一個(gè)別開生面的加速度引入

劉懷敏

摘 要：加速度是高中物理最難理解的概念，主要難點(diǎn)在于變化、變化率、變化快慢等概念的理解，本案例創(chuàng)造性地使用實(shí)驗(yàn)來幫助學(xué)生理解。

關(guān)鍵詞：加速度；案例分析；高中物理

本課內(nèi)容為《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)物理教科書·物理1》（魯科版必修1）第二章“運(yùn)動(dòng)的描述”第3節(jié)，本節(jié)內(nèi)容分兩個(gè)課時(shí)完成，這是第二課時(shí)加速度。加速度是物理學(xué)中最難懂的概念之一，是運(yùn)動(dòng)學(xué)內(nèi)容中最難懂的概念，也是運(yùn)動(dòng)學(xué)中的重要概念。它是聯(lián)系動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)之間的橋梁。因此，講好、上好加速度這節(jié)課，對(duì)學(xué)生能否理解加速度的概念，乃至后面力學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)都是至關(guān)重要的。學(xué)生剛進(jìn)入高中，對(duì)高中的學(xué)習(xí)方法并沒有明確的認(rèn)識(shí)，抽象思維能力較為薄弱，運(yùn)用數(shù)學(xué)分析和討論物理問題的能力不足。這對(duì)學(xué)生掌握本章的基本概念，特別是加速度的概念帶來較大的困難。加速度概念掌握的難點(diǎn)在于變化率和矢量性。由于加速度方向由牛頓第二定律來決定，所以本節(jié)課在一定程度上弱化了加速度方向的教學(xué)，相對(duì)強(qiáng)化了變化率的理解。

預(yù)設(shè)思路：本節(jié)課學(xué)生通過小實(shí)驗(yàn)探究、討論來具體感知變化量、變化率、變大變小等數(shù)學(xué)概念。讓學(xué)生通過觀察和討論來建立變化率的概念。通過實(shí)驗(yàn)探究來建立速度的變化率——加速度的概念。最后在實(shí)例中進(jìn)一步體會(huì)和理解加速度概念。讓學(xué)生經(jīng)歷觀察現(xiàn)象、分析總結(jié)、數(shù)學(xué)推理等科學(xué)探究的過程。在探究中培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力，讓學(xué)生在操作中體會(huì)物理的趣味。

教學(xué)實(shí)錄：學(xué)生實(shí)驗(yàn)：每個(gè)學(xué)生手上分到數(shù)量不等的紙牌，教師提示學(xué)生記錄下自己手上的牌的數(shù)量。等教師信號(hào)開始游戲：號(hào)數(shù)除尾號(hào)為3號(hào)的單號(hào)學(xué)生把自己手上的牌逐張發(fā)給號(hào)數(shù)為雙號(hào)的學(xué)生。雙號(hào)的學(xué)生負(fù)責(zé)計(jì)時(shí)，尾號(hào)為3的學(xué)生不必做動(dòng)作，游戲時(shí)間為10～30秒不等。游戲結(jié)束后提醒學(xué)生再次記錄下自己手上牌的數(shù)量并完成內(nèi)容。原有紙牌數(shù)量（ ）現(xiàn)有紙牌數(shù)量（ ）紙牌變化量（ ）所用時(shí)間（ ）紙牌變化快慢（ ）

在學(xué)生游戲結(jié)束后教師提醒學(xué)生紙牌變化量應(yīng)如何計(jì)算（大減小或是末減初）、如何計(jì)算能客觀發(fā)映紙牌的變化。經(jīng)過討論后學(xué)生都能體會(huì)到應(yīng)是末減初更能反映客觀事實(shí)。

在學(xué)生填完表格后進(jìn)行匯報(bào)，選出最敗家發(fā)牌手（牌減少最快）、最快發(fā)家手（牌增加最快）、最穩(wěn)持家手（牌變化最慢）、首富（牌數(shù)最多）和首貧（牌數(shù)最少）。班級(jí)氣氛一下子就沸騰起來。

