资源简介

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1.2时间位移教学设计
一、核心素养目标
1.物理观念
（1）通过生活实例与实验分析，准确建立“时刻”与“时间”的概念，明确时刻对应“位置”、时间对应“过程”，理解二者的区别与联系，能在时间轴上清晰标识时刻和时间间隔。
（2）掌握“路程”与“位移”的定义及本质区别，理解位移的矢量性（包含大小和方向），明确位移是描述物体位置变化的物理量，能结合直线运动情境计算位移大小并判断方向。
（3）建立“坐标系与位置坐标”的关联认知，能在一维坐标系中用坐标表示物体的位置，通过坐标变化计算位移，理解“正方向”规定对位移方向的影响，初步形成“矢量运算需关注方向”的物理观念。
2.科学思维
（1）经历“实例对比—概念辨析—规律总结”的思维过程，从“上学出发时间与在校时长”“跑步路线与位置变化”等实例中提炼共性，区分标量与矢量的不同特征，培养抽象概括能力。
通过“时间轴表示时刻与时间”“坐标系计算位移”的训练，掌握用数学工具（数轴）描述物理量的方法，能将抽象的物理概念转化为直观的数学模型，提升数形结合的思维能力。
在“路程与位移的辨析”“矢量方向的判断”中，形成“具体情境具体分析”的思维习惯，突破“只关注大小忽略方向”的思维误区，培养严谨的逻辑推理能力。
3.科学探究
（1）参与“时间与时刻的区分”探究活动，小组合作收集生活中的时间表述（如列车时刻表、课程表、比赛计时），分类整理“时刻”与“时间”的实例，交流分析二者的不同应用场景。
开展“位移与路程的测量”实验，利用刻度尺、坐标纸等器材，测量小球沿直线和曲线运动的路程与位移，记录数据并对比分析，探究“运动轨迹与位移大小的关系”，培养实验操作与数据处理能力。
自主设计“一维坐标系中物体运动的位移计算”方案，通过改变物体的运动方向和起点坐标，观察位移的正负变化，总结位移计算的规律，培养自主探究与归纳能力。
4.科学态度与社会责任
（1）通过了解时间与位移在交通（如列车调度、导航定位）、体育（如比赛计时、运动轨迹分析）、航天（如卫星轨道计算）中的应用，认识物理概念对实际生活和科技发展的重要作用，增强科技自信。
在概念辨析和实验探究中，培养严谨求实的科学态度，理解“准确区分物理概念”是科学研究的基础，不混淆“时间与时刻”“路程与位移”等易混概念，养成规范表述和细致分析的习惯。
结合“位移在导航中的应用”分析生活中的实际问题（如外卖配送路线规划、快递运输距离计算），认识物理知识在提高生活效率和保障社会运转中的作用，增强社会责任意识。
二、教学重难点
1.教学重点
（1）时间与时刻的概念及区分：①明确时刻是某一瞬时（如8:00上课），时间是两个时刻的间隔（如一节课45分钟）；②掌握用时间轴表示时刻和时间的方法——时刻对应时间轴上的点，时间对应时间轴上的线段；③能结合生活实例准确判断时刻与时间。
（2）位移与路程的概念及辨析：①明确路程是物体运动轨迹的长度（标量，只有大小），位移是从初位置指向末位置的有向线段（矢量，有大小和方向）；②掌握位移的大小计算（直线运动中为初末位置间的距离，曲线运动中小于路程）；③理解“位移与运动路径无关，仅与初末位置有关”的特点。
（3）一维坐标系中位移的计算：①会在一维坐标系中建立正方向，用坐标表示物体的初位置x 和末位置x ；②掌握位移的计算公式Δx=x -x ，能根据计算结果的正负判断位移方向（正号与正方向相同，负号相反）。
2.教学难点
