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通常来说，提到物理概念，就会想到物理概念的定义、物理意义、表达式、单位、内涵、外延及与其他概念的辨析等这些方面。这样看来貌似逻辑严密，思路流畅。然而学生对物理概念的学习也仅限于被动的接受，并不能从根本上对概念的本源与含义有深刻的理解。因而我们在物理概念的教学中，必须稚化我们的思维，从学生的思维生长方向入手，创设合理的物理情境，使学生能从感性到理性，逐步分析、抽象、概括出物理概念。本文以人教版必修1第一章的《时间和位移》的教学为例，阐述沿思维生长的方向进行物理教学。
师生共同复习：通过前一节的学习，我们知道什么是机械运动，为了简化研究，可以将满足一定条件的物体简化成质点。研究物体的运动还要选择一定的参考系，为方便准确研究。在参考系上又建立了坐标系。那么思考：
问题1 要研究物体的运动，首先要会描述物体的运动。如果要定量描述某同学在昨天第二节大课间的运动，则：
（1）在描述他运动之前应做什么工作？
（2）可以先从哪些方面入手来描述他的运动？
学生活动总结：（1）建立模型；（2）先从时空即时间和空间两个方面。
生活中会看到这样两个表格：学校的作息时间表和南京发往上海的高铁G7031次的列车时刻表，为什么一个叫“时间表”，另一个又叫“时刻表”呢？你知道其中的区别吗？
[TP12GW01。TIF，BP#]
学生讨论总结：事件发生或结束的瞬间，与发生状态对应，在物理学中称为时刻t，也称时间点。
事件持续的时间，与发生过程对应，在物理学中称为时间间隔Δt，简称时间，也称时间段。
尝试举例，生活中哪些例子表示时刻，哪些例子表示时间间隔。学生举例。
[TP12GW02。TIF，Y#]
问题2 为了定量的描述时刻和时间间隔，可用什么数学工具进行直观形象的描述？
生：可以建立表示时间的坐标轴，其中时刻在时间（坐标）轴用“点”表示。时间在时间（坐标）轴用“线段”表示。
1 时刻和时间间隔
（1）时刻：是指一瞬间，在时间坐标轴上表示为一个点。
（2）时间间隔：是指终止时刻与起始时刻之差，在时间坐标轴上表示为一段线段。通常简称为时间。
设计意图 沿着描述机械运动的思路，自然的引到从时空角度来描述，从而开始本节课的教学内容。由于对时空的认识，更多的是来源于生活，为此我们创设合适的物理情境，从生活中的例子入手，遵循学生的认知规律，从感性到理性，从直观到抽象，通过感受、分析、抽象概括而引出物理概念。
师：平时口语中的“时间”，有时指时刻，有时指时间间隔，通[HJ0。95mm]常根据上下文来判定。例如“现在什么时间？”“离下课还有半个小时的时间。”这里的“时间”指什么？
生：第一个“时间”指时刻，第二个“时间”指时间间隔。
例1 在时间轴上如何表示下述六项？
第六秒内、六秒内、第六秒初、第六秒末、前两秒、第一秒
学生分析。
时间间隔可以展示某一过程，比如录像；时刻只能显示运动过程的某一瞬间，比如照相。
师：如何计量时间？你知道的时间的单位有哪些？
学生总结：法定时间单位：秒、分、时、（日）、年；常用时间单位：刻、周、季度。
师：有哪些工具可以测量时间呢？
师生总结：秒表，打点计时器（后面会详细学习），如图2、图3、图4。
[TP12GW03。TIF，BP#]
设计意图 通过例题与时间计量加深学生对时间和时刻的理解。
师：来附中学习已经一周的时间了，你对附中哪些地方最熟悉？平时去的最多的地方是哪里？如图5是“南京师大附中俯瞰图”。
生：食堂和教室。
师：从教室到食堂有哪些路线呢？
学生列举举例。
