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匀变速直线运动的加速度 一、加速度的地位和作用 加速度是高一物理教学中的重点内容，是联系力和运动学之间的桥梁。既力是通过加速 度这个物理量与速度、位移建立了数量的关系，加速度还是演绎推导动能定理、动量定理， 以及导出动量守恒定律的中间过渡的重要物理量。在教学中，讲好上好加速度这节课，可使 学生深刻理解加速度的概念，并对所学知识深刻地理解和掌握。运用有关的物理学公式，是 学生掌握高中物理知识和结构的关键物理量之一。本节课选自必修本上册第二章第六节“匀 变速直线运动的加速度”，是高中物理的重要内容，在高考说明中要求为 B，会考大纲中 为D类要求，它的重要性是显而易见的。 二、从实际出发确定教学目标 教学目标，即教学终态时学生在认知、情感、操作技能等方面应达到的教学具体要求， 它应从教学大纲、教材、学生的实际情况出发进行确定。 加速度是高一物理教学的重点内容，要想正确理解加速度的物理意义，掌握加速度的 定义公式，学生必须具有较高的抽象思维能力，可是，学生首次碰到加速度概念时是刚刚 考入高中不久，不少学生抽象思维能力不高，难于理解加速度的意义和定义公式。为了减低 难度，现行教材均把匀变速直线运动和加速度合为一节，只限于讨论匀变速直线运动中的 加速度，只研究匀变速直线运动的加速度的合成和分解，没有研究加速度的测量方法，没 有讨论加速度的合成和分解，没有涉及加速度的成因，只在以后各章中才把加速度的概念 逐步扩充到一般变速运动中的瞬时加速度。因此，在确定加速度教学目标时，应该注意教材 处理的这一实际情况，逐步到位，不能一不到位。否则，教学目标制定过高，学习难度太大， 不仅不能达到预期的教学目标，影响教学效率的提高，而且易于在学生中产生物理难学的 心理障碍，对今后的物理学习也会产生负面影响。当然，也不能把教学目标制定的太低，这 是不利于物理课堂教学效率提高的。 在“匀变速直线运动的加速度”这一节教学过程中，应注意对学生进行科学方法的教 育，应该使学生充分认识到比较和类比的思维方法在加速度教学中的运用，进一步领会运 用比值定义物理量的方法，所以在确定教学目标时，还应确定以下内容：知道在加速度概 念引入过程中运用了比较和类比的思维方法；领会用比值定义物理量的方法。 在确定加速度教学目标时，还应注意普通中学高一学生和重点中学高一学生的学习基 础、思维能力及使用教材的不同，因此，教学具体要求也应有所差异，不能硬搬教学参考书 的教学目标，否则，学生学习的积极性就不易调动起来。 三、创造教学情景，调动学生主动学习 现行教材首先介绍匀变速直线运动的定义，而后举出两个例子进行简单说明，接着介 绍不同匀变速直线运动在相等时间内速度变化是不同的，即速度改变的快慢是不同的，再 举例运用比值法来定义加速度的概念、导出公式和单位，最后确定其方向并进行计算。如果 教师运用讲解法对比以上各层次内容进行教学，学生学习的主动性就不易调动。 为了解决这个问题，有的教师采用唐诗进行引入，也有的教师应用斜槽实验或打点计 时器进行实验引入。然而，诗词引入法显然离题太远；实验引入法虽好，但现行教材没有介 绍斜槽实验测速度的方法，况且打点计时器测速度的方法也是在加速度概念教学之后，故 而不宜使用。 通过多年的教学实践，笔者感到采用“精选运动事例，创设教学情景，让学生主动讨 论”的教学方法可以变难为易，取得较高的教学效率，具体方法如下： 上课开使，教师依靠二维动画软件，运用大屏幕电视机放映火车、电车、小汽车、卡车、 飞机等运输工具自左向右做直线运动的画面，然后巧设下表数值，创设教学情景，接着发 动学生观察表中所给出的数据，分析和讨论各运动物体运动的特点，从而发现火车、小汽车、 卡车的运动速度变化均匀，以此引入匀变速直线运动的概念； 0秒 1秒末 2秒末 3秒末 …… 电车 火车 小汽车 卡车 飞机 3.0m/s 30.0m/s 0m/s 11m/s 500m/s 4.8m/s 30.03 m/s 3.0 m/s 9.0 m/s 500 m/s 6.0 m/s 30.6 m/s 6.0 m/s 7.0 m/s 500 m/s 7.0 m/s 30.9 m/s 9.0 m/s 5.0 m/s 500 m/s …… …… …… …… …… 然后引导学生进行计算和比较，明白火车、小汽车和卡车虽然都做匀直线运动，但速度 