（1）时间与时刻的准确区分：难以在复杂情境（如“列车8:30出发，12:00到达，途中停靠15分钟”）中准确提取“时刻”（8:30、12:00）和“时间”（3.5小时、15分钟），容易混淆“运动开始/结束的时刻”与“运动持续的时间”。
（2）位移矢量性的理解与应用：①难以理解“位移的方向”是从初位置指向末位置，容易将“运动方向”与“位移方向”混淆；②在往复直线运动中（如从A到B再回到A），难以准确计算位移大小（为零）和判断方向；③对“矢量既有大小又有方向”的本质认识不足，忽略位移的方向描述。
（3）一维坐标系中位移的计算与方向判断：①建立坐标系时，难以确定合理的正方向和原点；②在物体沿负方向运动或初末位置坐标为负的情况下，难以通过Δx=x -x 准确计算位移大小和判断方向；③无法将“位移的正负”与“实际运动方向”对应起来。
（4）标量与矢量的本质区别：首次接触矢量概念，难以理解“标量只需描述大小，矢量需同时描述大小和方向”的差异，无法将矢量概念迁移到后续物理量（如速度、力）的学习中。
三、教学环节
（一）情境导入：时间与位置变化的描述需求
1.展示系列生活情境图片与问题：①情境1：“小明7:00从家出发，7:20到达学校，步行了20分钟”——“7:00、7:20”和“20分钟”分别描述什么？②情境2：“小红绕操场跑一圈，路程是400米，她的位置变化了多少？”③情境3：“导航提示‘距离目的地还有5公里，预计10分钟到达’”——“5公里”和“10分钟”分别反映什么物理意义？
2.提出问题链：“我们在描述运动时，需要区分‘某一瞬时’和‘一段时间’，这分别对应什么物理概念？”“‘跑一圈的路程400米’和‘位置变化’是同一个物理量吗？”“如何准确描述物体的位置变化，既体现大小又体现方向？”
3.学生自由发言后，教师总结：“描述机械运动，不仅要明确运动的时间特征（时刻与时间），还要明确运动的空间特征（位置变化的大小与方向），今天我们就来学习描述运动的两个基本物理量——时间与位移。”引出课题。
设计意图：通过生活化情境激发兴趣，制造“时间与时刻的混淆”“路程与位置变化的差异”等认知冲突，让学生初步感知“准确描述运动需要明确的物理概念”，为核心概念的学习铺垫基础。
（二）概念建构一：时间与时刻
1.从生活实例区分时刻与时间
（1）展示实例表格，学生分组讨论区分“时刻”与“时间”：
生活表述 时刻还是时间？ 对应运动特征
高铁G101次列车8:00从北京南站发车 时刻 运动开始的瞬时
列车运行时间为4小时30分钟 时间 运动持续的过程
运动员在100米赛跑中冲线的瞬间 时刻 运动结束的瞬时
本次比赛冠军的成绩是9.83秒 时间 运动的持续时长
（2）概念定义：教师明确——时刻是指某一瞬时，在时间轴上用一个点表示；时间（又称时间间隔）是指两个时刻的间隔，在时间轴上用一段线段表示。时间是描述物体运动“过程长短”的物理量，时刻是描述物体运动“瞬时位置”的物理量。
2.时间轴的应用：直观表示时刻与时间
（1）绘制时间轴：以水平直线为时间轴，规定原点（t=0），标注时间单位（秒、分钟等），用点表示时刻，线段表示时间。
（2）实例标注：①在时间轴上标注“小明7:00出发（t ），7:20到校（t ）”，则t 和t 是时刻，线段t t 的长度（20分钟）是时间；②标注“一节课从8:00（t ）到8:45（t ）”，t 、t 是时刻，时间Δt=t -t =45分钟。
（3）规律总结：①时间间隔Δt=末时刻t -初时刻t ；②时刻具有先后顺序（如t 3.时间的测量与单位
（1）测量工具：生活中常用钟表、手表，物理实验中常用停表、打点计时器。
（2）国际单位：秒（s），常用单位有分钟（min）、小时（h），换算关系：1h=60min=3600s。
