资源简介

1.2 《位置 位移》 课时教案
学科 物理 年级册别 高一上册 共1课时
教材 教科版高中物理必修第一册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容选自教科版高中物理必修第一册第一章第二节，是运动学的起始核心内容之一。教材从生活实例出发，引导学生认识描述物体位置需要建立坐标系，并引入位移这一矢量概念，区别于初中阶段的路程。本节为后续学习速度、加速度及匀变速直线运动打下基础，在整个力学体系中具有承上启下的关键作用。
学情分析
高一学生已具备初步的空间想象能力和数学中的坐标知识，但对“矢量”概念尚不熟悉，容易将位移与路程混淆。他们在生活中有丰富的运动体验，但缺乏科学描述运动的能力。部分学生在抽象思维和建模能力方面仍存在障碍。因此，教学中应通过真实情境激发兴趣，借助可视化手段帮助理解，设计探究活动促进概念建构，并通过对比辨析突破认知误区。
课时教学目标
物理观念
1. 理解位置的概念，能在不同坐标系中准确描述物体的位置；
2. 掌握位移的定义，能区分位移与路程，理解位移的矢量性。
科学思维
1. 能运用理想化模型（质点）和坐标系构建物理情境，提升建模能力；
2. 通过比较、归纳等方法，发展逻辑推理与抽象概括能力。
科学探究
1. 能设计简单的实验方案测量物体的位移，选择合适的工具进行数据记录；
2. 在小组合作中完成路径绘制与位移计算，体验探究过程。
科学态度与责任
1. 养成实事求是的科学态度，在实验中尊重数据、严谨操作；
2. 意识到精确描述运动在交通导航、航天测控等领域的重要价值。
教学重点、难点
重点
1. 位移的概念及其矢量性；
2. 坐标系在描述位置中的应用。
难点
1. 位移与路程的本质区别；
2. 用矢量语言描述直线运动中的位置变化。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、合作探究法、讲授法
教具准备
多媒体课件、激光笔、直尺、白板、磁贴小车、坐标纸、卷尺
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入：迷路的小车
【5分钟】 一、创设真实问题情境，引发认知冲突 （一）、演示实验：寻找移动的小车
教师在教室前方的地面上设置一条带有刻度的直线轨道（可用胶带标记0cm、50cm、100cm等），并将一个红色磁贴小车置于起点0cm处。先向学生展示小车初始位置：“现在小车位于0厘米处。”然后让小车沿轨道前进至80厘米处停下，再倒退回30厘米处。“请问，现在小车在哪里？”
多数学生会回答：“在30厘米处。”教师追问：“那它刚才走了多远？”有学生答：“先走了80厘米，又退了50厘米，一共走了130厘米。”此时教师提出关键问题：“如果我只告诉你它最终停在30厘米处，你能知道它是从哪里来的吗？它走过的总长度是多少？”引导学生发现仅靠终点位置无法还原运动过程。
（二）、引出课题，明确学习任务
教师总结道：“我们每天都在移动，但从科学角度描述‘你在哪里’和‘你走了多远’其实是两个不同的问题。今天我们就来学习如何精准地描述物体的位置和它的位置变化——这就是我们要研究的‘位移’。”板书课题《1.2 位置 位移》，并强调：“我们将学会像科学家一样思考：不是凭感觉，而是用数字和方向说话。” 1. 观察小车运动轨迹
2. 回答小车当前位置
3. 计算小车行走总长
4. 思考位置与路径的关系
评价任务 位置判断：☆☆☆
路径计算：☆☆☆
问题意识：☆☆☆
设计意图 通过直观的实物演示创设“迷路”情境，激发学生探究欲望；利用“终点位置相同但路径不同”的矛盾引发认知冲突，使学生意识到仅用位置不足以描述运动全过程，从而自然引出“位移”概念的学习必要性，体现“从生活走向物理”的课程理念。
新知建构：坐标定位
【10分钟】 一、建立坐标系，精确定位物体 （一）、回顾旧知，引入坐标思想
教师提问：“我们在数学课上学过数轴，谁能说说数轴有什么特点？”引导学生回忆数轴具有原点、正方向和单位长度三大要素。接着教师指出：“在物理学中，我们也借用这种思想来描述物体的位置。只要选定一个参考点作为原点，规定一个正方向，并确定单位长度，就可以构成一条直线坐标系。”
教师以刚才的小车轨道为例，在黑板上画出一条带箭头的直线，标注O点为原点（0cm），向右为正方向，每10cm为一个单位长度。然后请一名学生上台指出小车在80cm和30cm时的具体坐标值，分别是x=+80cm和x=+30cm。
（二）、拓展空间，理解二维定位
