資源簡介

1.2 《位置 位移》課時教案
學(xué)科 物理 年級冊別 高一上冊 共1課時
教材 粵教版高中物理必修第一冊 授課類型 新授課 第1課時
教材分析
教材分析
本節(jié)內(nèi)容位于粵教版高中物理必修第一冊第一章第二節(jié)，是學(xué)生從初中物理向高中物理過渡的重要起點。教材通過引入“位置”與“位移”的概念，幫助學(xué)生建立對物體運動描述的初步認知，為后續(xù)學(xué)習(xí)速度、加速度等運動學(xué)概念打下基礎(chǔ)。內(nèi)容以生活實例為切入點，強調(diào)矢量與標量的區(qū)別，突出位移的矢量性，體現(xiàn)了物理學(xué)科從現(xiàn)象到本質(zhì)、從定性到定量的研究路徑。
學(xué)情分析
高一學(xué)生剛接觸高中物理，具備一定的初中物理基礎(chǔ)，對“位置”“路程”有初步感知，但對“位移”這一矢量概念理解尚淺。學(xué)生容易將位移與路程混淆，缺乏矢量思維。同時，高一學(xué)生正處于形象思維向抽象思維過渡階段，對坐標系的建立和方向的數(shù)學(xué)表達存在認知障礙。因此，教學(xué)中需借助情境探究和可視化手段，引導(dǎo)學(xué)生在真實問題中建構(gòu)位移的物理圖景，突破方向性與矢量性的理解難點。
課時教學(xué)目標
物理觀念
1. 能準確說出位置與位移的定義，理解位移是描述物體位置變化的物理量，具有大小和方向。
2. 能區(qū)分位移與路程，掌握位移的矢量性，理解其在直線運動中的正負表示方向。
科學(xué)思維
1. 能通過建立坐標系定量描述物體的位置，運用矢量圖示法表示位移，發(fā)展模型建構(gòu)與科學(xué)推理能力。
2. 能在具體情境中分析物體的運動路徑，判斷位移與路程的關(guān)系，提升邏輯分析與批判性思維能力。
科學(xué)探究
1. 能通過小組合作設(shè)計實驗方案，利用直尺、坐標紙等工具測量并記錄物體的位移，體驗科學(xué)探究過程。
2. 能在探究中提出問題、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論，并進行交流與反思。
科學(xué)態(tài)度與責任
1. 在探究活動中培養(yǎng)實事求是的科學(xué)態(tài)度，尊重實驗數(shù)據(jù)，勇于修正錯誤認知。
2. 認識到位移在交通導(dǎo)航、機器人路徑規(guī)劃等現(xiàn)代科技中的應(yīng)用價值，增強物理學(xué)習(xí)的社會責任感。
教學(xué)重點、難點
重點
1. 理解位移的概念，掌握其矢量性，能用坐標系定量描述物體的位置變化。
2. 區(qū)分位移與路程，理解二者在大小和方向上的本質(zhì)區(qū)別。
難點
1. 建立矢量思維，理解位移的方向性及其在坐標系中的正負表示。
2. 在復(fù)雜運動路徑中準確計算和表示位移，克服“路徑越長位移越大”的錯誤前概念。
教學(xué)方法與準備
教學(xué)方法
情境探究法、合作探究法、講授法、圖示法
教具準備
多媒體課件、激光筆、直尺、坐標紙、小車模型、磁性白板、矢量箭頭貼紙
教學(xué)環(huán)節(jié) 教師活動 學(xué)生活動
情境導(dǎo)入
【5分鐘】 一、創(chuàng)設(shè)真實情境，引發(fā)認知沖突。 （一）、播放視頻：外賣小哥的送餐路線。
教師播放一段3分鐘的短視頻：一位外賣小哥從餐廳出發(fā)，先向東騎行500米，再向北拐彎騎行300米到達小區(qū)門口，最后沿曲折小路騎行200米將餐送到客戶手中。視頻中標注了各段路徑長度和方向。