师：路线很多，我列举了其中的两条路线，如图6蓝线和黄线所示路径，思考两条路线的不同点和共同点。
生：路程不同，起点和终点相同。
师：为定量描述该同学的位置变化，数学上可用什么来表示？
生：从教室到食堂的线段。
师：从教室到食堂与从食堂到教室的位置变动一样吗？该如何准确描述？
生：不一样。可以用带箭头的线段来表示（如图7中粉色的线）
[TP12GW04。TIF，BP#]
师：因此路程已经不能准确描述物体位置的变化，我们必须引入新的物理量来描述位置变化，同时反映位置变化的大小和位置变化的方向，我们把它称为位移。
2 路程和位移
（1）路程（path）——物体运动轨迹的长度；[HJ0。9mm]
（2）位移（displacement）——描述质点位置变化的物理量，用物体运动的初位置到运动的末位置的有向线段来表示位移。物理符号：l，单位：m。
①初位置→末位置（方向）；②线段长度（大小）
师：如图8，物体从A运动到B时，不管沿着什么轨迹，它的位移都是一样的。这个位移可以用一条有向（箭头）[TP12GW05。TIF，Y#]线段AB表示。
设计意图 从学生熟悉的事件入手，沿着逻辑思维的方向逐步发现路程不能准确描述物体的位置变化，为此必须引入新的物理量——位移，得到位移概念的引入必要性。使学生理解位移概念的意义，从实际的问题中抽象、概括出位移的概念。
联系实际：学校马上就要进行秋季运动会了，运动员各有所长，根据所学的知识，哪些项目关注物体位移的大小？哪些项目关注路程的长短？
生：注重路程的有长跑和短跑等；注重位移的有铅球、跳远和标枪等。 设计意图 通过位移与路程的对比加深对位移概念的理解，联系实际，学以致用，使学生感受到物理来源于生活。
3 矢量和标量
师：在物理学中，我们把像路程这样只有大小、没有方向的物理量称为标量（scalar）；像位移这样既有大小又有方向的物理量称为矢量（vector）。回顾初中学过的物理量哪些是矢量？哪些是标量？
学生举例：标量：路程、质量、密度、温度、长度、电阻、电压……；矢量：位移、力、速度。
师：看看下面的这个这个例子，体会标量和矢量还有那些不同。
例2 一位同学从操场中心A出发，向北走了40 m，到达B点，然后又向东走了30 m，到达C点。
（1）求从A到B、从B到C的分路程和从A到C的总路程；
（2）在纸上画出从A走到B、从B到C[TP12GW06。TIF，Y#]的分位移和从A到C的总位移；
（3）分路程和总路程的关系遵循什么法则？
（4）分位移和总位移的关系遵循代数法则吗？如不是，那又遵循什么法则呢？
学生分析，师生讨论。
分路程与总路程遵循代数法则，分位移与总位移不遵循代数法则，但他们构成一个封闭的几何图形，我们暂且称之为“几何法则”，在后面的学习中我们再详细研究。我们之前接触的运动大多在一条直线上，那么就从最简单的直线运动入手，研究在直线运动中的位置和位移。
设计意图 通过生活中的例子，将位移与路程的异同形象化，使学生直观形象的感受到位移与路程的计算法则也不相同，进而加深其对矢量的印象，为后面深入学习矢量的问题埋下伏笔。
4 直线运动的位置和位移
思考1：直线运动中物体的位置如何表示？
生：用一维坐标轴上的坐标，如图10。
[TP12GW07。TIF，Y#]思考2：物体的位置变化如何表示？
生：变化都是末减初，应该是Δx=x2-x1，其中Δx是位置变化量，x2是末位置坐标，x1初位置坐标。
思考3：物体的位移与初末位置坐标之间满足什么关系？
生：位移就是位置的变化量，在直线运动中，位移l=Δx=x2-x1。
师：如图11，一物体从A运动到B，然后运动C，最后到达D，分别求A到B、B到C、C到D的位移和从A到D的总位移。
