“速度變化快慢的描述——加速度”的教學設計

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“速度變化快慢的描述——加速度”的教學設計

摘 要：加速度的概念比較抽象，難以理解，為了使學生較好的掌握，我們采用引導與合作的模式，讓學生參與教學過程，比普遍的講授法取得了更好的教學效果．

關鍵詞：加速度引導合作

1教材分析

加速度是高中階段運動學里一個抽象的概念，從教材來看，它是研究下一章勻變速直線運動的基礎，是聯系力與運動關系的橋梁，牛頓第二定律中通過加速度將力和速度、位移等聯系起來，機械振動、電磁場、能量守恒、動量定理等內容都涉及到加速度，所以本節的學習對學生整個高中物理的學習至關重要．因此，教師在上課時要讓學生積極參與、探究，能自主完成加速度概念的建立過程．

2學情分析

學生在學速度時，已經認識了位移、時間、速度這些基本的物理量以及比值定義法，這使學生在學習加速度的概念時難度降低了一個臺階，比較容易理解和掌握．v-t圖像的學習，使學生在掌握了加速度的定義后驚喜地發現加速度的另一種表示方法．學生掌握了學習物理的一些方法，這對學生今后的學習和研究物理有一定的幫助．

3教學目標

3.1知識與技能

(1)掌握加速度的定義和公式，理解加速度的物理意義；

(2)會區分速度與加速度、速度變化量與速度變化快慢間的關系；

(3)掌握加速度的矢量性；

(4)能利用圖像求出加速度的大小；

3.2過程與方法

通過生活實例的分析，建立加速度的概念，體會比值定義法在科學研究中的應用．通過分析v-t圖像計算加速度的大小，體會物理學中的數學方法．

3.3情感態度與價值觀

培養學生學習物理的興趣，使學生獲得成功的體驗；培養學生合作學習的意識，能主動與他人合作．

4教學過程設計

教學過程中采用引導式與合作的教學模式，以學生獨立思考、探索為主，教師引導為輔，體現了教師與學生在教學過程中的平等地位，使學生消除了對教師的抵觸心理．

4.1課題引入

(1)猜一猜[1]：舒馬赫駕駛F1賽車與戰斗機比賽，誰會取得勝利？

圖1

(2)展示媒體資料：舒馬赫與戰斗機的比賽．

(背景：2003年12月11日，F1世界冠軍舒馬赫駕駛著法拉利F2003賽車與歐洲狂風戰斗機展開一場速度的較量，地點是位于意大利羅塞托的巴卡里尼空軍基地．在600 m的比賽中，舒馬赫駕駛F1賽車取得了勝利．)

教師：為什么舒馬赫的F1賽車的最大速度(369 km/h)不如戰斗機的最大速度(2 450 km/h)，卻能取得勝利？(學生思考、討論3~4 min)

若學生討論無果，老師引入火車啟動時沒有人走路快的例子．

學生結論：F1賽車和戰斗機比的不是最大速度，而是速度變化的快慢，或者說比的是它們的加速能力．

4.2加深認識得出加速度概念

提供表1中的數據，并提出問題：通過這些數據你認為哪種車的加速性能好些？

表1　各種車輛加速性能比較

可能出現的結果：

轎車的加速性能好，因為在相同時間內轎車的速度變化比火車更快一些；

高級跑車的加速性能好，因為在相同時間內高級跑車的速度變化比摩托車更快一些；

摩托車的加速性能好，因為在速度變化相同時摩托車比轎車用時少．

經過以上分析，學生可容易判斷出在4種車輛中高級跑車的加速性能最好．

再給出磁懸浮列車相應的數據．

教師：那么高級跑車和磁懸浮列車誰的加速性能好呢？(學生思考、討論4~5 min)

結論：高級跑車的加速性能更好，雖然磁懸浮列車比高級跑車的末速度大，但如果用高級跑車的速度變化量除以所用時間，會發現在單位時間內高級跑車的速度變化更快一些．

教師：剛才同學們只是對這些運動著的車輛進行了兩兩之間的比較，如果現在想對5種車同時進行比較，為它們的加速能力進行排序，是否存在更快更簡便的方法？

結論：有．可以采用剛才最后一組的比較方法，把5輛車在單位時間內的速度變化量求出來進行比較即可．

教師：同學們很聰明，能夠運用之前學過的求速度的方法來判斷5種車的加速性能，說明同學們已經掌握了前面所學的知識，而且還能用來解決遇到問題，看來同學們的能力很強，值得表揚．

