人教版普通高中教科書(shū)物理必修第一冊(cè)《第一章 運(yùn)動(dòng)的描述》章小結(jié)學(xué)情分析重難點(diǎn)分析

《第一章運(yùn)動(dòng)的描述》章小結(jié)：如何描述質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)？導(dǎo)語(yǔ)：本章我們學(xué)習(xí)了如何描述運(yùn)動(dòng)。根據(jù)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的定義，想要描述清楚物體的運(yùn)動(dòng)，需要解決以下幾個(gè)問(wèn)題：研究誰(shuí)？相對(duì)于誰(shuí)的運(yùn)動(dòng)？如何表示時(shí)間？如何表示地點(diǎn)？怎樣精確的描述物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？一、本章主要知識(shí)網(wǎng)絡(luò)梳理如下：從網(wǎng)絡(luò)圖可知，本章知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程體現(xiàn)了人類(lèi)對(duì)事物認(rèn)知的一般思路：現(xiàn)象→感知→粗略→精確→確定各物理量之間關(guān)系→研究事物的本質(zhì)屬性。（本章知識(shí)只限于對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述部分，后續(xù)部分將繼續(xù)完成）二、本單元知識(shí)網(wǎng)絡(luò)解讀：1.研究對(duì)象——質(zhì)點(diǎn)生活中做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的物體有各種各樣、不盡相同，研究和描述其運(yùn)動(dòng)十分困難。聰明的物理人創(chuàng)造了一個(gè)非常重要的研究方法——建立理想化模型，把研究對(duì)象的主要因素凸顯出來(lái)——質(zhì)量，把次要因素忽略掉——大小和形狀，這樣就建立了“質(zhì)點(diǎn)”這一理想化模型。2.描述運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)概念——參考系、坐標(biāo)系、時(shí)間、時(shí)刻、位移我們知道靜止是相對(duì)的，運(yùn)動(dòng)是絕對(duì)的。想要描述清楚物體做怎樣的運(yùn)動(dòng)，需要一個(gè)假定為不動(dòng)的參照物——參考系，這樣就可以確定物體是否運(yùn)動(dòng)、做怎樣的運(yùn)動(dòng)了。但這仍停留在現(xiàn)象感知、感性認(rèn)識(shí)的層面，還處在粗略的定性描述階段。為了定量描述物體運(yùn)動(dòng)，物理學(xué)家們選擇了用坐標(biāo)系這一數(shù)學(xué)工具來(lái)確定質(zhì)點(diǎn)的空間位置和位置變化（位移），類(lèi)比坐標(biāo)軸建立了時(shí)間軸來(lái)表示時(shí)間和時(shí)刻。這樣某個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述對(duì)應(yīng)時(shí)刻和該位置坐標(biāo)，某個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的描述對(duì)應(yīng)時(shí)間與位移。3.精確地描述運(yùn)動(dòng)的物理量——速度、加速度初中用路程和速率粗略地描述運(yùn)動(dòng)，高中借助數(shù)學(xué)工具實(shí)現(xiàn)了由粗略的定性描述向精確的定量表達(dá)的升級(jí)。用位移與所用時(shí)間的比值定義速度來(lái)描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢和方向，速度變化與所用時(shí)間的比值定義加速度來(lái)描述速度變化的快慢和方向。利用位移、速度、加速度來(lái)更加清晰、精確地描述運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)動(dòng)認(rèn)識(shí)由具體到抽象、由標(biāo)量到矢量的進(jìn)階。4.