高一物理教學中如何建立加速度概念

侯金俊

(江蘇省盱眙中學 江蘇 淮安 211700)

對物理情景的想象、概念的建立、過程的理解等構成了高中物理教學中的諸多難點，而物理概念的建立既是物理教學的重點，更是難點.如果教師在教學過程中能夠用生動的事例去啟發，有趣的實驗去演示，科學的方法去分析，就可以很自然地突破這些重、難點.筆者在一節市優課評比中的一點做法效果不錯，作簡單介紹.

1 教材分析

本節課是《物理·必修1》第一章第5節，課題“速度變化快慢的描述——加速度”[1].加速度是高一物理教學中的重點和難點，在高中物理教學中具有特殊地位.

第一，在知識上它是聯系動力學和運動學之間的橋梁，即力是通過加速度這個物理量與速度、位移建立了數量的關系.

第二，在方法上滲透著比值定義法， 通過對速度變化快慢的探究，讓學生再次體會比值定義法.因此，上好這節課，對學生能否建立加速度的概念，乃至后面力學知識的學習都至關重要.

2 學情分析

加速度的概念，對于剛上高中的學生太抽象了.首先在日常生活中，學生一般只涉及運動多少路程、速度是多大的基本計算，很少碰到區分速度變化快慢的情景，可以說不學物理，在頭腦中是不會自發形成“加速度”的概念；其次，學生抽象思維能力不高，對于速度、速度的變化量、速度的變化率很難分清，對加速度的正負號、加速度的增減和速度的增減有無關系等更是一團亂麻.

因此在幫助學生建立加速度概念的過程中，要充分挖掘素材，如視頻、圖像、表格、數據等，采用演示、類比、比喻等一切手段幫助學生理解加速度的概念、意義；調動學生參與教學過程，培養學生的思維能力，激發學生學習物理的熱情和興趣.

3 設計理念

新課程理念倡導“以學生為主體”，“物理課程必須倡導學習的自主性、探究性、合作性，讓學生主動參與學習，體驗感悟科學探究的過程和方法”.本節課的重點是理解加速度的概念和物理意義，而加速度的方向則是本節課的難點.本教學設計試圖從已有的物理知識和生活中的物理現象出發，通過類比、比值定義、比較推理和歸納與綜合等科學方法的滲透，構建學生主動參與，積極探究的課堂氛圍，讓學生在彰顯科學方法中獲取物理知識，從而提高課堂教學的有效性[2].

4 教學過程

4.1 創設情境引入課題

情境:小學生與姚明比一比誰長得快？如圖1所示.

圖1 我與姚明比一比

通過比較使學生認識到個子高不一定長得快，注意到生活中的快慢.

設計意圖:

(1)利用姚明的名人效應能較快集中學生的學習注意力，激發學生的學習熱情，使學生能立即投入到本節課的學習中來.

(2)利用學生身邊的事例讓學生明白個子高、變化大、長得快的區別，填補學生頭腦中關于變化快慢的認知缺失，為新課的學習奠定認知上的基礎.

4.2 創設情境理解 “速度大”“速度變化大”和“速度變化快”的不同之處

(1)生活中的物理情境

兩輛汽車同時起動，第一輛5 s內速度由零均勻增到10 m/s后勻速；第二輛2 s內速度由零均勻增到6 m/s后勻速.討論：

1)兩輛汽車最終速度哪個大；

2)從靜止到都勻速運動哪個速度變化大；

3)第1 s內，兩汽車速度變化各多大；

4)第1 s內兩輛汽車哪個速度變化快.

請同學思考一下“速度大”“速度變化大”“速度變化快”這三種說法有什么不同，并以下表1實例說明它們的不同之處.

表1 物體運動實例

學生思考：誰的速度大？誰的速度變化大？誰的速度變化快？

(2)視頻情景展示:摩托車、汽車、飛機的直線加速比賽，如圖2所示.

圖2 摩托車、汽車、飛機的直線加速比賽

引導學生分析：

1)為什么開始階段摩托車行駛在前面；

2)為什么最后階段飛機一直行駛在前面；

3)總的比賽過程中，誰的速度變化大.

(3)板書

一、區分“速度大”“速度變化大”“速度變化快”

“速度大”是指位置變化快 .

“速度變化大”是指末速度與初速度的差別大.

“速度變化快”是指單位時間內速度變化大.

通過問題的分析和討論讓學生明確：

“速度大”、“速度變化大”、“速度變化快”所描述的情況是不同的.因此有必要引入一個物理量來描述物體速度變化快慢的不同，從而引入加速度的物理意義和概念.

設計意圖:

(1)通過對摩托車、汽車、飛機的直線加速比賽視頻展示，造成學生認知上的沖突.通過表格分析，讓學生更好理解“速度大”、“速度變化大”、“速度變化快”所描述的情況是不同的；這些有利于引入加速度的概念.