板書：速度變化快慢的描述——加速度

加速度的定義：速度變化的變化量與發生這一變化所用時間的比值．

計算公式

單位：m/s2

物理意義：描述物體速度變化的快慢．

設計意圖：之前學生在學速度的過程中就用到了在相同時間內比較位移變化量大小，或在位移變化量相同時所用時間的多少來判斷運動物體的速度大小，這里也剛好可用這種方法來判斷車輛加速度的大小，在教師的引導下，學生回想起速度定義的建立，通過類比，就很容易得到加速度的定義．整個過程是在學生學過速度定義的基礎上設計的，因此比較順利．

4.3認識加速度的矢量性

教師：現在我們來個隨堂小練習，把表1中5種車輛的加速度求出來，要求寫出計算的詳細過程．(大部分學生完成)現在同學們再來求出表2中車輛的加速度．

表2　各種車輛加速數據

教師：同學們比較一下表1和表2中求出的加速度，有什么發現？

結論：表1中求出的加速度是正值，表2中求出的加速度是負值．

教師：為什么會出現不同的結果呢？(學生思考、討論2~3 min)

結論：表1中速度的變化量是正值，而表2中速度的變化量是負值，因為時間沒有正負，所以速度變化量的正負決定了加速度的正負．

教師：由表1和表2很容易看出：在直線運動中，如果車輛速度增加，加速度的方向與速度方向相同；如果車輛速度減少，加速度方向與速度方向相反．由上面的分析可知加速度也有方向，加速度的方向與速度變化量的方向是一樣的．所以，加速度也是矢量．

板書：加速度是矢量．(其方向由速度變化量的方向決定)

設計意圖：在學了加速度的定義后就讓學生進行隨堂練習，使學生牢牢掌握所學內容；要求學生寫出解答的詳細過程，是為了使學生更容易發現其中隱藏的物理知識．此過程中學生是主角，老師只起到了輔助的作用，有利于學生思維的發散，增強了學生的自信心，同時也是檢測學生對所學知識掌握程度的有效途徑之一．

4.4v-t圖像看加速度

教師：現在請同學們把啟動中和減速過程中的轎車和火車的速度變化過程用v-t圖像表示出來，如圖2所示．完成之后請同學們仔細觀察圖像，并結合加速度的定義，看看能有什么新發現？(學生思考4~5 min)

圖2

結論：圖像中直線的斜率就是加速度的大小．

教師：對，而且直線的傾斜程度越大，其加速度越大，傾斜程度越小，加速度越小．

設計意圖：在學生學過v-t圖像的基礎上進行該環節，只要學生把各個時刻的速度標在圖像上，就很容易看出直線的斜率等于加速度的大小．

4.5鞏固與小結

教師：今天同學們都學到了些什么？(學生協助完成，老師不參與)

該環節對學生來說是很輕松，因為整個教學過程學生都參與了，基本都是學生通過思考、討論而發現了新知識的．該環節的設計是為了加強學生的記憶與理解．

課后作業：練習2和3題．

5教學反思

本節課的目的有兩個，一是讓學生熟練掌握本節的知識點；二是為了培養學生獨立獲取知識、尋找解決問題的能力．不僅讓學生在知識上獲得收獲，而且在精神取得的一定的成就感，增強了學生的自信心，取得了較好的教學效果．

參 考 文 獻

1蔡錦曦.關于“速度變化快慢的描述——加速度”的教學設計.物理教師，2008,29(8)

2黃恕伯,等.物理·必修1.北京：人民教育出版社，2011

3封小超,等.物理課程與教學論.北京：科學出版社,2014.220~221

(收稿日期：2015-10-30)

作者簡介：洪煥灼楊為民*洪煥灼(1991-)，女，研究生在讀，學科教學(物理)方向．通訊作者：楊為民(1959-)，男，副教授，學科教學(物理)研究方向．
(云南師范大學物理與電子信息學院云南 昆明650500)