高中物理单元教学设计示例
                       一、单元设计
         
                  单元主题
                   匀变速直线运动规律（人教版《物理》必修第一册第二章
                   课时数
                   6
         
                  主要内容
                   1实验：探究小车速度随时间变化的规律
      2.勻变速直线运动的速度与时间的关系
      3.匀变速交线远动的位移与时间的关系
         
                  知识结构
                  
         
                  设计依据
                   1. 课标要求
      通过实验，探究匀变速直线运动的特点，能用公式、图像等方法描述匀变速直线运动，理解匀变速直线运动的规律，能运用其解决实际问题，体会科学思维中的抽象方法和物理问题研究中的极限方法。
      2. 教材分析
      上一章有关运动概念、图像、实验的学习为匀变速直线运动的研究奠定了基础。本单元内容在整个高中力学中具有基础性的地位。对于最简单的变速运动——匀变速直线运动的研究，为认识其他更复杂的运动——平抛运动、匀速圆周运动和简谐运动加速度的特点以及推导出动能定理的关系式创造条件。
      3. 学情分析
      知识基础：速度、位移、加速度等概念知识
      方法基础：对匀速直线运动的认知方法已经掌握，进一步迁移到匀变速直线运动，学生的形象思维基础较好，可以引领学生从图像出发，获得匀变速直线运动的规律。
         
                  单元目标
                   （分条简要陈述）
      1.通过学生实验探究，提升实验设计、信息处理、做出解释等探究能力，能够描述小车速度随时间变化的规律，体会实验在发现自然规律中的作用。
      2.理解匀变速直线运动的规律，能用公式法和图像法解决实际问题，体会抽象思维、形象思维、极限思维、等效思维、微元求和思维和逆向思维方法在物理问题研究与解决中的作用。
      3. 经历匀变速直线运动位移规律的探究过程，体验探究成功的乐趣，在探究中增长智慧。
         
                  教学策略
                   基于实验探究获得匀变速直线运动的速度图像，借助图像进行分析、推导、转化得到速度公式、位移公式和两个重要推论，然后学以致用。教学的主要策略是围绕图像做“文章”，数形转化，获得知识、训练思维、提升智慧。
         
                  课时规划
                   （根据单元目标进行课时规划）
                                                    主要内容
                                     课时数
                                     课型
                                     学业质量要求
                     
                                    1实验：探究小车速度随时间变化的规律
                                     1
                                     实验课
                                     经历“研究物体运动速度随时间变化规律”的探究过程，会用打点计时器来研究匀变速直线运动；会用列表法、图像法处理实验数据并分析运动特点等；体验在实验研究中获取数据，作出图像，分析图像，寻找规律的科学思维方法。
                     
                                    2.勻变速直线运动的速度与时间的关系
                                     2
                                     规律课
                                     通过实例，知道匀变速直线运动的v－t图像，认识匀变速直线运动的速度与时间的变化规律；认识匀变速直线运动的速度公式，并会用公式进行计算；知道匀变速直线运动和非匀变速直线运动的区别。
                     
                                    3.匀变速交线远动的位移与时间的关系
                                     2
                                     规律课
                                     了解匀变速直线运动位移公式的推导方法，认识匀变速直线运动的位移公式，理解其重要的推论公式，并会用公式进行计算。知道v－t图像中图线与横轴包围的“面积”表示位移。
                     
                                    习题课
                                     1
                                     习题课
                                     正确使用速度公式、位移公式以及重要推论来解决实际问题，掌握具体的思维方法。
                     
             
       
         
                     二、课时设计   
         
                  内容
                   3.匀变速交线远动的位移与时间的关系
                   位次
                   第_______  单元       第   ______课时
         
                  课时目标
                   （1）通过数与形的分析、转化，知道v-t图像与时间轴所围的面积表示位移，并能用“面积”推导出匀变速直线运动的位移公式。
      （2）认识匀变速直线运动的v-t图像和x-t图像的特点，并能够识图、作图和用图。
      （3）理解x＝v0t＋2(1)at2和v2－v0(2)＝2ax.的含义，能够利用公式和图像分析和解决生产、生活中的实际问题。
      （4）经历匀变速直线运动位移规律的探究过程，领悟数形结合、极限与估算等思想方法在物理学习中的应用，体验探究成功的乐趣，在探究中增长智慧。
         
