2.3匀变速直线运动位移时间关系 教学设计-2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

中小学教育资源及组卷应用平台 2.3匀变速直线运动的位移与时间关系教学设计 一、核心素养目标 1.物理观念 （1）通过图像分析与推理，准确理解匀变速直线运动位移与时间的关系，能区分匀速与匀变速直线运动位移公式的本质差异。 （2）掌握匀变速直线运动的位移公式（x=v t+ at ）及推导过程，明确公式中各物理量的含义、矢量性及单位统一要求，能结合运动情境判断公式的适用条件。 （3）理解v-t图像中“面积表示位移”的物理意义，建立“公式—图像—运动情境”三者间的对应关系，深化对匀变速直线运动规律的系统性认识。 2.科学思维 （1）经历“匀速运动位移推导—匀变速运动位移猜想—微元法推导—实验验证”的思维过程，培养逻辑推理与科学论证能力，体会“化曲为直”的微元思想。 （2）能运用位移公式解决位移计算、时间求解、加速度推断等问题，掌握矢量运算中“正负号表示方向”的方法，提升模型建构与数学应用能力。 （3）通过分析v-t图像的面积含义，能利用图像解决复杂运动问题，培养数形结合的思维方式。 3.科学探究 （1）参与“探究匀变速直线运动位移与时间关系”实验，能自主操作打点计时器，规范处理纸带数据，通过计算位移与时间的关系验证位移公式，分析实验误差来源（如纸带摩擦、测量误差）并提出改进措施。 （2）在探究“v-t图像面积与位移关系”活动中，通过类比匀速运动规律，设计表格记录数据、绘制图像，归纳实验结论，培养科学探究的严谨性与创新性。 4.科学态度与社会责任 （1）通过了解微元法在物理学发展中的作用，体会科学家突破思维局限的创新精神，培养敢于质疑、实事求是的科学态度。 （2）结合匀变速直线运动在生活中的应用（如汽车刹车、高铁启动），认识物理学与生产生活的紧密联系，激发学习兴趣与应用意识。 （3）在实验操作与小组讨论中，培养合作交流能力，乐于分享探究成果，养成严谨务实的科学习惯。 二、教学重难点 1.教学重点 （1）匀变速直线运动位移公式（x=v t+ at ）的推导与理解，明确公式中各物理量的矢量性及正负号的意义。 （2）v-t图像中“面积表示位移”的物理意义及应用，能利用图像计算位移、分析运动过程。 （3）位移公式在实际问题中的应用，包括已知初速度、加速度、时间求位移，或已知位移等物理量求加速度、时间等。 2.教学难点 （1）微元法推导位移公式的思想理解，突破“匀变速运动速度变化导致位移无法直接用v-t计算”的思维障碍。 （2）位移公式中矢量性的把握，尤其是加速度与初速度方向相反时（如刹车问题）的公式应用，避免符号错误。 （3）复杂情境下的运动问题分析，如多阶段匀变速运动（先加速后匀速、先减速后反向加速）的位移计算。 三、教学环节 （一）情境导入：生活问题引发思考 1.展示两组生活情境：①视频“高铁从车站启动，30秒后速度达到30m/s”，提问“这30秒内高铁行驶的位移是多少？”；②图片“汽车紧急刹车，初速度20m/s，加速度大小5m/s ，2秒内滑行的距离是多少？”。 2.提出问题链：“对于匀速直线运动，我们可以用x=vt计算位移，那速度随时间变化的匀变速直线运动，位移该如何计算？”“能否利用我们学过的v-t图像解决这个问题？” 3.回顾旧知：引导学生回忆匀变速直线运动的速度公式（v=v +at）及v-t图像的物理意义（斜率表示加速度），明确“匀变速运动速度随时间均匀变化，无法直接用匀速运动公式计算位移”，引出课题———匀变速直线运动的位移与时间关系。 设计意图：通过生活中常见的匀变速运动情境制造认知冲突，激活学生已有知识储备，激发探究位移计算方法的兴趣，为新知学习铺垫。 （二）新知探究一：v-t图像与位移的关系 1.类比匀速运动：展示匀速直线运动的v-t图像（水平直线），引导学生回忆“图像与时间轴围成的矩形面 ... ...