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普通高中课程标准实验教科书物理教材介绍·必修1（第二章 匀变速直线运动的研究） 课程标准的要求 ? 1．通过史实，初步了解近代实验科学产生的背景，认识实验对物理学发展的推动作用。 ? 2．经历匀变速直线运动的实验研究过程，……，了解匀变速直线运动的规律，体会实验在发现自然规律中的作用。 ? 3．能用公式和图象描述匀变速直线运动，体会数学在研究物理问题中的重要性。 ? 一、本章教材概述 ? 研究变速运动，应该从最简单的变速运动开始，匀变速直线运动就是一种最简单的变速运动。上一章学习的参考系和坐标系，为匀变速直线运动的位置和位移的确定奠定了基础；上一章学习了时间、位移、速度和加速度的概念，本章研究的就是匀变速直线运动的这几个物理量之间的定量关系；上一章学习了用打点计时器测速度，本章研究的匀变速直线运动的特点，就是通过用打点计时器进行的实验所形成的结论。上一章为本章奠定了全面的基础，本章是上一章概念和方法的具体应用。 ? 作为最简单的变速运动，匀变速直线运动的学习将为认识其他更复杂的运动创造了条件。了解匀变速直线运动的规律，才能进一步学习平抛运动的规律；认识匀变速直线运动加速度的特点，才有利于进一步认识匀速圆周运动和简谐运动加速度的特点；掌握了匀变速直线运动速度与时间的关系，通过牛顿第三定律，就能进一步推出同一直线上两相互作用物体所组成系统的动量守恒；掌握了匀变速直线运动位移和时间的关系，通过牛顿第二定律，就能进一步推导出动能定理的关系式。可见本章的知识在整个力学中具有基础性的地位。 ? 本章的基础性地位同时还体现在方法和能力方面。用图象来分析物理问题是高中物理的重要数学方法之一，本章第一次让学生根据实验数据来拟合曲线，第一次根据图线的斜率来分析物理问题，第一次用“面积”来处理图象纵坐标对横坐标的积累效果，这些都是今后用图象分析物理问题所必须的。本章公式涉及五个物理量：v0、a、t、v、x，对匀变速直线运动来说，v0和a是常量，t、v、x是三个变量，本章所讨论的v-t、x-t、v-x关系，就是匀变速直线运动变量之间的三组函数关系，本章对这三组变量关系的逐个研究，有利于具体地形成物理过程中常量和变量的概念，有利于用常量和变量的视角来认识物理公式中各物理量的特点和相互关系，这种思维方法不仅是力学而是整个高中物理学认识物理公式的基础。本章教材中关于伽利略建立在实验基础上的科学研究方法，更是学生进一步学习物理学不可缺少的基本素质。 ? 本章共6节，前4节逐个学习匀变速直线运动的v-t、x-t、v-x关系，并渗透有关的基本方法；第5节“自由落体运动”，作为一个典型的实例，对匀变速直线运动进行一次个案研究，也是匀变速直线运动规律的具体应用；最后一节“伽利略对自由落体运动的研究”，通过展示伽利略关于自由落体运动的研究历史素材，揭示科学方法和弘扬科学精神。 ? 具体来说，本章在编写时有如下思考： ? 1．注重获取知识的过程，培养学生的科学思维和研究方法 ? (1)在教科书中，首先引导学生实际探究某一物体在运动中速度和时间的关系，获取数据，画出图象，进而认识到这个物体的速度—时间图象是一条倾斜的直线。 ? 接下来引导学生讨论，这样的v-t图象表示的是什么运动？根据学生在数学课中对线性函数的了解，结合加速度的定义式a=v/t得出：这是一种加速度不随时间改变的匀变速直线运动。 ? 因此，如果把物体速度为v0的时刻t0作为计时开始的时刻，即t0=0，把此后任一时刻t的速度记为v，则有 ? ? 在上式中，v0和a是不随时间变化的，不同的时刻￡将对应着不同的瞬时速度v，因而可以得出v随t的变化关系 ? v=v0+at ? 在这个基础上，教材进一步让学生根据各项的含义来理解该关系式：匀变速直线运动加速度“在数值上等于单位时间内速度的变化量，所以at是时间t内速度的变化量，加上运动开始时速度v0的值，就是时刻t的瞬时速度。 ? 对匀变速直线运动速度与时间的关系式的探讨，经历了从实验研究中获取数据──做出图象──分析图象──寻找规律──理解规律的过程，对看似简单的问题上却不简约其研究过程，这对刚刚跨入高中大门的学生养成科学的思维习惯和良好的研究态度具有重要的意义。 ? (2)教科书第3节，提供了一份研究匀变速直线运动的真实测量记录，引导讨论“怎样根据测量记录中的数据求出该物体运动的位移”。 ? 讨论的结果是，显然不能用任一时刻的速度v乘上整个运动的时间t去计算位移，因为这将导致巨大的误差。但是，测量数据中绘制了6个时刻的速度，其中相邻时刻的时间间隔△t只有0．1 s。如果用每段t内的任一时刻（例如开始时刻）的速度乘上△t，然后相加起来，所得位移与真实位移的差别就会减少。这是因为△t内任一时刻的速度与△t内各时刻速度的差别，总是比整个时间t内任一时刻的速度与△t内