教師在學(xué)生匯報(bào)后提醒學(xué)生注意體會(huì)：變化量與變化快慢的區(qū)別，要變化快應(yīng)集中精力發(fā)10秒就好，因?yàn)殡S著時(shí)間的推移發(fā)牌速度會(huì)下降，即變化快的不一定變化量大，而牌數(shù)多的不一定是增加的，也可能是根本就沒有變化。牌數(shù)少的也不一定是減少的，也可能是增加比較緩慢。

通過教師的點(diǎn)評(píng)，學(xué)生明白了數(shù)量、變化量、變化率、變多、變少等數(shù)學(xué)量之間的聯(lián)系與區(qū)別。

對(duì)本案例的反思：

一、對(duì)教材內(nèi)容作了大膽的重組整合

本節(jié)內(nèi)容原本為速度與加速度，在實(shí)際教學(xué)中把本節(jié)內(nèi)容分為兩節(jié)課完成；強(qiáng)化了加速度和速度變化率的理解，只提出加速度是矢量；對(duì)加速度方向的判斷暫時(shí)弱化處理。通過事先準(zhǔn)備的小實(shí)驗(yàn)來學(xué)習(xí)數(shù)量、變化量和變化率等數(shù)學(xué)概念，實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)造性地使用教材的目的。

二、學(xué)生探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)和指導(dǎo)

高一的學(xué)生抽象思維能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力都還十分薄弱。學(xué)生還沒能很好地掌握數(shù)學(xué)上變化率的概念。教師事先精心設(shè)計(jì)了每個(gè)學(xué)生手上的紙牌，通過小實(shí)驗(yàn)上紙牌數(shù)量的控制讓學(xué)生充分感受到數(shù)量、變化量、變化率等概念，保證了每位學(xué)生的參與。各組學(xué)生得到數(shù)據(jù)后通過組內(nèi)的討論和分析得出了各自的結(jié)論。不同組別間由于實(shí)驗(yàn)條件的不同分別得出了不同的結(jié)論，此時(shí)組間的信息共享和相互促進(jìn)就自然而然形成了，生生互動(dòng)水到渠成。在整節(jié)課中，學(xué)生的情緒始終高昂，學(xué)生始終處于主動(dòng)學(xué)習(xí)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了從被動(dòng)學(xué)習(xí)向主動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變。學(xué)生通過自己積極地實(shí)驗(yàn)和探索學(xué)習(xí)了相應(yīng)的數(shù)學(xué)知識(shí)和物理概念，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的積極建構(gòu)，真正成為學(xué)習(xí)的主人。

三、教師的作用和地位

本節(jié)課中教師看似十分輕松，實(shí)則不然。教師事先應(yīng)精心安排好每個(gè)學(xué)生的紙牌數(shù)量，通過對(duì)每個(gè)學(xué)生的紙牌數(shù)量的控制來實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可控性。通過紙牌數(shù)量的控制來讓學(xué)生充分感受到數(shù)量大的并不一定就變化大或是變化率大，變化量大的變化率也不一定大。這一過程所用時(shí)間看似對(duì)加速度的學(xué)習(xí)沒有直接影響，實(shí)際上在不知不覺中已完成了對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的準(zhǔn)備。教師在實(shí)驗(yàn)過程中也充分參與各組間的實(shí)驗(yàn)與探討，通過與學(xué)生的交流和對(duì)學(xué)生的觀察實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)班級(jí)的控制。教師是學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的參與者，從知識(shí)的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生探索知識(shí)的引路人。

本節(jié)課通過精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)和對(duì)實(shí)驗(yàn)條件的控制很好地完成了加速度的數(shù)學(xué)知識(shí)補(bǔ)充。讓學(xué)生在自主探究與實(shí)驗(yàn)中完成知識(shí)的建構(gòu)和生成，這應(yīng)是學(xué)生掌握加速度概念最有效的方法。

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編輯 李建軍