                  设计思路
                   从匀速直线运动的位移公式入手，通过速度图像中的“面积”表示位移，初步认识数（公式）与形（图像）结合的思想，并把这种思想迁移到匀变速直线运动中的位移研究，师生共同分析、论证出其速度图像的“面积”也表示其位移，进而通过面积的计算导出位移公式，教学流程见下图。围绕着数形转化这条主线展开教学，进行物理思想方法的渗透，让学生领悟数形结合思想、估算思想、极限思想和微分、积分思想在物理研究与学习中的作用。
       
         
                  重点难点
                   重点：领悟数形结合等思想方法，掌握匀变速直线运动位移公式的应用。
      难点：认识匀变速直线运动速度图像中的面积表示位移。
         
                  教学过程
                   1. 导入
      问题1：如何表示匀速直线运动的位移与时间关系？
      小结：位移公式x=vt或v-t图像中图像与时间轴所围的面积，
      两者是统一的并可以相互转化。
       
      2. 新课教学
      问题2：对于匀变速直线运动，图像与时间轴所围的面积是否也可以表示相应的位移呢？
     
       
       
       
       
       
      小结：可以把整个匀变速直线运动的运动过程分成几个比较小的时间段，把每一小段时间内的匀变速运动粗略地看成是匀速直线运动
      问题3：现有一小车运动时通过纸带记录下的0,1,2，…，5几个位置的速度如下表。请用最简便的方法估算实验中小车从位置0到位置5的位移。
                                                    位置编号
                                     0
                                     1
                                     2
                                     3
                                     4
                                     5
                     
                                    时间t/s
                                     0
                                     0.1
                                     0.2
                                     0.3
                                     0.4
                                     0.5
                     
                                    速度v/(m.s-1)
                                     0.38
                                     0.63
                                     0.88
                                     1.11
                                     1.38
                                     1.62
                     
             
       引导学生按上述思路进行估算，可能会出现的答案：
       x＝0.38×0.1＋0.63×0.1＋0.88×0.1＋1.11×0.1＋1.38×0.1＝0.438（m）
      x＝0.63×0.1＋0.88×0.1＋1.11×0.1＋1.38×0.1＋1.62×0.1＝0.562(m)
      ……
       　小结：通过讨论强化学生对分割思想的认识，并能认知这样做的确会带来一定误差，但在时间间隔比较小、精确程度要求比较低的时候，可以这样估算。要提高估算的精确程度，可以将时间间隔取得更小，估算误差会更小。
      问题4：如何使小矩形的面积之和更接近图像与时间轴所围的面积？
      小结：匀变速直线运动的v-t 图像与时间轴所围的面积表示位移。
      问题5：如何利用匀变速直线运动的速度图像中的“面积”计算出位移的大小？
      由
      推得——位移公式
      讨论：（1）v0=0 (2)a=0时的位移公式。
      例1  已知某车做加速运动，加速度大小为1 m/s2，在12 s内位移为180 m，求车子刚开始加速时的初速度.
      解析：已知a=1m/s2,t=12s,x=184m,求v0
       根据位移公式得
      （m/s）
      点评：在应用位移公式求解时，一定要注意公式的矢量性问题。一般情况下，以初速度方向为正方向；当a、x与v0方向相同时为正值；当a、x与v0方向相反时为负值。代入公式求解时，与正方向相同的代入正值，与正方向相反的物理量应代入负值。
       
      思考：还可以做怎样 “形”的变化来求解面积？
      小矩形加上三角形（图5） 大矩形减去三角形（图6）  梯形或割补后的矩形（图7）
     
       
       
       
       
      小结：匀变速直线运动的位移与时间关系——三个表达式
     
     
       
