝,如何测出另一段未知直径的铁丝的直径大小。

     

    3、活动5.3  用刻度尺测量纸张的厚度。

    目的:了解测量长度的特殊方法——累积法(以多测少)。

    建议:本活动利用的是属于间接测量的方法,因为纸张的厚度小于刻度尺的分度值,所以应采用“以多测少”方法。即书的厚度H除以书的张数N。

    由于本活动时要进行估读,学生会发现每次读出的数据并一定相同。通过交流讨论,教师应引导学生认识到这种情况是正常的,不能据此断定哪次测量更准确,由此引入误差概念。让学生观察数据有时偏大、有时偏小,可以利用多次测量测平均值的方式,减小误差,但不能消除。在活动中要引导学生建立仔细观察,实事求是的科学态度,应纠正生造数据的做法。

     

    另外,可以补充化曲为直、滚轮法和平移法等特殊测量法。

     

    4、“活动5.4  学会使用秒表”。

    目的:要求学生能仔细观察生活中各种秒表表盘特点,熟悉并能读懂秒表说明书,掌握机械表记时方法。

    建议:没有秒表的学校可以用手表、电子表代替。

    拓展活动:胶卷盒滴水计时器。

      胶卷盒滴水计时器滴水时间间隔均匀,可用作运动小车上的计时装置。

    【制作方法】

      1).取一有盖的胶卷盒,在盖的中心处钻一小孔,插入一根内径1.6mm,外径4mm,长1.7cm的玻璃管(盒外露出1.1cm)。离盖8mm处开一直径1.8mm的侧孔。

      2).盒内注入适量的水,将盒盖盖严后把盒倒置,如图1.4-1所示,即成滴水计时器。

    【使用方法】

      先用秒表计出该计时器滴50滴水的时间T,则1/50 T即为相邻两滴水滴的时间间隔,然后缚于运动小车上作计时器使用。

     

    【参考资料】

      若一时找不到细玻璃管,可用人参蜂王浆盒内的小塑料吸管代替。关键是掌握好侧面小孔直径的大小,若直径过大,出水成线成不了点;直径过小,又不滴水;当小孔直径合适时,由侧孔内向上冒气泡,由下面的小塑料管均匀地向外滴水。

    例  闭上眼一会儿,同时用秒表记时,估测一下时间长短,睁开眼观察秒表,看看估测时间与实际用秒表记时之间的差别。

     

    5、“活动5.5  比较纸片下落的快慢”。

    目的:理解比较物体快慢的一般方法。

    建议:可以通过学生的生活经验,如奥运会游泳比赛中,裁判和观众比较物体运动快慢的方法,即裁判的方法是:看谁先到达终点,在相同距离里看运动时间的长短比较快慢;观众的方法是:看谁游在最前面,在相同时间内看物体运动路程的长短来比较快慢。

    通过类比,要求学生认识到:比较纸片下落快慢,每次要保持纸片在同一高度下落。即要控制变量。

    为了使纸下落的比较平稳,便于观察,可以将纸的两测都向上叠起一些。如图所示。

    (a)为纸对折一次而成;(b)为纸对折两次而成。

     

    活动评价:

     

    例1:日常生活中我们常用两种方法来比较物体运动的快慢,请借助图中短跑比赛来说明这两种方法。

     

     

     

     

     

    A图表明:                 ;

    B图表明:

     

    例2:一辆小汽车在合宁高速公路上行驶,车上的司机在车到如图所示的A处时,看了一下手表,如图甲所示,到了B处时,他又看了一下表,时间如图乙所示,则小汽车在A、B之间的平均速度是          km/h。


     

    6、“活动5.6  测量纸片下落的速度”。

    目的:训练学生测量纸片的运动速度,来加深对v=s/t的理解。

    建议:为了提高测量的准确度,需要多次测量,但要提醒学生每次测量时,要保持从相同高度释放纸片。

     

    活动拓展:

     

    例1:思考如何测出蚂蚁或蜗牛的爬行速度?如何测出河水的流速?如何测出火柴燃烧的速度?