關(guān)注物理量的表達(dá)方式和跨學(xué)科概念路程、位移、速度、加速度的學(xué)習(xí)讓我們了解了對(duì)事物的認(rèn)識(shí)和研究可以從多角度進(jìn)行，其實(shí)物理量的表達(dá)方式也是多樣的，例如位移、速度、加速度這些物理量的表達(dá)方式有語(yǔ)言文字、公式符號(hào)、圖形圖像等，我們可以選用恰當(dāng)?shù)慕嵌群头绞綄?duì)不同的問(wèn)題進(jìn)行研究和描述。比值定義物理量的方法在高中物理學(xué)中將會(huì)經(jīng)常用到。其實(shí)在各個(gè)學(xué)科中，都會(huì)用到某個(gè)變化量與所對(duì)應(yīng)的另一個(gè)變化量的比值來(lái)描述事物變化的快慢，即變化率的概念，這一概念是更具有普遍性和實(shí)用性的跨學(xué)科大概念。5.重視體會(huì)本單元蘊(yùn)含的物理思想方法為了更精準(zhǔn)的描述物體某一位置、某一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)情況我們?cè)趯W(xué)習(xí)平均速度的基礎(chǔ)上，用極限思想方法定義了瞬時(shí)速度、瞬時(shí)加速度的概念。極限的思想方法是研究物理量瞬間變化和過(guò)程積累的基本思想方法，在后續(xù)的學(xué)習(xí)中將會(huì)進(jìn)一步拓展和應(yīng)用。本章不僅學(xué)習(xí)了如何定量、精準(zhǔn)的描述物體的運(yùn)動(dòng)，更重要的是體會(huì)這一過(guò)程中所蘊(yùn)含的物理學(xué)思想方法，如建構(gòu)質(zhì)點(diǎn)概念所用到的理想化模型的方法、比值定義物理量的方法、極限的思想方法等……這些思想方法會(huì)貫穿我們整個(gè)高中物理的學(xué)習(xí)，會(huì)影響我們?cè)趯W(xué)習(xí)、生活中處理問(wèn)題的思考方式，甚至?xí)绊懳覀兾磥?lái)的世界觀、人生觀和價(jià)值觀！《第一章運(yùn)動(dòng)的描述》學(xué)情分析學(xué)生剛剛開(kāi)啟高中的學(xué)習(xí)，對(duì)物理學(xué)科充滿好奇，本單元不但與學(xué)生的生活密切相關(guān)，學(xué)生有豐富的親身體驗(yàn)，而且學(xué)生經(jīng)過(guò)初中的學(xué)習(xí)，對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)有了較為理性的認(rèn)識(shí)，會(huì)用一些簡(jiǎn)單的方法描述機(jī)械運(yùn)動(dòng)。（一）認(rèn)知基礎(chǔ)學(xué)生對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)有較豐富的生活經(jīng)驗(yàn)，見(jiàn)過(guò)交通工具、人類(lèi)、動(dòng)物等機(jī)械運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，也親身經(jīng)歷過(guò)許多機(jī)械運(yùn)動(dòng)過(guò)程，有運(yùn)動(dòng)快慢、運(yùn)動(dòng)快慢變化的初步體驗(yàn)。學(xué)生會(huì)用路程、時(shí)間、速度等物理量粗略的描述運(yùn)動(dòng)，知道速度的大小可以表征運(yùn)動(dòng)的快慢，但不會(huì)精確定量地描述運(yùn)動(dòng)過(guò)程，同時(shí)缺乏對(duì)方向性描述的意識(shí)，不清楚標(biāo)量和矢量的區(qū)別。對(duì)于變速運(yùn)動(dòng)，學(xué)生會(huì)用“速度大”、“速度小”等粗略的描述，對(duì)速度變化有感知，但對(duì)其描述尚無(wú)任何經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于速度變化快慢理解起來(lái)就更加困難了。在生活概念中，學(xué)生對(duì)于“快、慢”的認(rèn)識(shí)是模糊的，有時(shí)表示運(yùn)動(dòng)的快慢，有時(shí)表示速度變化多少，有時(shí)表示速度變化快慢。對(duì)于速度變化的多少和快慢的認(rèn)識(shí)是模糊的。對(duì)于描述運(yùn)動(dòng)過(guò)程的時(shí)空關(guān)聯(lián)也是需要進(jìn)一步規(guī)范的。學(xué)生頭腦中尚未建立理想模型的觀點(diǎn)，更沒(méi)有形成將實(shí)際情景抽象成物理模型，并應(yīng)用模型解決問(wèn)題的思維方式，抽象概括能力也有待提高。