      问题6：你能画出匀变速直线运动的x-t图像吗？从图像上你能发现什么？
      小结：匀变速直线运动的x-t图像是曲线，而运动轨迹是直线，图像不是轨迹。x-t图像的斜率表示速度的大小。
      问题7：还有其他方法计算图像的面积吗？
      变形成如图9所示，即可得到
      这是匀变速直线运动的速度-位移关系式
      例2  在高速公路上，有时会发生“追尾”事故——后面的汽车撞上前面的汽车．请分析一下，造成“追尾”事故的原因有哪些？我国高速公路的最高车速限制为120 km/h.设某人驾车正以最高时速沿平直高速公路行驶，该车刹车时产生的加速度大小为5 m/s2，司机的反应时间(从意识到应该刹车至操作刹车的时间)为0.6～0.7 s．请分析一下，应该如何计算行驶时的安全车距？
      解析：汽车运动情况如图所示，为确保安全行车，反应时间应取0.7 s计算．
     
       v0＝120 km/h≈33.3 m/s，在反应时间t1＝0.7 s内汽车做匀速直线运动的位移，即反应距离为x1＝v0t1＝33.3×0.7 m≈23.3 m；
      刹车后，汽车做匀减速运动，滑行时间为
      t2＝a(v1－v0)＝－5 m/s2(0－33.3 m/s)≈6.7 s，
      汽车刹车后滑行的位移，即刹车距离为
      x2＝v0t2＋2(1)at2(2)＝33.3 m/s×6.7 s＋2(1)×(－5) m/s2×(6.7 s)2≈110.9 m；
      汽车行驶的安全车距等于停车距离，即x＝x1＋x2＝23.3 m＋110.9 m＝134.2 m.
       
     
      问题8：你能利用图像计算出平均速度的大小吗？
      若把运动图像按照图10所示从中点（中间时刻）分割，则该点速度就是平均速度，其大小
     
      追问：相邻的两个相同时间内的位移之差是多少？
      小结：相邻的两个相同时间内的位移之差时个定值。
     
      例3从车站开出的汽车，做匀加速直线运动，走了12s时，发现还有乘客没上来，于是立即做匀减速运动至停车。汽车从开出到停止总共历时20s，行进了50 m。求汽车运行中的最大速度。
      解法一（公式法）：设最大速度为vm，由题意可列方程组
     
     
     
     
      解得vm=5m/s
      解法二（等效法）用平均速度来求解
      匀加速阶段和匀减速阶段平均速度相等，都等于，因此，整个运动过程中的平均速度等于，由平均速度公式得，
      解得vm=5m/s
      解法三（图像法），作出汽车运动全过程的v-t图像，如图11所示。v-t图线与t轴围成三角形的面积与位移等值，故
      ，所以m/
      思考：对于非匀变速直线运动的位移我们如何计算？
      3. 课堂小结
      1.所有运动的v-t 图像与时间轴所围的面积都表示位移。这是我们研究问题、解决问题的一个新思路——数形结合。
      2. 匀变速直线运动常用的位移公式：
     
                      （正向）             （反向）                （等效）
       
      3.匀变速直线运动的重要推论
      平均速度公式： 
      速度-位移关系式：
      逐差公式：
       
         
                   
       
       
       
       
      课时作业
                                                                 题号
                                     题型
                                     知识点
                                     能力要求
                                     难易度
                     
                                    简单
                                     中等
                                     较难
                     
                                    1
                                     选择题
                                     匀变速直线运动位移
                                     理解能力
                                     Y
                                      
                                      
                     
                                    2
                                     选择题
                                     速度位移公式
                                     分析能力
                                     Y
                                      
                                      
                     
                                    3
                                     选择题
                                     位移公式
                                     分析能力
                                     Y
                                      
                                      
                     
                                    4
                                     选择题
                                     速度位移公式
                                     分析能力
                                     Y
                                      
                                      
                     
                                    5
                                     选择题
                                     位移图像
                                     分析综合能力
                                      
                                     Y
                                      
                     
                                    6
                                     选择题
                                     位移公式
                                     分析能力
                                      
                                     Y
                                      
                     
                                    7
                                     选择题
                                     位移公式
                                     分析综合能力
                                      
                                     Y
                                      
                     
                                    8
                                     计算题
                                     图像识别、作图、用图
                                     理解能力
                                      