[TP12GW08。TIF，BP#]
生：依据图12有：lAB=3 m， lBC=2 m， lCD=-7 m， lAD=-2 m。
师：如何理解各量的正负？
生：位移为正，方向与正方向相同，位移为负，方向与正方向相反。
师：位移的正负号的物理意义只表示位移方向，不表示位移大小。所有的矢量“正负号”都只表示方向，不表示大小。
师：总位移与各分位移有何关系？
生：总位移等于各位移（带有方向符号的）的代数和。
师生共同总结同一直线上位移的运算一般方法：可转化为代数运算
（1）规定正方向：将各位移的方向用“ ”、“-”号表示，写在位移的大小前面。
（2）总位移等于各位移（带有方向符号的）的代数和。
设计意图 利用具体例子来解决抽象的同一直线上的位移的运算，将抽象的方法变成具体例子，降低理解难度。
例3 从高出地面3 m的位置竖直向上抛出一个小球，它上升5 m后回落，最后到达地面，如图13所示，分别以地面和抛出点为原点建立坐标系，方向均以向上为正，填写以下如图14的表格（红字为待填写部分）。
[TP12GW09。TIF，BP#]
学生活动。
师：观察表格，你有什么发现？
生：位移与坐标系的选取无关。
师：运动过程具有客观性，但运动的描述具有主观性，用矢量表述物理量的定义及物理量间的关系具有内容准确、形式简单的特点，不依赖坐标系的选取，给解决问题带来很大的方便。
我国古代数学曾位于世界前列，后来落后的一个重要原因是没有创造出一套合理统一的符号体系，不能将问题普遍化，因此我们应该重视科学预言的学习和使用，用科学语言描述物理问题。其中科学语言包括：科学术语、公式、符号和图表等。
设计意图 利用例3，进一步体会矢量的优点和学习使用科学语言的重要性。
通过这节课的学习，你有哪些收获？学生总结。
高一学生的思维处于从形象思维到抽象思维的过度阶段，形象思维多于抽象思维，对于抽象物理概念的学习一般离不开感性直观的材料的支持，因而在讲授物理概念时，要遵循学生的思维生长的方向，从实际问题中出发，让学生体会和了解提出新概念的过程和目的，使学生在建立概念的过程中受到物理思想与方法的熏陶。
师生共同复习：通过前一节的学习，我们知道什么是机械运动，为了简化研究，可以将满足一定条件的物体简化成质点。研究物体的运动还要选择一定的参考系，为方便准确研究。在参考系上又建立了坐标系。那么思考：
问题1 要研究物体的运动，首先要会描述物体的运动。如果要定量描述某同学在昨天第二节大课间的运动，则：
（1）在描述他运动之前应做什么工作？
（2）可以先从哪些方面入手来描述他的运动？
学生活动总结：（1）建立模型；（2）先从时空即时间和空间两个方面。
生活中会看到这样两个表格：学校的作息时间表和南京发往上海的高铁G7031次的列车时刻表，为什么一个叫“时间表”，另一个又叫“时刻表”呢？你知道其中的区别吗？
[TP12GW01。TIF，BP#]
学生讨论总结：事件发生或结束的瞬间，与发生状态对应，在物理学中称为时刻t，也称时间点。
事件持续的时间，与发生过程对应，在物理学中称为时间间隔Δt，简称时间，也称时间段。
尝试举例，生活中哪些例子表示时刻，哪些例子表示时间间隔。学生举例。
[TP12GW02。TIF，Y#]
问题2 为了定量的描述时刻和时间间隔，可用什么数学工具进行直观形象的描述？
生：可以建立表示时间的坐标轴，其中时刻在时间（坐标）轴用“点”表示。时间在时间（坐标）轴用“线段”表示。
1 时刻和时间间隔
（1）时刻：是指一瞬间，在时间坐标轴上表示为一个点。
（2）时间间隔：是指终止时刻与起始时刻之差，在时间坐标轴上表示为一段线段。通常简称为时间。