學(xué)生在初中時(shí)，經(jīng)歷過(guò)一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，初步具備了科學(xué)探究的意識(shí)，敢于提出問(wèn)題，進(jìn)行猜想和假設(shè)，但在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獲取和處理信息以及基于證據(jù)推理論證得出結(jié)論等能力方面，與高中新課標(biāo)要求尚存在著比較大的差距。（二）學(xué)科前概念一些不規(guī)范的生活概念會(huì)與物理概念相混淆，如：時(shí)刻和時(shí)間間隔的概念混淆，速度和速率的概念混淆，平均速度與平均速率的概念混淆；平均速度和瞬時(shí)速度的概念混淆等。在學(xué)生頭腦中，對(duì)“速度”概念的內(nèi)涵理解是有局限性的、不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，例如：初中將“速度”定義為“路程與發(fā)生這段路程所用時(shí)間之比”；對(duì)于“速度”只知道有大小，對(duì)于它的方向性沒(méi)有任何概念等。學(xué)生對(duì)于“快”“慢”的理解限于運(yùn)動(dòng)的快慢，即速度的大小。而速度變化的快慢是生活中很難體驗(yàn)到的，因此加速度的概念在學(xué)生看來(lái)十分抽象，沒(méi)有生活體驗(yàn)，加之對(duì)于加速度產(chǎn)生原因尚不了解，會(huì)造成在學(xué)習(xí)加速度之前，憑主觀臆想生成很多前概念：例如“沒(méi)有速度就沒(méi)有加速度”、“加速度就是增加的速度”、“只有物體做速度增加的運(yùn)動(dòng)才有加速度”、“速度越大，加速度就越大”。這些錯(cuò)誤的前概念會(huì)對(duì)概念的內(nèi)涵的理解產(chǎn)生干擾。（三）認(rèn)知關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)“矢量”概念的理解存在困難。由于初中對(duì)于運(yùn)動(dòng)的描述是從路程和速率的視角，高中學(xué)習(xí)需要進(jìn)階到位置變化和速度，由于數(shù)學(xué)知識(shí)儲(chǔ)備不足，會(huì)對(duì)位移矢量和速度矢量理解及其運(yùn)算法則存在困難，盡管在本章已將其轉(zhuǎn)化為一維的代數(shù)運(yùn)算，部分學(xué)生仍會(huì)將其與標(biāo)量相混淆。在理解平均速度和平均加速度的定義時(shí)，由于學(xué)生認(rèn)知的局限性，對(duì)“某物理量（D）的變化率（）”意義的理解不能上升到是“描述該物理量變化的快慢”的高度。對(duì)于比值定義物理量的建構(gòu)概念方式也不太熟悉，容易將“變化率”與“變化量”相混淆,或者誤認(rèn)為“變化率”是由“變化量”來(lái)決定的。學(xué)生對(duì)“極限”思想方法比較陌生，不能獨(dú)立的利用極限的思想從“平均速度”過(guò)渡到“瞬時(shí)速度”，從“平均加速度”過(guò)渡到“瞬時(shí)加速度”。需要在教學(xué)中注意以多樣性的方式循序漸進(jìn)安排學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生在體驗(yàn)中逐步深入的理解這一重要的思想方法。《第一章運(yùn)動(dòng)的描述》教學(xué)目標(biāo)與重難點(diǎn)分析（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解建立質(zhì)點(diǎn)模型的抽象方法和質(zhì)點(diǎn)模型的適用條件，能在特定情境下采用建構(gòu)理想化模型的思想方法將物體抽象為質(zhì)點(diǎn)。2.能運(yùn)用比值定義的方法解釋說(shuō)明速度和加速度概念的建構(gòu)過(guò)程，知道速度和加速度的測(cè)量方法，能用極限的思想和抽象思維的方法理解并說(shuō)明平均速度和瞬時(shí)速度的區(qū)別與聯(lián)系。3.會(huì)做“測(cè)量做直線運(yùn)動(dòng)物體的瞬時(shí)速度”的實(shí)驗(yàn)，正確使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及其他器材進(jìn)行“探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)，能正確獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，會(huì)分析處理數(shù)據(jù)得出結(jié)果，能通過(guò)討論交流論證結(jié)果并進(jìn)行表達(dá)。