(2)通過對表格數據的分析過程讓學生體會用比值定義法來定義加速度，樹立變化率的思想.

(3)先進行表格分析，后進行視頻展示，表格和視頻的統一，進一步強化學生對“速度大”、“速度變化大”、“速度變化快”的理解.

4.3 創設情境引導學生理解加速度

高一學生第一次接觸到加速度概念，接受起來較為困難.根據筆者多年教學的體會，即使學完加速度這一概念之后，仍有很多同學認為，速度大，那么加速度一定大.速度和加速度兩個概念總是區別不開.因此，教師處理這部分內容要格外經心，使學生順利通過這道關口.

(1)教師引導學生類比速度的建立過程，逐步得出加速度的物理意義、定義、公式和單位.

(2)板書

二、加速度

(1)物理意義：描述物體速度變化的“快慢”

(2)定義：速度變化量跟發生這一變化所用時間的比值.

(4)單位：m/s2

(3)小試牛刀

【例1】飛機起飛前在地面上滑行，可以在30s內，速度由零增加到81m/s.那么，飛機起飛前的加速度為多少？

設計意圖:加速度的概念非常抽象，學生缺少相關經驗.通過類比、比值定義等科學方法的參與，由淺入深，層層深入，順應學生思維發展的規律，有效化解了教學中的難點內容，使抽象的概念變得具體，學生建立加速度的概念也就順理成章，例1的加速度大小計算又為例2的講解做了鋪墊.

(4)加速度中的正負號

【例2】足球以8m/s的速度飛來，運動員把它以12m/s的速度反向踢出，踢球的時間為0.2s.求足球在這段時間內的加速度.

1)向學生介紹解題的注意點：在運算中必須規定正方向，Δv=v2-v1一定是末速度v2減去初速度v1，分析計算結果中的正、負符號的物理意義.

2)師生共同完成解題過程.

解：以初速度方向為正方向，則

教師引導學生類比速度中負號的含義，得出加速度中負號表示與所選正方向相反.

3)分析解題過程，得出加速度的方向.

從解題過程可以看出，加速度的方向與速度變化量的方向相同

教師進一步利用汽車速度增加和減小的例子說明.如圖3所示，加速度的方向與速度變化量的方向相同，與速度的方向無關.

圖3

4)對比分析，得出加速度中正負號的意義.

思考討論：若取初速度相反的方向為正方向，計算結果如何？

兩學生分別取初速度的方向為正方向和取末速度的方向為正方向進行計算.

學生甲：以初速度方向為正方向，

加速度中負號表示與所選正方向相反，即加速度方向與初速度方向相反.

學生乙：以末速度方向為正方向，

加速度方向與末速度方向相同.

引導學生分析：這是同一個物理過程，所以加速度是一定的，為什么會有不一樣的表達形式呢？查找出現的原因，學生自然會想到是因為正方向的選取不一樣.

共同得出：加速度計算時出現的正、負號僅與正方向的選取有關.

(5)板書

(5)矢量性：

1)加速度的正、負號僅與正方向的選取有關

2)加速度的方向與速度變化量的方向相同.

設計意圖:

1)加速度是矢量.由于還沒有學習牛頓第二定律，學生很難理解它的方向.由于前面講解了Δv的方向，很容易由定義式來尋找出加速度的方向.再通過動畫演示汽車加速過程、汽車減速過程，引導學生用圖示法分析加速度的方向，理解加速度的方向與速度方向、速度變化的方向之間的關系.使抽象的概念變得具體，學生理解和掌握物理知識也就順理成章.

2)筆者在多年的教學過程中發現很多學生沒有理解加速度中正負號的意義，把它當成加速度的方向了，甚至有些教師也是這樣教的.通過一個物理過程——將飛來的足球踢飛，選定兩種不同的正方向，解出的結果進行比較，讓學生親身感受到加速度的正、負號僅與正方向的選取有關.

5 教學反思

(1)本節課從數據入手，通過科學方法的滲透，構建學生主動探究的科學氛圍，讓學生親自參與了概念的得出過程，體現了新課改的精神，培養了學生抽象思維的能力、數據處理能力、總結和概括能力.

(2)每一個環節都通過學生積極思考、主動參與來完成，并設置問題情境，調節課堂氣氛，增強學生積極主動學習的興趣.

(3)果斷地處理教材，把平均加速度、瞬時加速度和速度時間圖像都放到第二課時處理，突出了本節課的重點，更有利于突破本節課的難點.

參考文獻

1 人民教育出版社物理室.普通高中課程標準實驗教科書物理·必修1.北京：人民教育出版社，2010

2 姚維貴.注重科學方法滲透 引導學生自主探究 “速度變化快慢——加速度”教學設計.中學物理教學參考，2011(4)