变化的快慢程度有所不同，这样加速度概念很自然地被引了出来；在此基础上再组织学生 计算火车、小汽车、卡车在第一秒内、前 2秒内、前 3秒内的速度变化与时间的比值，使学生 再发现：在匀变速直线运动中，速度的变化和所用时间的比值是个恒量，恒量越大，其速 度变化越快，这样就导出加速度的定义和计算公式；再根据对上述 3个物体运动的加速度 的计算结果，让学生去研究加速度单位的写法和读法；明确卡车的加速度计算中所出现的 负号的意义；让学生理解，加速度不但具有大小，而且有方向，是个矢量；知道匀加速直 线运动和匀减速直线运动中加速度方向的特点，这样就能高效率地完成加速度的基本教学 任务。 多年的教学实践证明，上述教学方法能够充分调动学生学习的主动性，有利于提高课 堂教学效率，笔者曾多次运用这种方法进行加速度教学，均获得较好的教学效果。 四、引发前概念，消除前概念 在学生初步了解了加速度概念，并能进行一些简单计算后，是否就真正理解了匀变速 直线运动的加速度的意义呢？笔者的回答是否定的。 我们发现，不少学生的思维过程大多依赖于自觉经验。正因为如此，他们在学习匀变速 直线运动加速度概念之前，会根据日常生活中的片面经验，对加速度概念进行非科学性的 推理，认为加速度也是速度，是加出来的速度，他们又会根据数学中对单位的读法模式， 在其它读物上遇到米/秒 2时，又会自然地读成“平方秒每米”。当他们初学加速度之后， 在非本质因素的干扰下又会人为匀变速直线运动的加速度是由速度变化和所需时间决定的 对加速度变化引起速度变化的特点会产生错误的理解，会认为加速度减小，速度一定也会 减小。上述的加速度前概念会导致对加速度本质特征的曲解，影响对加速度的学习。 对此，我们有些教师缺乏认识，总认为学生的头脑是块教学的：“白板”。可以在上面 画出各种各样的物理图画，硬把教师理解的加速度概念塞进学生的头脑中。也有的教师对此 也有些认识，但在应试教育的负面影响下，害怕引发前概念影响教学进度，于是就采用打 预防针的方法，不让加速度的前概念引发出来，始终进行讲解，这样表面上完成了教学任 务，但学生的认知结构中并没有消除错误的框架。 为了深化加速度的概念，教师应不怕前概念，反而注意引发前概念；然后组织学生进 行分析讨论，消除头脑中错误的知识结构，这样才能正确树立加速度的概念，使学生真正 理解它。 为此，在初步引入加速度概念之后，可以结合设计的教学情景，针对公式 a=（v1- v2）/t 讨论以下几个问题，达到深化加速度概念之目的。 1．加速度是不是速度？是不是加出来的速度？为什么？ 2．加速度是否与速度变化成正比？是否与时间成反比？为什么？ 3．速度为零，加速度是否一定为零？加速度为零，速度是否一定为零？试举例说明。 4．加速度逐渐变小，物体的速度是否一定减小？加速度逐渐变大，物体的速度是否一 定变大？ 5．两物体的加速度分别是-5m/s2和 15m/s2，哪个加速度大？ 为了提高教学效率，可以把上述问题制成投影片进行投影，让学生进行讨论，自由发 表看法，引发前概念；再发动学生进行研究和分析，以消除前概念，进一步理解加速度的 意义。 五、注意发挥教材的教学功能 教材乃学习之本，教学之据。在加速度教学过程中应注意发挥教材的教学功能。 为了提高教学质量，教师应该掌握教材的系统地位、逻辑结构、重点难点、起点知识、图 表意义、例题作用、练习功能，以便顺利进行教学。 教学时也应使教学流程尽量和教材的逻辑结构一致，便于学生学习，上述的加速度引 入方法就是基于教材的例举方法进行设计的，这样能够和教材有机结合，有利于提高学习 效率。 在加速度教学过程中也应发挥教材中图表的教学功能，指导学生认真分析教材中所列 的物体运动的加速度表，研究哪个物体运动的加速度最大？哪个物体运动的加速度最小？ 这对生活和生产有什么作用？这样让学生通过具体的实例进行生动的说明，使加速度概念 不断深化。 加速度教材中的例题及其解法也是一项重要的教学内容，应该组织学生着重分析解题 思路，注意解题规范，比较题中两个物体加速度的大小，探索大小不同的原因，从而达到 巩固所学知识、发展学生思维的作用。 然而，有些教师对教材不认真钻研，常常把教材丢在一边，上课时不讲加速度引入的 物理过程，只介绍公式，然后就大做练习，以求解题能力的提高。这种不重视教材功能的做 法，表面看来，短期效果有时还好，但时间一长，学生只潜伏的加速度前概念就会暴露出 来，就会干扰今后物理的学习，影响教学质量的提高，因此是不可取的。