提問引導(dǎo)：這位小哥總共騎了多少米？他的位置變化了多少？如果用一條直線連接起點和終點，這條線有多長？方向如何？
學(xué)生討論后，教師追問：我們常說“兩點之間直線最短”，那他實際走的“路程”和他位置的“變化”是一回事嗎？
（二）、引入課題，明確學(xué)習(xí)任務(wù)。
教師總結(jié)：剛才大家提到的“總共騎了多少米”是路程，而“位置變化了多少”就是我們今天要學(xué)習(xí)的新概念——位移。它不僅有大小，還有方向。我們將通過這節(jié)課，學(xué)會如何科學(xué)地描述物體的位置變化。
板書課題：1.2 位置 位移
過渡語：古希臘哲學(xué)家芝諾曾提出“飛矢不動”的悖論，質(zhì)疑運動的真實性。而現(xiàn)代物理學(xué)正是通過精確描述位置的變化，揭開了運動的奧秘。今天，我們就從外賣小哥的故事出發(fā)，走進位移的世界。 1. 觀看視頻，思考教師提出的問題。
2. 小組討論路程與位置變化的區(qū)別。
3. 分享初步想法，提出疑問。
4. 明確本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標。
評價任務(wù) 能描述現(xiàn)象：☆☆☆
能提出問題：☆☆☆
能參與討論：☆☆☆
設(shè)計意圖 通過貼近生活的送餐情境，激發(fā)學(xué)生興趣，引發(fā)對“路程”與“位置變化”的認知沖突，自然引出位移概念。視頻直觀展示路徑與直線距離的差異，為后續(xù)區(qū)分位移與路程提供感性基礎(chǔ)，體現(xiàn)“從生活走向物理”的課程理念。
新知建構(gòu)
【15分鐘】 一、建立坐標系，定量描述位置。 （一）、回顧數(shù)學(xué)知識，引入坐標系。
教師提問：在數(shù)學(xué)中，我們?nèi)绾未_定平面上一個點的位置？引導(dǎo)學(xué)生回憶平面直角坐標系。
教師在白板上畫出坐標系，標出x軸和y軸，設(shè)定餐廳為原點O(0,0)。外賣小哥的起點為A點，終點為B點。
演示：從原點出發(fā)，向東500米到達點C(500,0)，再向北300米到達點D(500,300)，最后到達客戶所在的點B(500,300)——說明最后一段小路在小區(qū)內(nèi)，終點仍在D點正上方附近，簡化為B(520,310)。
強調(diào)：有了坐標系，我們就能用一對有序數(shù)(x,y)精確描述物體的位置，避免了“東邊”“北邊”等模糊表述。
（二）、定義位移，突出矢量性。
教師引導(dǎo)：現(xiàn)在我們要描述從起點A到終點B的位置變化。這條從A指向B的有向線段，就是位移。
在坐標系中畫出從A(0,0)到B(520,310)的箭頭，標注為“位移”。
講解：位移是一個矢量，既有大小，也有方向。大小是AB線段的長度，方向由A指向B。
計算位移大小：利用勾股定理，|AB| = √(520 + 310 ) ≈ 605米。方向可用與x軸的夾角θ表示，tanθ = 310/520 ≈ 0.596，θ ≈ 31°（東北方向）。
對比路程：總路程 = 500 + 300 + 200 = 1000米。顯然，位移大小（605米）小于路程（1000米）。
二、深化理解，區(qū)分位移與路程。 （一）、設(shè)計對比案例，強化概念辨析。
教師出示三個案例：
案例1：學(xué)生從家到學(xué)校，沿直線走800米。
案例2：學(xué)生從家出發(fā)，先到書店買書（向東300米），再到學(xué)校（向北400米）。
案例3：學(xué)生繞操場跑一圈回到起點，操場周長400米。
組織學(xué)生分組討論：三種情況下，位移和路程分別是多少？
教師巡視指導(dǎo)，提示學(xué)生畫出路徑圖，標出起點、終點和方向。