设计意图 沿着描述机械运动的思路，自然的引到从时空角度来描述，从而开始本节课的教学内容。由于对时空的认识，更多的是来源于生活，为此我们创设合适的物理情境，从生活中的例子入手，遵循学生的认知规律，从感性到理性，从直观到抽象，通过感受、分析、抽象概括而引出物理概念。
师：平时口语中的“时间”，有时指时刻，有时指时间间隔，通[HJ0。95mm]常根据上下文来判定。例如“现在什么时间？”“离下课还有半个小时的时间。”这里的“时间”指什么？
生：第一个“时间”指时刻，第二个“时间”指时间间隔。
例1 在时间轴上如何表示下述六项？
第六秒内、六秒内、第六秒初、第六秒末、前两秒、第一秒
学生分析。
时间间隔可以展示某一过程，比如录像；时刻只能显示运动过程的某一瞬间，比如照相。
师：如何计量时间？你知道的时间的单位有哪些？
学生总结：法定时间单位：秒、分、时、（日）、年；常用时间单位：刻、周、季度。
师：有哪些工具可以测量时间呢？
师生总结：秒表，打点计时器（后面会详细学习），如图2、图3、图4。
[TP12GW03。TIF，BP#]
设计意图 通过例题与时间计量加深学生对时间和时刻的理解。
师：来附中学习已经一周的时间了，你对附中哪些地方最熟悉？平时去的最多的地方是哪里？如图5是“南京师大附中俯瞰图”。
生：食堂和教室。
师：从教室到食堂有哪些路线呢？
学生列举举例。
师：路线很多，我列举了其中的两条路线，如图6蓝线和黄线所示路径，思考两条路线的不同点和共同点。
生：路程不同，起点和终点相同。
师：为定量描述该同学的位置变化，数学上可用什么来表示？
生：从教室到食堂的线段。
师：从教室到食堂与从食堂到教室的位置变动一样吗？该如何准确描述？
生：不一样。可以用带箭头的线段来表示（如图7中粉色的线）
[TP12GW04。TIF，BP#]
师：因此路程已经不能准确描述物体位置的变化，我们必须引入新的物理量来描述位置变化，同时反映位置变化的大小和位置变化的方向，我们把它称为位移。
2 路程和位移
（1）路程（path）——物体运动轨迹的长度；[HJ0。9mm]
（2）位移（displacement）——描述质点位置变化的物理量，用物体运动的初位置到运动的末位置的有向线段来表示位移。物理符号：l，单位：m。
①初位置→末位置（方向）；②线段长度（大小）
师：如图8，物体从A运动到B时，不管沿着什么轨迹，它的位移都是一样的。这个位移可以用一条有向（箭头）[TP12GW05。TIF，Y#]线段AB表示。
设计意图 从学生熟悉的事件入手，沿着逻辑思维的方向逐步发现路程不能准确描述物体的位置变化，为此必须引入新的物理量——位移，得到位移概念的引入必要性。使学生理解位移概念的意义，从实际的问题中抽象、概括出位移的概念。
联系实际：学校马上就要进行秋季运动会了，运动员各有所长，根据所学的知识，哪些项目关注物体位移的大小？哪些项目关注路程的长短？
生：注重路程的有长跑和短跑等；注重位移的有铅球、跳远和标枪等。 设计意图 通过位移与路程的对比加深对位移概念的理解，联系实际，学以致用，使学生感受到物理来源于生活。
3 矢量和标量
师：在物理学中，我们把像路程这样只有大小、没有方向的物理量称为标量（scalar）；像位移这样既有大小又有方向的物理量称为矢量（vector）。回顾初中学过的物理量哪些是矢量？哪些是标量？
学生举例：标量：路程、质量、密度、温度、长度、电阻、电压……；矢量：位移、力、速度。
师：看看下面的这个这个例子，体会标量和矢量还有那些不同。
