本文由公众号哈一中物理临汾办公室友情提供，并略有编辑。 原作者为哈尔滨市第一中学物理教师林琪。
关于作者
林琪，哈尔滨市第一中学物理教研组组长，市级骨干教师，市教育研究院兼职教研员，市级优秀教师，市级优秀共产党员，优秀班主任，市级优秀班主任。哈尔滨一中首批最美老师、国家在线精品课程评审员。 出版教材多部，多篇省级论文获国家级奖励打点计时器的工作原理，多项省市级教育科研项目，获得多项国家实用新型和外观专利。
一、全章概述
本章主要运用图像和公式的方法从运动学的角度寻找匀变速直线运动的规律来解决实际问题。 研究变速运动，应该从最简单的变速运动开始。 匀变速直线运动是一种最简单的变速运动。 上一章学习的参考系和坐标系为确定匀速直线运动的位置和位移奠定了基础。 在上一章中，我们学习了时间、位移、速度和加速度的概念。 本章研究的是匀变直线运动这些物理量之间的定量关系； 在上一章中，我们学习了使用点计时器来测量速度。 本章研究的匀变速直线运动的特性是通过用点定时器测量物体速度的实验来实现的。 前一章的学习为本章奠定了全面的基础，本章是前一章概念和方法的具体应用。
本章的内容对于整个高中力学具有基础性的作用。 这是因为，作为最简单的变速运动，匀变速直线运动的学习为理解其他更复杂的运动创造了条件：只有理解了匀变速直线运动的规律，才能进一步学习平面运动的规律。投掷运动； 理解匀变速直线运动加速度的特性，有利于进一步理解匀速圆周运动和简谐振动的加速度特性； 掌握了匀速直线运动的位移与速度的关系，通过牛顿第二定律，我们可以进一步推导出动能定理的关系。
本章共有4篇课文，其知识线索可分为两部分： 第一部分是匀变直线运动及其规律的探索和学习（第1、2、3节），包括速度匀变速直线运动与时间、位移与时间、速度与位移的关系及相关基本方法； 第二部分是匀变直线运动应用的具体案例（第4节），包括自由落体运动及其加速度、定律，以及伽利略对此的杰出工作研究。
编者在编写本章教材时，注重通过整体设计培养学生的核心能力。
(1)物理概念。 本章物理概念的培养主要体现运动和相互作用概念中的运动部分，使学生形成运动有多种形式并有相应规律的概念，并用其解决实际问题。 机械运动有多种形式，如直线运动、曲线运动、匀速运动、变速运动等。最简单的变速运动是具有一定加速度的匀变速直线运动。 它有自己的法律。 其速度与时间的关系如图所示。 它可以直观地呈现打点计时器的工作原理，也可以用公式简洁地表达。 此外，还可以得到匀速直线运动的位移与时间、速度与位移的关系。 汽车在重物牵引下的运动和自由落体运动都是匀速变化。 直线运动的例子，生活中的汽车、火车的运动，航空航天中的飞机、飞船、探测器的运动等，都可以近似为匀变直线运动。 这些问题可以通过使用本章学到的规则来解决。 为加强对物质概念和运动概念的学习，教材在本章末尾特意增加了如下小标题：“世界是物质的，物质的运动有多种形式，如机械运动、热运动、电磁运动等。这些不同的“运动形式有不同的运动规律，我们将一一学习”，让学生从物理概念的角度理解所学的概念规律。
（二）科学思维本章主要强调抽象、一般思维和科学推理的学习。 教材在推导匀变速直线运动的位移与时间的定量关系的过程中，将整个过程分成匀速运动的小段，然后进行总结。 摘要分析、总结微元求和（微积分）方法，这是物理学中处理变化问题常用的方法。 教材详细介绍了伽利略在自由落体运动研究中如何运用逻辑推理指出问题、形成猜想，并在实验中加以验证。 在得出结论的过程中进行合理的推断，并在第49页提供旁注，帮助学生认识到科学推理在物理研究中的重要作用。
（3）在科学探究章节开头的学生小组实验“探索汽车速度随时间变化的规律”中，教材以一系列问题的形式逐步引导学生思考实验设计、物理量和设备的选择以及如何选择实验数据。 处理方法、如何看待数据模式等，从而训练他们设计实验计划和处理实验数据得出结论。
（四）科学的态度和责任。 本章重点引导学生主动思考问题，使他们能够主动参与到小车在重物作用下的运动模式的研究中。 要求真实记录实验数据。 教科书重点研究常见运动，例如物体的行踪。 历史的呈现不仅让学生了解科学研究的思想和方法，也让他们了解前人的科学精神，激发他们探索自然的内在动力。
由于修订后的课程标准中的公共必修部分比修订前增加了很多内容，编者对原教材的内容进行了重新整合，将本章节由原教材中的6节改为现在的4节，并对部分内容进行了一定的压缩。 以及差异化的柔性加工。 比如，将用极限思维寻找位移的原文部分放在“延伸学习”栏目，供有学习空间的同学使用； 原教材《匀变速直线运动的速度与单独一节《位移之间的关系》的内容仅在《匀速直线运动的位移与时间的关系》一节中作为推导公式使用。希望教师可以根据学生的实际情况对一些内容进行相应处理。