     

    例2:现有停表、卷尺,设计实验方案测量电动小车的平均速度。

     

    7、“活动5.7  研究充水玻璃管中气泡运动规律”。

    目的:通过探究活动,认识匀速直线运动的特征;经历借助图像处理实验数据,寻找物理规律的过程。

    建议:玻璃管的长度为50~80cm,直径为1cm左右。为了测量气泡运动的路程,应在玻璃管的测量贴上标有刻度的纸条或在玻璃管上每隔10cm做一个标记,而且标记的起点距离管的底部最好远一点,这样的好处是,气泡运动比较稳定,用秒表记时方便。由于管中的水气泡的运动速度较快,可以用其他粘稠性液体替代,如机油、植物油等。这样测量气泡运动时间比较方便。为了延长观测时间,玻璃管尽量长些。水中的气泡可充入一点密度较大又带有颜色的气体,如二氧化氮气体。

     

    拓展活动:

     

    例1:如图所示,是一个骑自行车与一个跑步的人运动的路程随时间变化的图线,根据该图线能够获得的合理的信息是:

    信息1:两人是同时开始运动的;信息2:                 ;信息3:             。

     

     

     

     

     

    例2:如图所示,是一个物体通过路程随时间变化的图像,下列说法中错误的是( )

     

     

     

     

     

    A.物体运动10m时才开始计时   B.从计时起再经过2s,物体又前进了10m

    C.物体是做匀速直线运动        D.物体的速度越来越大

     

    8、关于变速直线运动。

    生活中匀速直线运动的物体是很少的。变速直线运动是一种常见的运动。我们可以把生活中一些运动近似看成匀速直线运动;即使物体做变速直线运动,在粗略研究其运动情况时,可把它看成是匀速直线运动,用平均速度来描述其运动快慢,使学生初步体验到,教材中渗透的物理学中常用的“理想模型方法”。而本节首先利用1991年刘易斯在世界田径锦标赛上100m短跑成绩数据记录分析,引导学生观察出相同的10m路内程,刘易斯运动的时间不等,即物体运动路程与时间不成正比,说明刘易斯的运动不是匀速直线运动。

     

    其次,通过下落苹果的频闪照片,说明照片中每次暴光时间相等,而苹果下落的路程逐渐增加,即速度越来越快,说明物体运动是一种变速直线运动。

     

    拓展活动:用滴水计时器测变速直线运动的速度。

     

    【制作方法】

      胶卷盒滴水计时器的制作方法见前面。

     

     

     

     

     

     

     

    【使用方法】 

    测变速直线运动的平均速度。增加砝码的数量,这时小车作变速(匀变速)直线运动。量出最初、中间和最后的相邻5个间隔的距离.由已知的时间间隔,算出每组的平均速度,然后再计算出小车在整个运动过程中的平均速度。

     

    评价示例:

     

    例1.如图是利用每秒闪光10次的照相机装置拍摄到的物体频闪照片,其中哪几个物体肯定不是做匀速直线运动?(    )

     

    例2.一辆小汽车在平直的水平公路上行驶,在这条公路上任意取如图所示的5段路程,并将小汽车通过的各段路程及对应的运动时间记录下来。据此判断,小汽车在这5段路程中做   运动,运动速度大小为      m/s。

     

     

    例3:下图分别描述小天鹅和小汽车的运动过程中速度的变化,则两者分别做什么运动?说出你判断的依据。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    9、关于“运动和静止相对性”的教学。

    运动和静止的相对性是学生本章学习的难点之一。应注意挖掘古典诗词中蕴涵的丰富的课程资源,通过引导学生分析和体会教材中蕴涵的物体运动相对性的知识。比如教材中选用晋朝葛洪在《抱扑子》中所述的“游云西行,而谓月之东驰。”,使学生认识到由于参照物选择不同,对于同一物体运动情况的描述会有所不同。这同时也增强了物理与语文的学科渗透和交叉,突出了对学生人文素养的培养。

     

    评价示例:

     

    例1:“刻舟求剑”是人人皆知的典故。如图所示,郑人之所以没有通过“刻舟”而求得“剑”,是由于他不懂得            的物理知识所致。

     

     

     

     

     

     

    例2:情景:如图所示,小华坐在甲火车某节车厢的窗旁。突然,小华发现窗外车道上的火车乙运动起来。

     

     

     

     

     

     

     

    (1)对于火车甲、乙可能运动状态提出你的猜测;

    (2)为了检验上述猜测是否正确,你将怎样做?

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