（3）即时练习：“‘3秒末’‘第3秒末’‘第3秒内’‘前3秒’分别是时刻还是时间？”学生回答后教师点评：“3秒末、第3秒末是时刻；第3秒内（从2秒末到3秒末）、前3秒（从0到3秒末）是时间。”
（三）概念建构二：路程与位移
1.从位置变化引入位移概念
（1）实验演示：①演示1：小球从A点沿直线运动到B点；②演示2：小球从A点沿曲线运动到B点；③演示3：小球从A点沿直线到B点，再沿直线返回A点。
（2）提出问题：“三种情况下，小球的运动轨迹长度相同吗？小球的位置变化相同吗？”
（3）分析总结：①运动轨迹长度不同（演示1与2轨迹不同，演示3轨迹长度是演示1的2倍）；②位置变化：演示1与2中，小球从A到B，位置变化相同；演示3中，小球从A出发回到A，位置变化为零。
（4）概念定义：①路程：物体运动轨迹的长度，描述物体运动的“路径长短”；②位移：从物体运动的初位置指向末位置的有向线段，描述物体位置变化的“大小和方向”。
2.位移与路程的核心区别
（1）矢量与标量：①位移是矢量，既有大小（有向线段的长度），又有方向（有向线段的指向，从初位置到末位置）；②路程是标量，只有大小，没有方向。
（2）与运动路径的关系：①位移与运动路径无关，仅由初末位置决定；②路程与运动路径有关，路径不同，路程可能不同。
（3）大小关系：①单向直线运动中，位移的大小等于路程；②曲线运动或往复直线运动中，位移的大小小于路程；③物体静止时，位移大小和路程都为零。
（4）实例对比：①小明从家（A）沿直线到学校（B），位移大小=AB距离，路程=AB距离；②小明从家沿曲线到学校，位移大小仍=AB距离，路程>AB距离；③小明从家到学校再回家，位移大小=0，路程=2×AB距离。
3.位移的表示方法
（1）文字表示：说明位移的大小和方向，如“从A点到B点，位移大小为5米，方向水平向右”。
（2）符号表示：用符号Δx表示位移（Δ为变化量符号），大小用|Δx|表示，方向用正负或文字描述。
（3）图示表示：在坐标系中，用从初位置指向末位置的有向线段表示，线段的长度表示位移大小，箭头方向表示位移方向。
（四）规律应用：一维坐标系中位移的计算
1.建立一维坐标系的方法
（1）适用场景：物体沿直线运动（如水平路面上的汽车、竖直下落的物体）。
（2）建立步骤：①确定研究的直线为坐标轴（如x轴）；②选择合适的原点（通常选初位置或运动的起点为原点）；③规定正方向（通常选物体运动的初始方向为正方向，用箭头表示）；④标注单位长度（如1cm代表1米）。
2.位置坐标与位移的关系
（1）位置坐标：物体在坐标系中的位置用坐标值表示，如物体在x轴上的位置为x 或x ，坐标的正负表示位置在原点的哪一侧（正方向一侧为正，反之为负）。
（2）位移计算公式：Δx=末位置坐标x -初位置坐标x 。
（3）位移方向的判断：①若Δx>0，位移方向与正方向相同；②若Δx<0，位移方向与正方向相反；③若Δx=0，物体初末位置相同，位移为零。
3.典型实例计算
（1）实例1：物体沿x轴运动，初位置x =2m，末位置x =7m，求位移Δx。
①计算：Δx=x -x =7m-2m=5m；②方向：Δx>0，与x轴正方向相同。
（2）实例2：物体沿x轴运动，初位置x =5m，末位置x =1m，求位移Δx。
①计算：Δx=1m-5m=-4m；②方向：Δx<0，与x轴正方向相反，位移大小为4m。
（3）实例3：物体从x =-3m出发，沿x轴正方向运动到x =4m，再沿负方向运动到x =2m，求全程的位移和路程。
①位移：Δx=x -x =2m-(-3m)=5m，方向与正方向相同；②路程：(4m-(-3m))+(4m-2m)=7m+2m=9m。
