高中物理新课程标准必修课建议学时分配 1 单元1 质点参考系与坐标系（1学时） 2 时间与位移（2学时） 单元3 运动速度的描述 速度（2学时） 4 实验：利用点计时器练习（2学时） 5 速度变化的描述 加速度（2学时） 1 质点参考系与坐标系 （1）教材分析 要描述物体的运动，首先要建立实际物体的物理模型，最简单的就是质点模型。由于运动的相对性，描述质点运动时必须明确选择参考系。为了准确定量地描述质点的运动，还必须建立坐标系。质点、参考系、坐标系是描述物体运动的基本知识。教材围绕这些内容逐步展开，最后介绍了全球卫星定位系统。本节的知识是学习后面内容的基础，也是整个力学的基础。 （2）粒子的教学粒子模型是高中物理中第一个提出的理想模型，我们对粒子概念的形成和粒子模型建立过程的教学要求是初步的，学生对科学的思维方法只要有一定的了解即可，要求不能太高。教材对建立粒子模型的思维过程有如下考虑：物理概念、物理规律是针对一定的物理模型而言的，建立物理模型的过程体现了科学的思维方法。粒子的概念当然重要，但更重要的是引导学生了解粒子概念的提出、分析以及建立粒子模型的过程；为此，教材举例说明准确描述物体的运动是非常困难的，并分析了困难的原因，逐步指出建立粒子概念的必要性，充分展现了物理研究的科学思维过程，让学生体会到什么是科学的思维方法。
教学中，应进一步为学生创设问题情景。例如，播放视频：鸟儿在飞翔、流水、瀑布、羽毛落下……详细描述物体的运动有什么难点？是否需要了解物体各部分运动的区别？演示羽毛的落下。教师引导学生讨论、总结点质点的概念，明确点质点概念的具体内容，什么情况下物体可以看作是点质点。同时，要明确建立物理模型是研究物理问题的基本方法。 （3）参考系与坐标系教学 学生在初中已经学习过参考物，教师可让学生举例说明同一物体相对于不同的参考物运动方式不同。教师应充分肯定学生所举的典型例子，并结合教材中的图1.1-4进行分析。然后教师应说明“参考物”的学名是“参考系”。坐标系的建立是教学的重点。 我们可以创设一个例子让学生思考。图1-1如图1-1所示，一辆汽车从天安门沿长安街驶向西单、南菜园，我们怎样描述汽车位置随时间的变化？图1-1让学生思考如何选取坐标轴和正方向？如何选取坐标原点？如何确定坐标轴上的刻度值？教师最后总结：对于质点的直线运动，一般选取质点的运动轨迹作为坐标轴，以质点运动的方向为坐标轴正方向，以质点通过坐标轴原点的时刻作为时间的起点。 (4)全球定位系统（GPS）的教学图1-2图1-2全球定位系统的应用越来越广泛，学生可以阅读教材，举例说明它的多种用途。
教材中没有介绍定位原理，教学中也没有对此作要求，而是要求学生理解图1.1-6显示屏上提供的信息。教材图1.1-6显示屏上北纬3955.451′、东经11623.504′是北京的经纬度，第一行的标题为267，其含义如图1-2所示。 2 时间与位移 （1）教材分析介绍了时间、时间间隔、距离、位移、矢量等描述质点运动概念的含义及区别。本节和上一节的内容为下面学习速度和加速度奠定了基础。学生很容易对时间和时间间隔、距离和位移的含义感到困惑，要注意让学生理解它们之间的区别。 （2）整体教学设计 本部分要求学生理解时间、时间间隔、距离、位移等概念的含义及区别。教师一一解释术语的效果不佳。可以考虑举例让学生分析讨论。例如：利用教材中图1.2-2从北京到重庆的路线，注明所用的交通工具，从列车时刻表上找出从北京出发的时间（时间）、中途经过各大站的时间（时间）、到达重庆的时间（时间）。可以让学生自己画出示意图，表示从家到学校的路线、经过各地的时间等。让学生结合例子分析时间、时间间隔、距离、位移等概念的含义，以及它们之间的联系和区别。最后教师总结。 （3）位移的教学 位移是有大小和方向的物理量，即用从起始位置指向终止位置的有向线段来表示位移。