4.通過(guò)類(lèi)比速度和加速度的定義過(guò)程理解變化率的概念，能用“變化率”的概念解釋生活中各種相似的問(wèn)題，能利用單位制量綱間的關(guān)系，分析對(duì)新物理量的推導(dǎo)過(guò)程是否正確。5.了解描述運(yùn)動(dòng)基本方式，能從定性與定量?jī)蓚€(gè)角度描述生活中的簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)，能利用v-t圖像描述物體的運(yùn)動(dòng)，分析v-t圖像判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況。（二）重點(diǎn)和難點(diǎn)及分析：質(zhì)點(diǎn)瞬時(shí)速度加速度1.結(jié)合教學(xué)內(nèi)容分析和學(xué)情分析可知，質(zhì)點(diǎn)模型是高中物理學(xué)提出的第一個(gè)理想化模型。建立理想化模型是突出研究對(duì)象的主要方面，忽略次要因素。這樣不僅將千差萬(wàn)別的運(yùn)動(dòng)物體簡(jiǎn)化成簡(jiǎn)單對(duì)象模型質(zhì)點(diǎn)，使描述和研究運(yùn)動(dòng)成為可能，同時(shí)為人們提供了把握事物的本質(zhì)的基本思路和方法。通過(guò)建構(gòu)質(zhì)點(diǎn)模型的過(guò)程讓學(xué)生體會(huì)建構(gòu)物理模型的必要性，了解建構(gòu)物理模型的思維方式，了解物理學(xué)研究中物理模型的特點(diǎn)，認(rèn)識(shí)到理想化模型是未來(lái)物理學(xué)乃至其他科學(xué)研究的基礎(chǔ)。質(zhì)點(diǎn)模型的建立承載重要的科學(xué)思想方法，且其具有一定抽象思維能力要求，故被確定為本單元的重點(diǎn)和難點(diǎn)。2.瞬時(shí)速度概念是科學(xué)定量地描述生活中物體運(yùn)動(dòng)的重要概念，內(nèi)容分析中已經(jīng)指出，瞬時(shí)速度概念的建立過(guò)程滲透著極限的思想方法，這思想方法在進(jìn)一步的物理學(xué)習(xí)中有著重要的意義。但是由于學(xué)生沒(méi)有極限的概念，又因其抽象水平較高，難以理解，所以確定為本單元重點(diǎn)和難點(diǎn)。3.加速度概念在力學(xué)體系中有著重要的意義：從機(jī)械運(yùn)動(dòng)描述的角度看，加速度是描述速度變化快慢的物理量，從動(dòng)力學(xué)的視角看，描述力對(duì)質(zhì)點(diǎn)作用效果的物理量。因此加速度概念的引入既是對(duì)運(yùn)動(dòng)描述的深入與精確，也建立了質(zhì)點(diǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)與受力的關(guān)聯(lián)，是發(fā)展學(xué)生力和運(yùn)動(dòng)的物理觀念的重要概念，因此是教學(xué)的重點(diǎn)，又由于高度抽象的特征和學(xué)生現(xiàn)有的抽象思維能力不足的矛盾使其同時(shí)成為教學(xué)的難點(diǎn)。趙凱華教授曾經(jīng)明確指出：“這是人類(lèi)史上最難建立的概念之一，也是每個(gè)初學(xué)物理的人最不容易正確掌握的概念”。因?yàn)榧铀俣雀拍钌婕笆噶孔兓亢妥兓剩@兩個(gè)概念對(duì)學(xué)生來(lái)講既是陌生的又是重要的，速度變化Δv為末速度和初速度的矢量差，學(xué)生對(duì)于矢量的認(rèn)識(shí)剛剛開(kāi)始，只知道矢量既有大小又有方向，對(duì)于矢量的運(yùn)算法則還不了解，矢量差的運(yùn)算存在困難。另外加速度是描述“速度”的“變化率”對(duì)學(xué)生也是難以理解的，速度概念已經(jīng)有些抽象，但學(xué)生對(duì)于速度快慢有一些生活經(jīng)驗(yàn)，而速度變化量無(wú)法直接觀察得到，速度變化快慢更是難以感知得到，加上學(xué)生現(xiàn)有的抽象思維能力水平較低，所以學(xué)習(xí)加速度存在很大困難。（三）重難點(diǎn)的突破策略：用認(rèn)知沖突的教學(xué)策略糾正錯(cuò)誤的前認(rèn)知，類(lèi)比的策略發(fā)展前認(rèn)知中有利的概念，基于真實(shí)多樣的物理情境，采取循序漸進(jìn)、實(shí)驗(yàn)、歸納、演繹等教學(xué)策略建構(gòu)新概念。1.