课程安排建议
第一节 实验：探究汽车速度随时间变化的规律 2课
第二节 匀变速直线运动速度与时间的关系 第2课
第三节 匀速直线运动的位移与时间的关系 2课
第 4 节 自由落体运动 2 课
2. 具体说明
（1）第1节让学生通过实验亲身探索匀变速直线运动的规律。 本章一开始并没有定义匀变直线运动。 相反，它首先要求学生在第 1 部分中进行这样的实验并画出速度。 - 时间图像，初步分析汽车速度的变化规律，既不需要汽车运动的加速度，也不需要建立匀变速直线运动的概念。 然后，第 2 节根据实验图像的分析解释了这种运动的本质。 特点，然后界定这类动作，可以避免过于学术化的定义，让学生先有具体探究的感性基础，有利于学生接受，容易从感性认识上升到理性认识。
实验中需要通过测量纸带上的计数点来计算瞬时速度。 这一点在上一章中已经作为重点进行了实践。 这里直接作为技能来使用。 本次实验的重点是“数据分析”部分，需要具备运用物理学的能力。 使用图像来描述实验数据并得出结论。 利用图像分析物理问题是高中物理中重要的数学方法之一。 该实验首次允许学生根据实验数据拟合曲线。 因此，在“数据分析”部分，首先引导学生在仅通过分析表格数据无法得出结论时考虑使用速度-时间图来进行学习。 并且在旁注中，解释了如何让曲线更加符合规律。 《Do It》以WPS电子表格软件为例，详细介绍如何使用计算机绘制速度时间图像。
（2）在第二节中，我们并不是简单地通过变形从加速度公式a=△v/△t推导出匀速直线运动的速度公式。 相反，我们通过分析上一节实验获得的图像逐渐发现了规律。 教材引导学生讨论：小车运动的速度-时间图是一条倾斜的直线。 它代表什么运动？ 根据学生在数学课上对线性函数的理解，结合加速度a=△v/△t的定义可以得出，这是一种加速度不随时间变化的匀变直线运动。
如果想用公式来描述，可以选择时间0（运动开始时间），将时间间隔Δt和速度变化量Δ的表达式代入加速度的定义，得到a=(v -v0)/(t-to )，该式中，v0和a不随时间变化。 不同的时刻t会对应不同的瞬时速度v。因此，可以得到v与t的关系，v=v0+at。 在此基础上，教材进一步让学生根据每一项的含义来理解关系式：匀变速直线运动的加速度a在数值上等于单位时间内速度的变化量，所以at是速度的变化量。在t时刻，加上运动开始的时间，speed的值就是t时刻的瞬时速度，
教材讨论了匀变速直线运动的速度与时间的关系，重点关注知识的获取过程，让学生经历实验研究获取数据→制作图像→分析图像→寻找规律→理解规律的过程。模式。 研究过程并不是简单问题上的简化，这对于刚进入高中的学生养成科学的思维习惯和良好的研究态度具有重要意义。
(3)第三节类比匀速直线运动的vt图像，介绍了通过-t图像求匀速直线运动位移的方法。 虽然这是从匀速直线运动的特殊例子类比得出的，但这种方法是通用的，在物理学中常用。 例如，用同样的方法来解决变力做功的问题。
历史上，将物体的位移与其在vt图像下的“面积”联系起来在伽利略和笛卡尔时代就已经被提上科学议程，但真正解决这个问题的是牛顿和莱布尼茨。 微积分发明后，如果说上一节得到了匀变速直线运动的速度公式，课本着重于获取知识的过程，处理的是一个“简单”的问题，那么这节中则是一个物理以简单化的方式呈现学生发展中极其深刻、有效的思维方法，有利于防止教学中知识点的“吞咽”和“应用”，而忽视了科学思维方法的培养。
（4）第四节“自由落体运动”一开始就提出了伽利略对亚里士多德落体理论的怀疑，并在《科学漫步》中详细介绍了伽利略研究自由落体运动的方法。 教材在介绍自由落体运动定律等物理学基础知识的同时，还恰当地、有选择性地介绍了这项重要研究的历史进程，解释了背景、如何提出问题、遇到了哪些困难、如何实现的。突破、经历过哪些曲折和争议等，让学生了解前人大师的科学精神、物理思想、研究方法，取其精髓，学习借鉴。 教材还通过“STS”栏目讲述“来自伽利略的科学与社会”问题，让学生了解科学与社会。 社会关系，从充满哲理的科学故事中吸收各方面的科学信息。
教科书还重点介绍如何使用手头的常用工具进行物理实验。 在“Do It”中，学生被要求使用手机测量自由落体的加速度。 练习中介绍了“频闪摄影”的方法。 这考虑到了学校使用的一些仪器。 大多数是生产部门专门为学校开发的，比如打点定时器，在生活中往往用不到。 频闪摄影的原理与点定时器相同，但它比点定时器更常用。 常用的频闪摄影方法中所使用的频闪仪对于学生来说并不容易获得，但是你可以用手机制作“频闪照片”，这为学生研究运动学相关课题提供了一个很好的工具。 应鼓励和引导学生利用这些常用工具进行物理实验研究，提高解决实际问题的能力，强化联系实际的意识。