让学生进一步理解质点位置的变化就是位移高中物理质点，根据位移可以确定质点新的位置。另外，位移是矢量，学生初次接触矢量语言自然会感到不适应。我们可以考虑充分利用有向线段表示矢量的直观、生动的特点，结合实际例子让学生对矢量合成定律有初步的认识。例如本节“思考与讨论”的内容也是教学的重要部分，但它并不要求矢量的教学一步到位，不告诉学生结论，而是让学生从一个例子出发去思考矢量合成定律。学生不一定能说出完整的定律，但一定会理解三个位移矢量组成三角形的关系，这就符合教学要求。因为矢量合成定律以后要接触更多的矢量后才会正式学习，所以这里只是起到一个前奏的作用。 （4）在“思考与讨论”栏中教学图1-3 图1-3用从起始位置到终止位置的有向线段表示位移。作为矢量与标量的一个重要区别，位移的加法不同于标量的加法，这是教学的重点，也是难点。为了帮助学生初步理解矢量加法不同于标量的加法，教材专门设置了“思考与讨论”栏，让学生通过思考讨论一个例题，体会到向北40m的位移加上向东30m的位移等于北偏东37度的位移50m。在学生画出相应的矢量图后，教师可引导学生拓展到其他情境高中物理质点，启发学生得出矢量加法是几何加法的结论。
注意这不是向量的全部教学，只是个前奏。向量的补充将在第三章交互中完成。 3.运动速度的描述 （1）教材分析 教材进一步讲解了如何用坐标和坐标的变化来表示质点的位置和位移，为速度概念的描述做准备。教材重点讲解速度，从平均速度开始，通过极限思维方法过渡到瞬时速度，讲解瞬时速度表示物体某一时刻的速度。教材最后讲解了速度的应用，特别是以“STS”栏的形式，从一个侧面说明了速度与社会发展的关系。 （2）用坐标变化表示位移 平均速度和瞬时速度都定义为位移与时间的比值。用坐标变化Δx来表示直线运动中质点的位移的方法很重要。 教材以汽车沿直线道路行驶为例，让学生通过思考和讨论，理解如何用Δx表示位移的大小和方向。在组织学生讨论总结时，教师要注意引导学生理清思维思路，如先选取质点运动的直线作为一维线性坐标系，确定坐标轴的原点和正方向，确定坐标轴的尺度。图1-4 质点在t时刻位于A点，坐标x=10m。质点在t时刻位于B点，坐标x=30m。质点的位移是一条有向线段AB，线段长度20m表示位移的大小，有向线段的方向表示位移的方向。=20m，Δx的绝对值表示位移AB的大小，Δx为正值表示位移AB的方向与x轴正方向相同。
根据学生的思考和讨论，我们还可以考虑设置如下问题，将讨论引向更深的层次： 粒子 t=80m 粒子 t=-20m，Δx 的绝对值表示位移 CD 的大小，Δx 为负值表示位移 CD 的方向与 x 轴正方向相反。 粒子 t=-30m 粒子 t=20m，Δx 的绝对值表示位移 EF 的大小，Δx 为正值表示位移 EF 的方向与 x 轴正方向相同。 粒子 t=-40m 粒子 t=-30m，Δx 的绝对值表示位移 GH 的大小，Δx 为负值表示位移 GH 的方向与 x 轴正方向相反。 （3）平均速度与瞬时速度的教学学生认为平均速度很好理解，有的学生误认为平均速度和初中学到的速度没什么区别。我们可以举例让学生注意到，初中对速度的定义是距离和时间的比值，是没有方向的。我们现在讲的平均速度是一个矢量，它的方向和位置的方向相同。一辆车在10s内向东行驶了120m，另一辆车在10s内向北行驶了120m，两辆车的平均速度相等，但是方向不同，所以它们的平均速度是不同的。教学实践表明，利用教材中的极限概念来引入瞬时速度是可行的。 教材在定义平均速度之后，进一步指出“为了使运动的描述更加准确，可以使Δt更小，运动速度的差别就会更小；Δt越小，描述越准确；如果很小，可以认为它代表物体的瞬时速度。”这样的处理，明确地体现了极限概念，目的是让学生进一步加深对科学思维方法的理解，但却避开了对极限的严格概念和计算，也没有引入“极限”一词。