通過(guò)設(shè)置問(wèn)題序列引導(dǎo)學(xué)生思考：當(dāng)時(shí)間逐漸縮短時(shí)，一個(gè)過(guò)程的平均速度越來(lái)越接近某個(gè)時(shí)刻（某個(gè)位置）對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度，培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理能力和抽象思維能力。2.通過(guò)光電門(mén)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，利用物體攜帶不同寬度的遮光片的方法，改變物體通過(guò)光電門(mén)的擋光時(shí)間，幫助學(xué)生理解在測(cè)量精度允許的范圍內(nèi)，擋光時(shí)間越短，測(cè)量得到的平均速度越接近瞬時(shí)速度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，歸納得出時(shí)間越來(lái)越短，平均速度越來(lái)越接近瞬時(shí)速度，幫助學(xué)生理解極限的思想方法，建構(gòu)具體情境和抽象概念之間的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生分析、歸納及推理能力。3.對(duì)于速度變化量的理解：首先通過(guò)大量的實(shí)例或視頻說(shuō)明速度是一個(gè)既有大小又有方向的物理量，讓學(xué)生體驗(yàn)速度的矢量性，理解大小不變而方向變化時(shí)速度也發(fā)生了變化。進(jìn)而對(duì)于速度的變化從方向不變大小增加開(kāi)始討論表達(dá)，到方向不變大小減小的情境，再到方向反向的情景，逐步深入理解矢量的一維運(yùn)算，在一維運(yùn)算的基礎(chǔ)上可以利用類(lèi)比位移矢量的方法,適當(dāng)從一維拓展到二維的速度變化進(jìn)行討論，讓學(xué)生逐步區(qū)分速度與速度變化兩個(gè)概念的不同，理解速度變化的大小和方向的物理意義。4.對(duì)于加速度概念的建構(gòu)流程如下：真實(shí)的問(wèn)題情境討論→加速度概念的物理意義→比值定義加速度→在具體情境中理解概念的內(nèi)涵（大小和方向的物理意義）→從圖像看加速度→拓展至跨學(xué)科概念“變化率”。具體過(guò)程是：首先以真實(shí)問(wèn)題情境為基礎(chǔ)展開(kāi)速度變化快慢的討論，讓學(xué)生體會(huì)加速度概念建構(gòu)的物理意義。具體建構(gòu)過(guò)程如下：在理解并會(huì)計(jì)算一維速度變化的基礎(chǔ)上，給出大量的具體情境討論在一維條件下速度變化不同所用時(shí)間相同；速度變化相同所用時(shí)間不同；速度變化和所用時(shí)間均不同的各種情景引導(dǎo)學(xué)生討論分析如何比較速度變化的快慢，并類(lèi)比速度概念的建立過(guò)程，建立加速度概念。利用實(shí)際情景利用對(duì)比的方法討論比較一維運(yùn)動(dòng)情況下加速度大小和方向的物理意義，然后在v-t圖像中討論加速度，最后在“科學(xué)漫步”中拓展至跨學(xué)科概念“變化率”。建議根據(jù)學(xué)生情況可適當(dāng)提出如果加速度與速度方向不共線，物體將如何運(yùn)動(dòng)？引發(fā)學(xué)生討論和思考拓展加速度概念外延，為后續(xù)學(xué)習(xí)埋下伏筆。《第一章運(yùn)動(dòng)的描述》學(xué)習(xí)過(guò)程（一）本單元的概念結(jié)構(gòu)圖如下在初中學(xué)習(xí)速度、路程基礎(chǔ)上進(jìn)一步學(xué)習(xí)質(zhì)點(diǎn)、參考系、位移、速度、加速度等概念，學(xué)習(xí)深入描述運(yùn)動(dòng)，拓展和深化機(jī)械運(yùn)動(dòng)這一核心概念。本單元概念是進(jìn)一步學(xué)習(xí)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)，也是今后學(xué)習(xí)更復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)，發(fā)展運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念的基礎(chǔ)。，在歸納抽象、概念建立、分析論證、邏輯推理、實(shí)驗(yàn)探究等思維能力與核心素養(yǎng)方面都實(shí)現(xiàn)了進(jìn)階。依據(jù)學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)情分析和教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)過(guò)程進(jìn)階圖如下。