例2 一位同学从操场中心A出发，向北走了40 m，到达B点，然后又向东走了30 m，到达C点。
（1）求从A到B、从B到C的分路程和从A到C的总路程；
（2）在纸上画出从A走到B、从B到C[TP12GW06。TIF，Y#]的分位移和从A到C的总位移；
（3）分路程和总路程的关系遵循什么法则？
（4）分位移和总位移的关系遵循代数法则吗？如不是，那又遵循什么法则呢？
学生分析，师生讨论。
分路程与总路程遵循代数法则，分位移与总位移不遵循代数法则，但他们构成一个封闭的几何图形，我们暂且称之为“几何法则”，在后面的学习中我们再详细研究。我们之前接触的运动大多在一条直线上，那么就从最简单的直线运动入手，研究在直线运动中的位置和位移。
设计意图 通过生活中的例子，将位移与路程的异同形象化，使学生直观形象的感受到位移与路程的计算法则也不相同，进而加深其对矢量的印象，为后面深入学习矢量的问题埋下伏笔。
4 直线运动的位置和位移
思考1：直线运动中物体的位置如何表示？
生：用一维坐标轴上的坐标，如图10。
[TP12GW07。TIF，Y#]思考2：物体的位置变化如何表示？
生：变化都是末减初，应该是Δx=x2-x1，其中Δx是位置变化量，x2是末位置坐标，x1初位置坐标。
思考3：物体的位移与初末位置坐标之间满足什么关系？
生：位移就是位置的变化量，在直线运动中，位移l=Δx=x2-x1。
师：如图11，一物体从A运动到B，然后运动C，最后到达D，分别求A到B、B到C、C到D的位移和从A到D的总位移。
[TP12GW08。TIF，BP#]
生：依据图12有：lAB=3 m， lBC=2 m， lCD=-7 m， lAD=-2 m。
师：如何理解各量的正负？
生：位移为正，方向与正方向相同，位移为负，方向与正方向相反。
师：位移的正负号的物理意义只表示位移方向，不表示位移大小。所有的矢量“正负号”都只表示方向，不表示大小。
师：总位移与各分位移有何关系？
生：总位移等于各位移（带有方向符号的）的代数和。
师生共同总结同一直线上位移的运算一般方法：可转化为代数运算
（1）规定正方向：将各位移的方向用“ ”、“-”号表示，写在位移的大小前面。
（2）总位移等于各位移（带有方向符号的）的代数和。
设计意图 利用具体例子来解决抽象的同一直线上的位移的运算，将抽象的方法变成具体例子，降低理解难度。
例3 从高出地面3 m的位置竖直向上抛出一个小球，它上升5 m后回落，最后到达地面，如图13所示，分别以地面和抛出点为原点建立坐标系，方向均以向上为正，填写以下如图14的表格（红字为待填写部分）。
[TP12GW09。TIF，BP#]
学生活动。
师：观察表格，你有什么发现？
生：位移与坐标系的选取无关。
师：运动过程具有客观性，但运动的描述具有主观性，用矢量表述物理量的定义及物理量间的关系具有内容准确、形式简单的特点，不依赖坐标系的选取，给解决问题带来很大的方便。
我国古代数学曾位于世界前列，后来落后的一个重要原因是没有创造出一套合理统一的符号体系，不能将问题普遍化，因此我们应该重视科学预言的学习和使用，用科学语言描述物理问题。其中科学语言包括：科学术语、公式、符号和图表等。
设计意图 利用例3，进一步体会矢量的优点和学习使用科学语言的重要性。
通过这节课的学习，你有哪些收获？学生总结。
高一学生的思维处于从形象思维到抽象思维的过度阶段，形象思维多于抽象思维，对于抽象物理概念的学习一般离不开感性直观的材料的支持，因而在讲授物理概念时，要遵循学生的思维生长的方向，从实际问题中出发，让学生体会和了解提出新概念的过程和目的，使学生在建立概念的过程中受到物理思想与方法的熏陶。