为了加深学生对瞬时速度的理解，我们可以做如下演示实验。 图1-5 演示 如图1-5所示，让滑块沿倾斜的气垫导轨加速运动。在滑块上放上不同宽度的挡光板，分别为Δx厘米、3厘米、5厘米、10厘米。如果没有现成的挡光板，可以用硬纸板按要求的宽度制作。测量每个挡光板通过光电门所需的时间间隔Δt。挡光板越窄，Δt越小，对通过该位置的运动速度的描述就越准确。当Δt极小时，可以认为是瞬时速度。 （4）将STS思想融入速度教学 STS强调科学、技术与社会的互动关系，而不仅仅是科学在技术中的应用。教材本节在“STS”栏中专门设置了“速度与现代社会”一文。 介绍汽车速度的提高与城市发展的关系，讨论环境、资源等问题。当涉及到科学、技术和社会问题时，应启发学生思考这方面的问题，鼓励学生发表自己的看法。例如，在文章的最后，可以提出这样的问题：“交通速度是不是越快越好？”另外，针对课本上列出的常见速度表，学生可以补充一些有趣而重要的速度英语作文，如：0点钟时空气中的声音速度为3.310米/秒，大陆板块运动的速度约为10-9。（5）“说说看”栏教学：可以利用费曼所举的有趣例子，组织学生阅读、讨论，鼓励学生提出自己的想法。
教师引导学生认识到警察所说的超速是指瞬时速度，而女士是指在一段时间内行驶的距离和要行驶的距离。女士不理解瞬时速度。4实验：用点式计时器测速将实验教学与其他教学内容紧密结合起来的教学方法是本次实验教学的特色。虽然没有强制要求学生做的实验，但教材对《课程标准》中任何要求的实验都安排了实验，要求所有学生都完成这个实验。第一次实验课应该向学生介绍实验室的要求和安全注意事项。最好让学生在课前看完教材“学生实验”部分的内容，不要求看完整个实验，主要目的是让学生了解物理实验，了解物理实验的意义。 （一）实验目标 要求学生通过课本观察仪器并阅读《指导卡》，掌握用点计时器在纸带上记录时间和位移的技巧，并运用此技巧测定平均速度、画出vt图形。了解利用图形研究物理问题的方法。 （二）仪器设备 电磁点计时器（或火花计时器）；纸带；尺子，长度30cm以上，最好是透明塑料尺；学生电源，使用4~6V交流电压范围；导线。 （三）注意事项 将复写纸安装好，调整复写纸的位置。将纸带从复写纸盘下面穿过。 将计时器接上50Hz交流电源，从交流4V开始，观察振动盘的振动情况。若振动盘振幅较小，则将电压增加到6V。
然后拖动纸带打点。观察点是否清晰。打点完毕后应立即关掉电源（因为打点定时器是设计成间歇工作，避免线圈过热损坏）。如遇纸带打不出点或点颜色太浅的情况，纠正措施大致有三种：电源电压偏低（4V）时可适当调高；调整复写纸位置或更换复写纸；调整打点定时器。打点定时器的调整。如打不出点，首先检查压纸架位置是否抬高，妨碍了振动板，使振动针打不到纸带上。可将压纸架压下，恢复原位。这种情况一般是操作不当造成的。检查打点定时器是否正常工作的方法是将定时器接上4-6伏交流电源，将纸带穿过定时器，接通电源后观察振动针是否在纸带上打出痕迹。 如果没有标记，可能有两种情况。说明振动盘没有在共振状态下工作，可以松开螺丝，适当调整振动盘的位置，拧紧后观察振幅，达到或接近共振状态，即可正常工作。如果振动盘振动太多，仍然打不出点，则调整振针的位置，直到打出一个点为止。如果振针向下调整太久，打点针打点声音会太大，容易出现重点。调整时要小心。有的同学可能会误将打点定时器接到学生电源的直流电源上（非稳压电源），纸带上仍然打出点。这是因为直流输出的是频率为100Hz的单向脉动电流，会造成数据处理的错误。