教师进一步设问：“如果我们是在操场上找一个人，只说他在‘向东100米’够吗？为什么？”引导学生认识到平面内需要两个坐标才能确定位置。教师展示校园平面图，设定校门口为原点，东西方向为x轴，南北方向为y轴，举例说明：“张老师现在在(50, 30)的位置，意味着他距离校门向东50米、向北30米。”
教师强调：“无论是直线还是平面，建立坐标系的核心目的是把‘在哪里’这个问题转化为一组有序的数字——坐标。这正是物理学中‘量化’思想的体现。” 1. 回忆数轴三要素
2. 在坐标中标注位置
3. 理解二维坐标的含义
4. 参与课堂互动问答
评价任务 坐标识别：☆☆☆
方向判断：☆☆☆
建模意识：☆☆☆
设计意图 由熟悉的数学知识迁移到物理建模，降低学习门槛；通过从一维到二维的情境延伸，帮助学生建立空间定位的整体认知；强调坐标系的三大要素，培养学生科学建模的基本素养，为后续矢量表示奠定基础。
核心突破：位移登场
【12分钟】 一、对比路径，揭示位移本质 （一）、分组实验：描绘运动轨迹
将学生分为若干小组，每组发放一张坐标纸、一支铅笔和一把直尺。教师布置任务：“请各组模拟小车的运动：从A点(-40cm, 0)出发，先沿直线走到B点(+60cm, 0)，再返回到C点(+10cm, 0)。请你们在坐标纸上画出这条路径，并分别计算：① 整个过程中走过的总路程；② 初始位置与最终位置之间的直线距离。”
学生动手绘图并计算，教师巡视指导，提醒注意单位统一和方向标注。待大部分小组完成后，请一组代表展示成果：总路程为|60 - (-40)| + |60 - 10| = 100cm + 50cm = 150cm；而起点A到终点C的距离为|10 - (-40)| = 50cm。
（二）、提炼概念，定义位移
教师抓住这一差异进行讲解：“同学们发现了没有？你们走过的所有弯路加起来是150厘米，但从起点直接飞到终点只需要50厘米。物理学中，我们把后者称为‘位移’——即从初位置指向末位置的有向线段。”
教师在黑板上画出从A到C的带箭头线段，标注为Δx = x_C - x_A = 10cm - (-40cm) = +50cm，强调：“这个+50cm不仅表示大小，正号还表示方向与坐标轴正方向一致。这就是位移的矢量性！”
接着教师列出表格对比：
- 路程：只有大小，无方向，是标量，与路径有关；
- 位移：既有大小又有方向，是矢量，只与始末位置有关。
并通过反例说明：“即使你绕地球一圈回到原点，你的位移是零，但你走了四万公里！” 1. 小组合作绘制路径
2. 计算总路程与位移
3. 展示结果并解释差异
4. 理解位移的矢量特性
评价任务 实验操作：☆☆☆
数据分析：☆☆☆
概念辨析：☆☆☆
设计意图 通过动手实验让学生亲历“发现问题—收集数据—分析比较”的完整探究过程；利用具体数值对比凸显路程与位移的本质区别；通过教师精准的语言表述和图示，帮助学生构建“位移是矢量”的核心观念，突破教学难点。
深化理解：矢量之旅
【10分钟】 一、走进矢量世界，掌握表达方式 （一）、类比迁移，理解矢量特征
教师提问：“在生活中有没有类似‘既有大小又有方向’的事物？”引导学生说出风速、力、速度等例子。接着教师播放一段台风路径动画，指出气象台发布的“风力8级，东北风”就是一个典型的矢量描述——8级是大小，东北方向是方向。
教师强调：“在物理学中，很多重要物理量都是矢量。它们不能简单相加减，必须考虑方向。比如，向东走5米再向西走3米，净效果是向东2米，而不是8米。”
（二）、规范表达，书写位移公式
教师在黑板上演示标准表达：
设初位置坐标为x ，末位置坐标为x ，则位移Δx = x - x 。
举例说明：
若x = -20cm，x = +70cm，则Δx = 70cm - (-20cm) = +90cm，表示位移大小为90厘米，方向沿x轴正方向；
若x = +50cm，x = -10cm，则Δx = -10cm - 50cm = -60cm，负号表示方向与正方向相反。
教师特别提醒：“位移的正负不代表‘好坏’或‘多少’，只代表方向！这是初学者最容易误解的地方。”
随后组织快速抢答游戏：给出几组初末位置坐标，请学生口算位移并说明方向，如x =0, x =-30cm → Δx=-30cm；x =+40cm, x =+10cm → Δx=-30cm。 1. 举例生活中的矢量
2. 学习位移计算公式
3. 参与抢答练习
4. 理解正负号的物理意义
评价任务 矢量识别：☆☆☆
公式应用：☆☆☆
方向判断：☆☆☆
设计意图 通过生活实例强化矢量概念的普遍性和实用性；规范位移的数学表达，培养学生使用科学语言的习惯；通过即时反馈的抢答活动检测学习效果，增强课堂活力，巩固对“正负表方向”这一易错点的理解。
