本文由公眾號哈一中物理臨汾辦公室友情提供，并略有編輯。 原作者為哈爾濱市第一中學物理教師林琪。
關于作者
林琪，哈爾濱市第一中學物理教研組組長，市級骨干教師，市教育研究院兼職教研員，市級優秀教師，市級優秀共產黨員，優秀班主任，市級優秀班主任。哈爾濱一中首批最美老師、國家在線精品課程評審員。 出版教材多部，多篇省級論文獲國家級獎勵打點計時器的工作原理，多項省市級教育科研項目，獲得多項國家實用新型和外觀專利。
一、全章概述
本章主要運用圖像和公式的方法從運動學的角度尋找勻變速直線運動的規律來解決實際問題。 研究變速運動，應該從最簡單的變速運動開始。 勻變速直線運動是一種最簡單的變速運動。 上一章學習的參考系和坐標系為確定勻速直線運動的位置和位移奠定了基礎。 在上一章中，我們學習了時間、位移、速度和加速度的概念。 本章研究的是勻變直線運動這些物理量之間的定量關系； 在上一章中，我們學習了使用點計時器來測量速度。 本章研究的勻變速直線運動的特性是通過用點定時器測量物體速度的實驗來實現的。 前一章的學習為本章奠定了全面的基礎，本章是前一章概念和方法的具體應用。
本章的內容對于整個高中力學具有基礎性的作用。 這是因為，作為最簡單的變速運動，勻變速直線運動的學習為理解其他更復雜的運動創造了條件：只有理解了勻變速直線運動的規律，才能進一步學習平面運動的規律。投擲運動； 理解勻變速直線運動加速度的特性，有利于進一步理解勻速圓周運動和簡諧振動的加速度特性； 掌握了勻速直線運動的位移與速度的關系，通過牛頓第二定律，我們可以進一步推導出動能定理的關系。
本章共有4篇課文，其知識線索可分為兩部分： 第一部分是勻變直線運動及其規律的探索和學習（第1、2、3節），包括速度勻變速直線運動與時間、位移與時間、速度與位移的關系及相關基本方法； 第二部分是勻變直線運動應用的具體案例（第4節），包括自由落體運動及其加速度、定律，以及伽利略對此的杰出工作研究。
編者在編寫本章教材時，注重通過整體設計培養學生的核心能力。
(1)物理概念。 本章物理概念的培養主要體現運動和相互作用概念中的運動部分，使學生形成運動有多種形式并有相應規律的概念，并用其解決實際問題。 機械運動有多種形式，如直線運動、曲線運動、勻速運動、變速運動等。最簡單的變速運動是具有一定加速度的勻變速直線運動。 它有自己的法律。 其速度與時間的關系如圖所示。 它可以直觀地呈現打點計時器的工作原理，也可以用公式簡潔地表達。 此外，還可以得到勻速直線運動的位移與時間、速度與位移的關系。 汽車在重物牽引下的運動和自由落體運動都是勻速變化。 直線運動的例子，生活中的汽車、火車的運動，航空航天中的飛機、飛船、探測器的運動等，都可以近似為勻變直線運動。 這些問題可以通過使用本章學到的規則來解決。 為加強對物質概念和運動概念的學習，教材在本章末尾特意增加了如下小標題：“世界是物質的，物質的運動有多種形式，如機械運動、熱運動、電磁運動等。這些不同的“運動形式有不同的運動規律，我們將一一學習”，讓學生從物理概念的角度理解所學的概念規律。
（二）科學思維本章主要強調抽象、一般思維和科學推理的學習。 教材在推導勻變速直線運動的位移與時間的定量關系的過程中，將整個過程分成勻速運動的小段，然后進行總結。 摘要分析、總結微元求和（微積分）方法，這是物理學中處理變化問題常用的方法。 教材詳細介紹了伽利略在自由落體運動研究中如何運用邏輯推理指出問題、形成猜想，并在實驗中加以驗證。 在得出結論的過程中進行合理的推斷，并在第49頁提供旁注，幫助學生認識到科學推理在物理研究中的重要作用。
（3）在科學探究章節開頭的學生小組實驗“探索汽車速度隨時間變化的規律”中，教材以一系列問題的形式逐步引導學生思考實驗設計、物理量和設備的選擇以及如何選擇實驗數據。 處理方法、如何看待數據模式等，從而訓練他們設計實驗計劃和處理實驗數據得出結論。
（四）科學的態度和責任。 本章重點引導學生主動思考問題，使他們能夠主動參與到小車在重物作用下的運動模式的研究中。 要求真實記錄實驗數據。 教科書重點研究常見運動，例如物體的行蹤。 歷史的呈現不僅讓學生了解科學研究的思想和方法，也讓他們了解前人的科學精神，激發他們探索自然的內在動力。
由于修訂后的課程標準中的公共必修部分比修訂前增加了很多內容，編者對原教材的內容進行了重新整合，將本章節由原教材中的6節改為現在的4節，并對部分內容進行了一定的壓縮。 以及差異化的柔性加工。 比如，將用極限思維尋找位移的原文部分放在“延伸學習”欄目，供有學習空間的同學使用； 原教材《勻變速直線運動的速度與單獨一節《位移之間的關系》的內容僅在《勻速直線運動的位移與時間的關系》一節中作為推導公式使用。希望教師可以根據學生的實際情況對一些內容進行相應處理。