                                     Y
                                      
                     
                                    9
                                     计算题
                                     速度位移公式
                                     分析综合能力
                                      
                                     Y
                                      
                     
                                    10
                                     计算题
                                     位移规律（追及问题）
                                     分析综合能力
                                      
                                      
                                     Y
                     
             
                                                             预估完成时间_____50分钟________
      【具体题目】
      1．关于匀变速直线运动，下列说法正确的是(　D　)
      A．位移与时间的平方成正比
      B．位移总是随着时间的增加而增加
      C．加速度、速度、位移三者方向一致
      D．加速度、速度、位移的方向并不一定都相同
      2．某质点做直线运动，速度v与位移x的关系式为v2＝9＋2x(均为国际单位)．则质点2 s末的速度是(　A　)
      A．5 m/s　　　　　　　 B．3 m/s
      C．11 m/s D．10 m/s
      3.沿同一方向做匀加速直线运动的几个物体，比较它们在同一段时间内的位移的大小，其中位移最大的一定是(　D　)
      A．这段时间的加速度最大的物体
      B．这段时间的初速度最大的物体
      C．这段时间的末速度最大的物体
      D．这段时间的平均速度最大的物体
      4. 在一次交通事故中，警察测量出肇事车辆的刹车痕迹是20 m，设该车辆的刹车加速度大小是10 m/s2，该路段的限速为60 km/h.则该车(　B　)
      A．刹车所用的时间为1 s B．超速
      C．不超速 D．行驶速度为60 km/h
     
      5．(多选)a、b、c三个质点在一条直线上运动，它们的位移—时间图像如图所示，下列说法正确的是(　ABC　)
      A．在0～t3时间内，三个质点位移相同
      B．在0～t3时间内，质点c的路程比质点b的路程大
      C．质点a在t2时刻改变运动方向，质点c在t1时刻改变运动方向
      D．在t2～t3这段时间内，三个质点运动方向相同
      6．(多选)一个物体做初速度为零的匀加速直线运动，下列说法正确的是(　ACD　)
      A．第4 s内的平均速度大于4 s内的平均速度
      B．第4 s内的平均速度大于第4 s末的即时速度
      C．第4 s内的位移小于4 s内的位移
      D．第3 s末的速度等于第4 s初的速度
      7.在交警处理某次交通事故时，通过监控仪器扫描，输入计算机后得到汽车在水平路面上刹车过程中的位移随时间变化的规律为：x＝30t－3t2(x的单位是m，t的单位是s)．则该汽车在路面上留下的刹车痕迹长度为(　C　)
      A．25 m B．50 m
      C．75 m D．150 m
      8.物体由静止开始在水平面上行驶，0～6 s内的加速度随时间变化的图线如图所示．
      　
       (1)画出物体在0～6 s内的v ­t图线；
      (2)求在这6 s内物体的位移．
      9.高速公路给人们带来极大方便，但由于在高速公路上行驶的汽车速度很大，雾天曾出现过几十辆车追尾相撞的事故，造成极大的人身伤害和财产损失．现假设某条高速公路限制速度为120 km/h，某雾天的能见度(即观察者与能看见的最远目标间的距离)为37 m，汽车紧急制动的最大加速度大小为8 m/s2，制动时司机的反应时间(即司机发现状况到踩下刹车的时间，该时间内汽车仍然匀速运动0.6 s，求：
      (1)当汽车速度为120 km/h时，突然以8 m/s2的最大加速度紧急制动，从踩下刹车到汽车停止运动，汽车滑行的距离x；
      (2)在该雾天，为了安全，汽车行驶的最大速度v0.
      答案：(1)69.4 m　(2)20 m/s
      10.一辆货车以8 m/s的速度在平直铁路上运行，由于调度失误，在后面600 m处有一辆客车以72 km/h的速度向它靠近．客车司机发觉后立即合上制动器，但客车要滑行2 000 m才能停止．
      (1)客车滑行的加速度大小为多少？
      (2)通过计算判断两车是否会相撞．
      答案：(1)0.1 m/s2　(2) 会相撞