4.位移的单位
国际单位：米（m），常用单位有千米（km）、厘米（cm），换算关系：1km=10 m，1cm=10 m。
（五）综合应用：标量与矢量的区别及概念辨析
1.标量与矢量的本质区别
（1）标量：只有大小，没有方向的物理量，如路程、时间、质量、温度等；运算遵循代数运算（直接加减）。
（2）矢量：既有大小，又有方向的物理量，如位移、速度、力等；运算遵循矢量运算规则（后续学习平行四边形定则），描述时必须同时说明大小和方向。
（3）对比表格：
物理量类型 有无方向 描述要素 实例 运算规则
标量 无 仅大小 路程、时间 代数运算
矢量 有 大小和方向 位移、速度 矢量运算
2.易混概念辨析
（1）时间与时刻
①关键区别：时刻对应“瞬时”，时间对应“过程”；②辨析技巧：“某一”“瞬时”“末”“初”等词通常对应时刻，“一段时间”“持续”“内”等词通常对应时间。
（2）路程与位移
①关键区别：路程是“路径长度”（标量），位移是“位置变化”（矢量）；②辨析技巧：判断物体位置是否变化——位置不变（如回到起点），位移为零，路程不为零；位置变化，位移大小≤路程。
（3）位移的大小与距离
①距离是标量，仅指两点间的长度；②位移的大小是初末位置间的距离，是矢量的大小部分，位移还包含方向。
3.综合实例分析
（1）情境：“某同学沿400米环形跑道跑一圈，用时100秒”
①分析：①时刻与时间：“跑一圈的开始瞬间”“结束瞬间”是时刻，“100秒”是时间；②路程与位移：路程=400米（标量），位移大小=0（初末位置相同），方向无意义；③速度相关：后续将学均速度与位移有关（为零），平均速率与路程有关（4m/s）。
（2）情境：“汽车从A地沿直线行驶到B地，距离30km，耗时0.5小时，然后沿原路返回A地，耗时0.6小时”
①分析：①时间：总时间=0.5h+0.6h=1.1h；②路程：30km+30km=60km；③位移：Δx=0（回到起点）；④单向行驶时，位移大小=30km，方向从A到B。
四、核心知识归纳：时间与位移知识体系
1.时间与时刻核心知识
核心内容 具体说明
时刻 某一瞬时，时间轴上的点，如t=3s；描述“何时”，无长短，有先后
时间（间隔） 两个时刻的间隔，时间轴上的线段，Δt=t -t ；描述“多久”，有长短
单位 国际单位：秒（s），常用min、h，1h=3600s
测量工具 生活：钟表；实验：停表、打点计时器
易混区分 第n秒末（时刻）vs第n秒内（时间，1秒）；前n秒（时间，n秒）vsn秒末（时刻）
2.位移与路程核心知识
核心内容 位移（Δx） 路程（s）
定义 从初位置指向末位置的有向线段 物体运动轨迹的长度
矢量/标量 矢量（有大小和方向） 标量（只有大小）
决定因素 仅由初末位置决定，与路径无关 由运动路径决定，与初末位置无关
大小关系 |Δx|≤s，单向直线运动中|Δx|=s s≥|Δx|，永不小于位移大小
单位 米（m），常用km、cm 米（m），常用km、cm
一维计算 Δx=x -x ，正负表示方向 路径长度之和，直接累加
3.一维坐标系中位移计算步骤
（1）建立坐标系：①确定坐标轴（如x轴）；②选择原点（方便计算，通常选初位置）；③规定正方向（如物体初始运动方向）；④标注单位长度。
（2）确定坐标：记录物体的初位置坐标x 和末位置坐标x 。
（3）计算位移：Δx=x -x ，计算结果的正负表示方向，绝对值表示大小。
（4）描述位移：同时说明大小和方向，如“Δx=5m，方向与x轴正方向相同”或“Δx=-3m，方向水平向左”。
4.核心思想方法
（1）理想化模型思想：时间轴将抽象的时间与时刻转化为直观的几何模型，便于分析。