小組匯報后，教師總結(jié)：
- 案例1：位移 = 800米（方向家→學(xué)校），路程 = 800米，二者大小相等。
- 案例2：位移 = √(300 + 400 ) = 500米（方向東南），路程 = 700米，位移 < 路程。
- 案例3：位移 = 0（起點=終點），路程 = 400米，位移 ≠ 路程。
（二）、提煉核心結(jié)論，形成知識結(jié)構(gòu)。
教師板書：
位移：描述位置變化的物理量，矢量，有大小有方向，只與始末位置有關(guān)。
路程：運動軌跡的長度，標量，只有大小，與路徑有關(guān)。
強調(diào)：只有在單向直線運動中，位移大小才等于路程；其他情況下，位移大小 ≤ 路程。
過渡語：正如愛因斯坦所說：“不是所有能計算的東西都有價值，也不是所有有價值的東西都能被計算。”位移雖可量化，但它背后的方向性思維，才是物理學(xué)賦予我們的真正智慧。 1. 回憶坐標系知識，參與位置標注。
2. 觀察位移矢量圖，理解其大小與方向。
3. 分組討論三個案例，計算并比較位移與路程。
4. 總結(jié)位移與路程的區(qū)別，形成概念認知。
評價任務(wù) 能建立坐標：☆☆☆
能計算位移：☆☆☆
能區(qū)分概念：☆☆☆
設(shè)計意圖 通過坐標系的建立，實現(xiàn)從定性到定量的跨越，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)建模能力。通過外賣小哥和三個生活案例的對比分析，層層遞進地揭示位移的矢量本質(zhì)和與路程的本質(zhì)區(qū)別。講授與探究結(jié)合，既保證知識的系統(tǒng)性，又促進學(xué)生主動建構(gòu)，突破教學(xué)難點。
實驗探究
【12分鐘】 一、設(shè)計探究任務(wù)，明確操作要求。 （一）、布置探究活動：測量小車的位移。
教師發(fā)放實驗器材：每組一套（小車模型、直尺、坐標紙、記號筆）。
任務(wù)說明：請各小組在坐標紙上設(shè)定一個原點，讓小車從原點出發(fā)，沿任意路徑運動，最終停在某一位置。記錄起點、終點坐標，畫出運動軌跡，計算并畫出位移矢量。
提出具體要求：
1. 至少設(shè)計兩條不同路徑（如折線、曲線）到達同一終點；
2. 測量并記錄每段路徑長度（路程）；
3. 標注起點A和終點B的坐標；
4. 用箭頭畫出從A到B的位移，并標注大小和方向。
（二）、巡視指導(dǎo)，促進深度探究。
教師巡視各小組，重點關(guān)注：
- 是否正確使用坐標系確定位置；
- 是否混淆位移箭頭與運動軌跡；
- 是否理解位移只與始末位置有關(guān)，與路徑無關(guān)；
- 是否嘗試用正負號表示直線運動中的方向（如規(guī)定向東為正）。
對出現(xiàn)困難的小組進行個別指導(dǎo)，如提醒：“你們畫的這條彎曲的線是路程，而從起點直接指向終點的箭頭才是位移。”
鼓勵學(xué)生創(chuàng)新路徑設(shè)計，如“Z”字形、“回”字形等。
二、成果展示，交流評價。 （一）、小組匯報，展示探究成果。
邀請2-3個小組上臺展示他們的坐標紙，講解：
- 小車的運動路徑（路程）；
- 起點和終點坐標；
- 位移的大小和方向；
- 位移與路程的比較。
其他小組傾聽并提問，如：“如果你們換一條更遠的路，位移會變嗎？”
（二）、教師點評，深化概念理解。
教師肯定學(xué)生的探究成果，特別表揚能清晰區(qū)分軌跡與位移的小組。
強調(diào)：無論路徑多么復(fù)雜，只要起點和終點不變，位移就唯一確定。這正是位移作為狀態(tài)量的本質(zhì)特征。
補充說明：在直線運動中，我們常建立一維坐標系，用正負號表示方向。例如，規(guī)定向東為正方向，則向西的位移為負值。