機(jī)械運(yùn)動(dòng)概念進(jìn)階圖（二）學(xué)習(xí)過(guò)程設(shè)計(jì)的說(shuō)明學(xué)習(xí)進(jìn)階層級(jí)設(shè)計(jì)及解讀：L1層級(jí)在對(duì)運(yùn)動(dòng)的感性認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上建立質(zhì)點(diǎn)模型、參考系兩個(gè)科學(xué)概念對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行定性與粗略的描述。由內(nèi)容分析和學(xué)情分析可知質(zhì)點(diǎn)模型是學(xué)生進(jìn)入高中后學(xué)習(xí)建立的第一個(gè)理想化模型,在質(zhì)點(diǎn)模型的建構(gòu)過(guò)程中要注重讓學(xué)生體會(huì)理想化模型建立的條件和過(guò)程，通過(guò)列舉大量的實(shí)例進(jìn)行分析，讓學(xué)生充分體會(huì)“抓住主要因素,忽略次要因素”的科學(xué)方法是抽象物理模型的重要手段。本層級(jí)對(duì)運(yùn)動(dòng)的描述從定性過(guò)度到定量，為了把物體在各個(gè)時(shí)刻的位置精確地描述出來(lái)，在參考系的基礎(chǔ)上建立恰當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系，利用數(shù)學(xué)的方法準(zhǔn)確描述物體各個(gè)時(shí)刻的位置。將位置與時(shí)刻兩個(gè)概念相對(duì)應(yīng)起來(lái)，讓學(xué)生體會(huì)利用數(shù)學(xué)工具定量描述事物的基本思路，同時(shí)了解如何從時(shí)空兩個(gè)維度對(duì)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的描述。L2層級(jí)上通過(guò)位置變化定義機(jī)械運(yùn)動(dòng)的概念，并定義位移的概念。從時(shí)間的積累效果和空間的位置變化兩個(gè)維度，學(xué)習(xí)和體會(huì)如何進(jìn)一步定量描述機(jī)械運(yùn)動(dòng)。位移是學(xué)生學(xué)習(xí)的第一個(gè)矢量概念，要通過(guò)大量的事實(shí)舉例讓學(xué)生真正體會(huì)到位移方向的物理意義，體會(huì)到位移的方向和大小在描述運(yùn)動(dòng)時(shí)同等重要，缺一不可。利用位移-時(shí)間圖像，將時(shí)空兩個(gè)維度的物理量更加直觀對(duì)應(yīng)起來(lái)，圖像的橫縱坐標(biāo)可以清晰地反映出位置隨時(shí)間的變化情況，在勻速直線運(yùn)動(dòng)的x-t圖像中討論位移與所對(duì)應(yīng)時(shí)間的比值的物理意義，進(jìn)而對(duì)非勻速直線運(yùn)動(dòng)分析討論圖像切線的斜率的意義，為從形象與抽象兩個(gè)角度理解速度概念做好鋪墊，也讓學(xué)生學(xué)會(huì)借助數(shù)學(xué)工具，簡(jiǎn)潔、直觀、精確地描述物理過(guò)程。同時(shí)滲透認(rèn)識(shí)事物視角如何從不變延伸至變化，從狀態(tài)拓展至過(guò)程。L3層級(jí)在大量事實(shí)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上經(jīng)歷比值定義速度概念的過(guò)程，體會(huì)速度概念如何定量描述物體運(yùn)動(dòng)的快慢和方向。分析討論速度概念的物理意義和內(nèi)涵，初步認(rèn)識(shí)“變化率”概念。借助位移-時(shí)間圖像，分析位移隨時(shí)間的“平均變化率”與“瞬時(shí)變化率”的區(qū)別，找到“平均變化率”與平均速度概念對(duì)應(yīng)，“瞬時(shí)變化率”與瞬時(shí)速度概念對(duì)應(yīng)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)挖掘圖像中的隱藏信息。從“平均速度”過(guò)渡到“瞬時(shí)速度”時(shí)，通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的無(wú)限分割，利用極限思想實(shí)現(xiàn)速度概念的進(jìn)階，理解瞬時(shí)速度概念如何精確描述某一時(shí)刻或某一位置的運(yùn)動(dòng)快慢，發(fā)展學(xué)生的推理論證和抽象思維能力。