（2）数形结合思想：利用坐标系将位移的大小和方向转化为坐标计算，实现物理概念与数学工具的结合。
（3）对比辨析思想：通过对比时间与时刻、位移与路程、标量与矢量的区别，加深对概念的理解，避免混淆。
五、课堂练习
（一）基础巩固题
1.关于时刻和时间，下列说法正确的是（）
A.时刻表示时间较短，时间表示时间较长
B.时刻对应物体的位置，时间对应物体的位移
C.“第3秒内”和“3秒内”都是指3秒的时间间隔
D.“北京时间8点整”指的是时刻
2.关于位移和路程，下列说法正确的是（）
A.位移是矢量，位移的方向就是物体运动的方向
B.路程是标量，即位移的大小
C.物体做直线运动时，路程一定等于位移的大小
D.物体做曲线运动时，位移的大小一定小于路程
3.物体沿x轴运动，初位置坐标x =-2m，末位置坐标x =3m，则物体的位移Δx=______m，方向与x轴正方向______；若物体从x =3m运动到x =1m，位移Δx'=______m，方向与x轴正方向______。
4.下列物理量中，属于矢量的是（）
A.时间B.路程C.位移D.质量
（二）能力提升题
5.关于时间和位移，下列说法正确的是（）
A.物体在5秒内指的是物体在4秒末到5秒末这1秒的时间
B.物体在第5秒内指的是物体在0到5秒末这5秒的时间
C.物体的位移为零，说明物体一定静止不动
D.物体的位移为零，路程不一定为零
6.一物体沿直线运动，先从A点运动到B点，再从B点运动到C点，其中AB=5m，BC=3m，若A、B、C三点在同一直线上，且B在A、C之间，则物体的位移大小和路程分别为（）
A.8m，8mB.2m，8mC.8m，2mD.2m，2m
7.某同学从学校（位置O）出发，先向东走100m到达A点，再向西走150m到达B点，最后向东走50m到达C点，以向东为正方向，建立一维坐标系，原点为O，求：（1）A、B、C三点的坐标；（2）从O到A、A到B、B到C的位移；（3）全程的总位移和总路程。
8.物体沿x轴做往复直线运动，从x =10m出发，先沿正方向运动到x =20m，再沿负方向运动到x =5m，最后沿正方向运动到x =15m，求：（1）各段的位移大小和方向；（2）全程的位移和路程。
（三）拓展创新题
9.某同学发现“跑步时，沿直线跑和沿曲线跑相同的时间，感觉位置变化不同”，请设计一个实验探究“运动轨迹对位移和路程的影响”。要求：（1）写出实验目的；（2）列出实验器材；（3）简述实验步骤；（4）说明如何分析实验数据以得出结论。
10.结合时间与位移知识，分析“导航软件如何计算‘预计到达时间’”。要求：（1）说明导航软件中“距离”对应的是位移还是路程；（2）分析“预计到达时间”的计算依据（结合时间、路程/位移与速度的关系）；（3）若导航提示“距离目的地10公里，预计15分钟到达”，但实际行驶中因堵车速度减慢，到达时间延迟，说明此时路程、位移和时间的变化情况，解释“导航软件需要实时更新路线和时间”的原因。
六、练习答案与解析
（一）基础巩固题答案与解析
1.答案：D
解析：A错误，时刻与时间的区别不是长短，而是瞬时与过程；B错误，时间对应物体运动的过程，与位移无直接对应关系；C错误，“第3秒内”是1秒，“3秒内”是3秒；D正确，“8点整”是瞬时，为时刻。
2.答案：D
解析：A错误，位移方向是初位置指向末位置，不一定是运动方向（如往复运动）；B错误，路程是轨迹长度，位移大小是初末位置距离，二者不同；C错误，往复直线运动中路程大于位移大小；D正确，曲线运动中轨迹长度大于初末位置距离，位移大小小于路程。
3.答案：5；相同；-2；相反