過渡語：每一次實驗都是一次與自然的對話。你們用坐標紙畫出的不僅是位移，更是人類用數(shù)學(xué)語言解讀宇宙秩序的勇氣。 1. 領(lǐng)取器材，設(shè)計小車運動路徑。
2. 測量記錄數(shù)據(jù)，繪制軌跡與位移。
3. 計算位移大小，標注方向。
4. 上臺展示成果，參與交流評價。
評價任務(wù) 能設(shè)計路徑：☆☆☆
能測量記錄：☆☆☆
能表達位移：☆☆☆
設(shè)計意圖 通過動手實驗，讓學(xué)生在“做中學(xué)”，親身體驗位移的測量與表示過程，增強感性認識。小組合作培養(yǎng)協(xié)作能力，成果展示提升表達能力。教師通過巡視和點評，及時糾正錯誤，深化對位移矢量性和路徑無關(guān)性的理解，落實科學(xué)探究核心素養(yǎng)。
應(yīng)用拓展
【8分鐘】 一、聯(lián)系生活實際，拓展知識應(yīng)用。 （一）、分析交通導(dǎo)航中的位移思想。
教師展示手機導(dǎo)航截圖：從學(xué)校到火車站，導(dǎo)航顯示“最短路線”和“最快路線”。
提問：導(dǎo)航中的“距離”指的是路程還是位移？為什么“最短路線”不一定最快？
引導(dǎo)學(xué)生思考：導(dǎo)航系統(tǒng)實際上在同時優(yōu)化路程（距離）和時間（速度），而位移則是用戶最關(guān)心的“位置變化”結(jié)果。
舉例：無人機送貨、機器人自動導(dǎo)航，都是基于位移的矢量控制。
（二）、解決實際問題，提升遷移能力。
教師出示問題：一只螞蟻從一個邊長為4米的正方形房間的西南角出發(fā)，沿墻壁爬行，最終到達東北角。它可能的最短路程是多少？對應(yīng)的位移是多少？
學(xué)生獨立思考后回答：
- 最短路程：沿兩面墻爬行，4 + 4 = 8米；
- 位移：從西南角指向東北角，大小為√(4 + 4 ) = 4√2 ≈ 5.66米，方向東北。
追問：如果螞蟻從地面爬到天花板再到達東北角，位移變了嗎？
引導(dǎo)學(xué)生理解：只要起點和終點不變，無論三維空間如何運動，位移唯一確定。
二、課堂小結(jié)，升華物理思想。 （一）、回顧知識主線，構(gòu)建思維導(dǎo)圖。
教師帶領(lǐng)學(xué)生回顧：
位置 → 坐標系 → 位置變化 → 位移（矢量）→ 與路程的區(qū)別 → 應(yīng)用。
強調(diào)：位移是描述運動的起點，它教會我們：看問題不僅要關(guān)注“走了多遠”，更要關(guān)注“變了多少”，即變化的凈效果。
（二）、升華情感態(tài)度，激勵科學(xué)探索。
總結(jié)語：今天我們學(xué)習(xí)了位移，它不僅是物理量，更是一種思維方式——關(guān)注起點與終點的凈變化，忽略過程的曲折。這正如人生，重要的不是你經(jīng)歷了多少坎坷，而是你最終抵達了怎樣的高度。愿你們在今后的學(xué)習(xí)中，像位移一樣，目標明確，方向堅定，不斷超越自我！ 1. 觀察導(dǎo)航實例，思考位移應(yīng)用。
2. 解答螞蟻爬行問題，鞏固知識。
3. 參與課堂小結(jié)，梳理知識脈絡(luò)。
4. 感悟物理思想，提升學(xué)習(xí)動力。
評價任務(wù) 能解釋現(xiàn)象：☆☆☆
能解決問題：☆☆☆
能參與總結(jié)：☆☆☆
設(shè)計意圖 通過導(dǎo)航和螞蟻爬行等生活化問題，將物理知識與現(xiàn)代科技、日常經(jīng)驗緊密結(jié)合，體現(xiàn)“從物理走向社會”的理念。課堂總結(jié)不僅回顧知識，更上升到思維方法和人生哲理，激發(fā)學(xué)生的情感共鳴，培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責任，實現(xiàn)立德樹人的教育目標。