課程安排建議
第一節 實驗：探究汽車速度隨時間變化的規律 2課
第二節 勻變速直線運動速度與時間的關系 第2課
第三節 勻速直線運動的位移與時間的關系 2課
第 4 節 自由落體運動 2 課
2. 具體說明
（1）第1節讓學生通過實驗親身探索勻變速直線運動的規律。 本章一開始并沒有定義勻變直線運動。 相反，它首先要求學生在第 1 部分中進行這樣的實驗并畫出速度。 - 時間圖像，初步分析汽車速度的變化規律，既不需要汽車運動的加速度，也不需要建立勻變速直線運動的概念。 然后，第 2 節根據實驗圖像的分析解釋了這種運動的本質。 特點，然后界定這類動作，可以避免過于學術化的定義，讓學生先有具體探究的感性基礎，有利于學生接受，容易從感性認識上升到理性認識。
實驗中需要通過測量紙帶上的計數點來計算瞬時速度。 這一點在上一章中已經作為重點進行了實踐。 這里直接作為技能來使用。 本次實驗的重點是“數據分析”部分，需要具備運用物理學的能力。 使用圖像來描述實驗數據并得出結論。 利用圖像分析物理問題是高中物理中重要的數學方法之一。 該實驗首次允許學生根據實驗數據擬合曲線。 因此，在“數據分析”部分，首先引導學生在僅通過分析表格數據無法得出結論時考慮使用速度-時間圖來進行學習。 并且在旁注中，解釋了如何讓曲線更加符合規律。 《Do It》以WPS電子表格軟件為例，詳細介紹如何使用計算機繪制速度時間圖像。
（2）在第二節中，我們并不是簡單地通過變形從加速度公式a=△v/△t推導出勻速直線運動的速度公式。 相反，我們通過分析上一節實驗獲得的圖像逐漸發現了規律。 教材引導學生討論：小車運動的速度-時間圖是一條傾斜的直線。 它代表什么運動？ 根據學生在數學課上對線性函數的理解，結合加速度a=△v/△t的定義可以得出，這是一種加速度不隨時間變化的勻變直線運動。
如果想用公式來描述，可以選擇時間0（運動開始時間），將時間間隔Δt和速度變化量Δ的表達式代入加速度的定義，得到a=(v -v0)/(t-to )，該式中，v0和a不隨時間變化。 不同的時刻t會對應不同的瞬時速度v。因此，可以得到v與t的關系，v=v0+at。 在此基礎上，教材進一步讓學生根據每一項的含義來理解關系式：勻變速直線運動的加速度a在數值上等于單位時間內速度的變化量，所以at是速度的變化量。在t時刻，加上運動開始的時間，speed的值就是t時刻的瞬時速度，
教材討論了勻變速直線運動的速度與時間的關系，重點關注知識的獲取過程，讓學生經歷實驗研究獲取數據→制作圖像→分析圖像→尋找規律→理解規律的過程。模式。 研究過程并不是簡單問題上的簡化，這對于剛進入高中的學生養成科學的思維習慣和良好的研究態度具有重要意義。
(3)第三節類比勻速直線運動的vt圖像，介紹了通過-t圖像求勻速直線運動位移的方法。 雖然這是從勻速直線運動的特殊例子類比得出的，但這種方法是通用的，在物理學中常用。 例如，用同樣的方法來解決變力做功的問題。
歷史上，將物體的位移與其在vt圖像下的“面積”聯系起來在伽利略和笛卡爾時代就已經被提上科學議程，但真正解決這個問題的是牛頓和萊布尼茨。 微積分發明后，如果說上一節得到了勻變速直線運動的速度公式，課本著重于獲取知識的過程，處理的是一個“簡單”的問題，那么這節中則是一個物理以簡單化的方式呈現學生發展中極其深刻、有效的思維方法，有利于防止教學中知識點的“吞咽”和“應用”，而忽視了科學思維方法的培養。
（4）第四節“自由落體運動”一開始就提出了伽利略對亞里士多德落體理論的懷疑，并在《科學漫步》中詳細介紹了伽利略研究自由落體運動的方法。 教材在介紹自由落體運動定律等物理學基礎知識的同時，還恰當地、有選擇性地介紹了這項重要研究的歷史進程，解釋了背景、如何提出問題、遇到了哪些困難、如何實現的。突破、經歷過哪些曲折和爭議等，讓學生了解前人大師的科學精神、物理思想、研究方法，取其精髓，學習借鑒。 教材還通過“STS”欄目講述“來自伽利略的科學與社會”問題，讓學生了解科學與社會。 社會關系，從充滿哲理的科學故事中吸收各方面的科學信息。
教科書還重點介紹如何使用手頭的常用工具進行物理實驗。 在“Do It”中，學生被要求使用手機測量自由落體的加速度。 練習中介紹了“頻閃攝影”的方法。 這考慮到了學校使用的一些儀器。 大多數是生產部門專門為學校開發的，比如打點定時器，在生活中往往用不到。 頻閃攝影的原理與點定時器相同，但它比點定時器更常用。 常用的頻閃攝影方法中所使用的頻閃儀對于學生來說并不容易獲得，但是你可以用手機制作“頻閃照片”，這為學生研究運動學相關課題提供了一個很好的工具。 應鼓勵和引導學生利用這些常用工具進行物理實驗研究，提高解決實際問題的能力，強化聯系實際的意識。