课堂总结：升华认知
【5分钟】 一、结构化回顾，激励未来探索 （一）、梳理主线，形成知识网络
教师带领学生共同回顾整节课的知识脉络：“今天我们经历了一场‘从模糊到精确’的科学之旅。一开始我们只能粗略地说‘小车在那里’，但现在我们可以用坐标精确定位；过去我们只知道‘走了多远’，现在我们学会了用‘位移’来描述真正的位置变化。我们不仅掌握了两个新概念，更重要的是掌握了一种思维方式——用数学工具描述物理世界。”
教师在黑板上构建板书框架，强调：“位置靠坐标，变化看位移；路程看痕迹，位移看始终；数量分两类，标量与矢量——这是我们今天收获的智慧结晶。”
（二）、哲理升华，连接现实生活
教师深情总结：“人生何尝不是如此？有些人一生忙碌奔波，走了很远的路，却始终未能抵达心中的目的地；而有些人目标坚定，哪怕起点遥远，也能一步步靠近梦想。位移告诉我们：重要的不是你经历了什么，而是你最终成为了谁。愿你们在未来的学习和生活中，都能找准自己的‘坐标原点’，明确前进的‘正方向’，用最小的‘路径损耗’，实现最大的人生‘位移’！” 1. 跟随教师回顾要点
2. 理解知识内在联系
3. 感悟物理与人生的关联
4. 树立科学思维意识
评价任务 知识梳理：☆☆☆
思想感悟：☆☆☆
情感共鸣：☆☆☆
设计意图 采用“结构化+升华式”双重复合总结，既帮助学生系统整合知识，又赋予物理概念人文内涵；引用富有哲理的比喻，激发学生的情感认同，实现知识传授与价值引领的有机统一，体现“立德树人”的根本任务。
作业设计
一、基础巩固题
1. 描述下列情境中物体的位置（建立适当的坐标系）：
（1）你在学校操场跑步，起点为国旗杆，向东为正方向，你跑了150米后停下，你的位置坐标是多少？
（2）一架飞机从成都（设为原点）起飞，先向北飞行800km，再向东飞行600km，求其最终位置的坐标。
2. 判断下列说法是否正确，错误的请改正：
（1）位移的大小总是等于路程。
（2）物体做直线运动时，位移的大小可能小于路程。
（3）位移为负值，说明物体向负方向运动。
（4）两物体位移相同，则它们的运动路径一定相同。
二、能力提升题
3. 小明从家出发去学校，先向东走了400m，再向北走了300m到达学校。若以家为坐标原点，东为x轴正方向，北为y轴正方向：
（1）画出运动轨迹示意图，并标出起点、终点和路径；
（2）计算小明走过的总路程；
（3）求小明从家到学校的位移大小和方向（可用与x轴夹角表示）。
三、实践拓展题
4. 使用手机地图APP规划一次出行路线（如从家到超市），记录：
（1）实际行驶的路程（由导航提供）；
（2）起点与终点之间的直线距离（可估算或查阅）；
（3）比较两者差异，并分析原因。
【答案解析】
一、基础巩固题
1.（1）x = +150m；（2）(x, y) = (600km, 800km)
2.（1）× 位移大小一般小于或等于路程；（2）√；（3）√；（4）× 位移相同只说明始末位置相同，路径可以不同。
二、能力提升题
3.（1）略；（2）s = 400m + 300m = 700m；
（3）位移大小 Δr = √(400 +300 ) = 500m，方向 tanθ = 300/400 = 0.75，θ ≈ 36.9°（北偏东）
板书设计
1.2 位置 位移
【左侧区域】
一、位置 —— 坐标(x, y)
原点 O
正方向 → ↑
单位长度
【中间主区】
二、位移 Δx = x - x
从初位置指向末位置的有向线段
特点：矢量（大小 + 方向）
【右侧对比区】
三、位移 vs 路程
位移 路程
矢量（→） 标量（·）
只看始终 看整条路径
可正可负 永远为正
Δx = x - x s = Σ路径段
【底部金句】
“人生的关键不在于走过多少路，
而在于你最终抵达了哪里。”
教学反思
成功之处
1. 以“迷路小车”实验导入，有效激发学生兴趣，成功制造认知冲突，为新课学习营造强烈动机；
2. 采用“实验探究+小组合作”模式，学生亲身参与数据采集与分析，深刻理解位移与路程的区别；
3. 板书设计层次清晰，图文并茂，特别是“位移vs路程”对比表直观明了，有助于学生记忆与辨析。
不足之处
1. 抢答环节节奏稍快，部分基础薄弱学生未能及时反应，应增加个别提问给予更多思考时间；
2. 二维位移的方向描述（角度计算）超出本节范围，但有学生提出疑问，应在拓展部分适当铺垫；
3. 实验材料有限，部分小组未能充分操作，今后可开发数字化模拟实验弥补硬件不足。

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