作業(yè)設(shè)計
一、基礎(chǔ)鞏固
1. 判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”：
（1）位移是標量，只有大小沒有方向。（ ）
（2）物體做直線運動時，位移的大小一定等于路程。（ ）
（3）位移的大小不可能大于路程。（ ）
（4）兩個物體位移相同，它們的路程一定相同。（ ）
2. 一輛汽車從A地出發(fā)，向北行駛30km到達B地，再向東行駛40km到達C地。求：
（1）汽車的總路程；
（2）汽車從A地到C地的位移大小和方向。
二、能力提升
3. 如圖，某人從O點出發(fā)，先向正東方向走40m到達A點，再向正北方向走30m到達B點，最后向正西方向走20m到達C點。建立平面直角坐標系，以O(shè)點為原點，正東為x軸正方向，正北為y軸正方向。
（1）寫出A、B、C三點的坐標；
（2）畫出該人的運動軌跡；
（3）畫出從O點到C點的位移矢量，并計算其大小。
三、實踐探究
4. 請用手機記錄一次你從家到學(xué)校的步行或騎行路線（可用地圖APP截圖）。估算總路程，并粗略標出起點和終點，嘗試畫出你的位移矢量。思考：為什么導(dǎo)航推薦的“最短路線”和“最快路線”不同？
【答案解析】
一、基礎(chǔ)鞏固
1. （1）× （2）× （3）√ （4）×
2. （1）總路程 = 30km + 40km = 70km
（2）位移大小 = √(30 + 40 ) = 50km，方向：東偏北θ，tanθ = 30/40 = 0.75，θ ≈ 36.9°
二、能力提升
3. （1）A(40,0)，B(40,30)，C(20,30)
（2）軌跡：O→A→B→C（折線）
（3）位移矢量從O(0,0)指向C(20,30)，大小 = √(20 + 30 ) = √1300 ≈ 36.06m
板書設(shè)計
1.2 位置 位移
【左側(cè)】
一、位置 → 坐標系 (x,y)
起點 A(0,0) → 終點 B(520,310)
二、位移（矢量）
定義：位置變化，有向線段
大小：|AB| = √(Δx + Δy )
方向：由起點指向終點
三、位移 vs 路程
位移：矢量，始末決定，直線距離
路程：標量，路徑?jīng)Q定，軌跡長度
關(guān)系：|位移| ≤ 路程
【右側(cè)】
圖示區(qū)：
坐標系 + 路徑曲線 + 位移箭頭（紅色）
教學(xué)反思
成功之處
1. 以“外賣小哥送餐”為主線情境貫穿始終，貼近生活，激發(fā)興趣，有效引發(fā)認知沖突，為位移概念的生成提供了真實載體。
2. 教學(xué)環(huán)節(jié)層層遞進，從情境感知到坐標建模，從概念辨析到實驗探究，符合學(xué)生認知規(guī)律，突出了位移的矢量性和路徑無關(guān)性。
3. 實驗探究環(huán)節(jié)設(shè)計合理，學(xué)生動手操作，親歷位移的測量與表示過程，科學(xué)探究素養(yǎng)得到有效培養(yǎng)。
不足之處
1. 部分學(xué)生在坐標系中確定方向時仍存在困難，特別是角度計算較為薄弱，需在后續(xù)教學(xué)中加強數(shù)學(xué)工具的融合。
2. 實驗時間略顯緊張，個別小組未能完成復(fù)雜路徑的設(shè)計，可考慮簡化任務(wù)或延長探究時間。
3. 對“位移正負表示方向”的拓展不夠深入，部分學(xué)生對一維矢量表示仍感抽象，需增加直線運動的專項練習(xí)。

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