解析：Δx=x -x =3m-(-2m)=5m，正号表示方向与正方向相同；Δx'=1m-3m=-2m，负号表示方向与正方向相反。
4.答案：C
解析：时间、路程、质量均为标量，只有大小；位移为矢量，有大小和方向，C正确。
（二）能力提升题答案与解析
5.答案：D
解析：A错误，“5秒内”是0到5秒末，5秒时间；B错误，“第5秒内”是4秒末到5秒末，1秒时间；C错误，位移为零可能是运动后回到起点（如绕操场跑一圈）；D正确，回到起点时位移为零，路程不为零。
6.答案：A
解析：位移大小=AC距离=AB+BC=8m，方向从A到C；路程=AB+BC=8m，A正确。
7.答案：
（1）A点坐标x_A=100m，B点坐标x_B=100m-150m=-50m，C点坐标x_C=-50m+50m=0m；
（2）O到A位移Δx =x_A-x_O=100m-0=100m，方向向东；A到B位移Δx =x_B-x_A=-50m-100m=-150m，方向向西；B到C位移Δx =x_C-x_B=0m-(-50m)=50m，方向向东；
（3）总位移Δx总=x_C-x_O=0m-0=0m；总路程s=100m+150m+50m=300m。
8.答案：
（1）x 到x ：Δx =20m-10m=10m，方向正方向；x 到x ：Δx =5m-20m=-15m，方向负方向（大小15m）；x 到x ：Δx =15m-5m=10m，方向正方向；
（2）全程位移Δx=15m-10m=5m，方向正方向；路程s=10m+15m+10m=35m。
（三）拓展创新题答案与解析
9.答案：
（1）实验目的：探究运动轨迹（直线与曲线）对物体位移大小和路程的影响，明确二者的区别。
（2）实验器材：刻度尺、坐标纸、小球、铅笔、秒表。
（3）实验步骤：①在坐标纸上建立直角坐标系，标注原点O和A点（与O点距离50cm，沿x轴正方向）；②用铅笔在坐标纸上画出从O到A的直线轨迹L1和曲线轨迹L2（起点O，终点A）；③将小球从O点沿L1滚到A点，用秒表记录时间t1，用刻度尺测量L1的长度（路程s1），记录O到A的位移Δx（大小50cm，方向x轴正方向）；④将小球从O点沿L2滚到A点，用秒表记录时间t2，用刻度尺测量L2的长度（路程s2），记录位移Δx（与步骤③相同）；⑤改变A点的位置（如距离O点60cm），重复步骤②-④，记录多组数据。
（4）数据分析：对比同一O、A点下的s1和s2，若s2>s1，说明曲线轨迹的路程大于直线轨迹；而两次位移Δx大小和方向相同，证明“位移与轨迹无关，仅由初末位置决定，路程与轨迹有关”。对比t1和t2，若t110.答案：
（1）导航软件中的“距离”对应的是路程，因为导航规划的是实际行驶路线（可能是曲线或折线），而非初末位置的直线距离（位移）。
（2）预计到达时间的计算依据：时间=路程/平均速度。导航软件根据规划路线的路程，结合实时路况下的平均行驶速度（如畅通时速度高，拥堵时速度低），计算出预计到达时间。
（3）堵车时，①路程：因行驶路线不变，路程基本不变（若绕路则路程增大）；②位移：初末位置不变，位移大小和方向均不变；③时间：速度减慢，根据t=s/v，时间延长。导航软件需要实时更新的原因：实时路况变化会导致平均速度改变，进而影响到达时间；若拥堵严重，原路线路程虽不变但时间过长，软件会重新规划更短时间的路线（可能改变路程），因此需实时更新路线和预计到达时间，确保信息准确。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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