本層級(jí)學(xué)生經(jīng)歷“測(cè)量紙帶的平均速度和瞬時(shí)速度”的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)一步理解平均速度和瞬時(shí)速度概念，體會(huì)物理實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)科中重要地位，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，發(fā)展邏輯推理與抽象思維能力。L4層級(jí)在諸多實(shí)際情景中提出比較“誰(shuí)的速度變化的快”這樣的問(wèn)題，讓學(xué)生體會(huì)加速度概念建立的重要意義，進(jìn)而類(lèi)比速度概念的定義過(guò)程，利用比值定義物理量的方法定義加速度，更加精確地描述質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。在本層級(jí)在學(xué)生原有認(rèn)知基礎(chǔ)上，通過(guò)大量的實(shí)際情境討論深化速度概念的理解，建立和理解速度變化量概念，進(jìn)而提出速度變化率——加速度概念。將“矢量”、“比值定義法”、“圖像法”、“變化率”、“極限思想”等重要的概念和思想方法，再一次呈現(xiàn)并綜合應(yīng)用，在循序漸進(jìn)策略中讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)思想方法的內(nèi)化及邏輯推理和抽象概括能力的再次提升。在本層級(jí)通過(guò)“實(shí)驗(yàn)測(cè)量加速度的大小”這一分組實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，讓學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)原理討論，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)過(guò)程，處理和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以及誤差等學(xué)習(xí)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究能力，體會(huì)理論與科學(xué)實(shí)踐之間的聯(lián)系。L5層級(jí)是在定義速度、加速度概念基礎(chǔ)上，對(duì)跨學(xué)科概念“變化率”進(jìn)行拓展和應(yīng)用，使學(xué)生體會(huì)變化率不僅在描述運(yùn)動(dòng)的變化過(guò)程中起著非常重要的作用，在其他學(xué)科領(lǐng)域，也有重要的意義。本層級(jí)的設(shè)計(jì)是引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)用變化率概念來(lái)描述除運(yùn)動(dòng)以外的其他事物變化的快慢，讓學(xué)生體會(huì)到變化率作為跨學(xué)科概念的意義和價(jià)值，拓展學(xué)生對(duì)變化率概念的理解，幫助學(xué)生建構(gòu)跨學(xué)科知識(shí)體系和方法體系。（三）跨越層級(jí)的活動(dòng)設(shè)計(jì)【活動(dòng)一】感受位置變化與路程的區(qū)別任務(wù)情景：一位同學(xué)從公園的廣場(chǎng)上某一點(diǎn)O出發(fā)，向東走了40m，到達(dá)A點(diǎn)，然后向北走了30m，到達(dá)B點(diǎn)。任務(wù)一：請(qǐng)?jiān)诩埳显O(shè)計(jì)坐標(biāo)系，在坐標(biāo)系中標(biāo)出A、B兩點(diǎn)的位置；任務(wù)二：分別說(shuō)出第一個(gè)過(guò)程的位置變化、第二個(gè)過(guò)程的位置變化和全過(guò)程的位置變化?；顒?dòng)目的：讓學(xué)生鞏固L1層級(jí)上應(yīng)用坐標(biāo)系準(zhǔn)確描述質(zhì)點(diǎn)位置的方法，同時(shí)讓學(xué)生體驗(yàn)“位置變化”和“路程”的區(qū)別，幫助學(xué)生做好從L1層級(jí)向L2層級(jí)跨越的準(zhǔn)備。【活動(dòng)二】思考描述運(yùn)動(dòng)的快慢的方法任務(wù)情景：家住北京的小明計(jì)劃和家人一起去上海游玩，他能選擇三種出行方式：乘坐京滬高鐵