?

“速度變化快慢的描述——加速度”的教學(xué)設(shè)計(jì)

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

關(guān)鍵詞：加速度引導(dǎo)合作

1教材分析

加速度是高中階段運(yùn)動(dòng)學(xué)里一個(gè)抽象的概念，從教材來看，它是研究下一章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，是聯(lián)系力與運(yùn)動(dòng)關(guān)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(lián)系起來，機(jī)械振動(dòng)、電磁場(chǎng)、能量守恒、動(dòng)量定理等內(nèi)容都涉及到加速度，所以本節(jié)的學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生整個(gè)高中物理的學(xué)習(xí)至關(guān)重要．因此，教師在上課時(shí)要讓學(xué)生積極參與、探究，能自主完成加速度概念的建立過程．

2學(xué)情分析

學(xué)生在學(xué)速度時(shí)，已經(jīng)認(rèn)識(shí)了位移、時(shí)間、速度這些基本的物理量以及比值定義法，這使學(xué)生在學(xué)習(xí)加速度的概念時(shí)難度降低了一個(gè)臺(tái)階，比較容易理解和掌握．v-t圖像的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在掌握了加速度的定義后驚喜地發(fā)現(xiàn)加速度的另一種表示方法．學(xué)生掌握了學(xué)習(xí)物理的一些方法，這對(duì)學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和研究物理有一定的幫助．

3教學(xué)目標(biāo)

3.1知識(shí)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(huì)區(qū)分速度與加速度、速度變化量與速度變化快慢間的關(guān)系；

(3)掌握加速度的矢量性；

(4)能利用圖像求出加速度的大??；

3.2過程與方法

通過生活實(shí)例的分析，建立加速度的概念，體會(huì)比值定義法在科學(xué)研究中的應(yīng)用．通過分析v-t圖像計(jì)算加速度的大小，體會(huì)物理學(xué)中的數(shù)學(xué)方法．

3.3情感態(tài)度與價(jià)值觀

培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，使學(xué)生獲得成功的體驗(yàn)；培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)的意識(shí)，能主動(dòng)與他人合作．

4教學(xué)過程設(shè)計(jì)

教學(xué)過程中采用引導(dǎo)式與合作的教學(xué)模式，以學(xué)生獨(dú)立思考、探索為主，教師引導(dǎo)為輔，體現(xiàn)了教師與學(xué)生在教學(xué)過程中的平等地位，使學(xué)生消除了對(duì)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(zhàn)斗機(jī)比賽，誰會(huì)取得勝利？

圖1

(2)展示媒體資料：舒馬赫與戰(zhàn)斗機(jī)的比賽．

(背景：2003年12月11日，F(xiàn)1世界冠軍舒馬赫駕駛著法拉利F2003賽車與歐洲狂風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī)展開一場(chǎng)速度的較量，地點(diǎn)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(zhàn)斗機(jī)的最大速度(2 450 km/h)，卻能取得勝利？(學(xué)生思考、討論3~4 min)

若學(xué)生討論無果，老師引入火車啟動(dòng)時(shí)沒有人走路快的例子．

學(xué)生結(jié)論：F1賽車和戰(zhàn)斗機(jī)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(rèn)識(shí)得出加速度概念

提供表1中的數(shù)據(jù)，并提出問題：通過這些數(shù)據(jù)你認(rèn)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(xiàn)的結(jié)果：

轎車的加速性能好，因?yàn)樵谙嗤瑫r(shí)間內(nèi)轎車的速度變化比火車更快一些；

高級(jí)跑車的加速性能好，因?yàn)樵谙嗤瑫r(shí)間內(nèi)高級(jí)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?yàn)樵谒俣茸兓嗤瑫r(shí)摩托車比轎車用時(shí)少．

經(jīng)過以上分析，學(xué)生可容易判斷出在4種車輛中高級(jí)跑車的加速性能最好．

再給出磁懸浮列車相應(yīng)的數(shù)據(jù)．

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

結(jié)論：高級(jí)跑車的加速性能更好，雖然磁懸浮列車比高級(jí)跑車的末速度大，但如果用高級(jí)跑車的速度變化量除以所用時(shí)間，會(huì)發(fā)現(xiàn)在單位時(shí)間內(nèi)高級(jí)跑車的速度變化更快一些．

教師：剛才同學(xué)們只是對(duì)這些運(yùn)動(dòng)著的車輛進(jìn)行了兩兩之間的比較，如果現(xiàn)在想對(duì)5種車同時(shí)進(jìn)行比較，為它們的加速能力進(jìn)行排序，是否存在更快更簡(jiǎn)便的方法？

結(jié)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(shí)間內(nèi)的速度變化量求出來進(jìn)行比較即可．

教師：同學(xué)們很聰明，能夠運(yùn)用之前學(xué)過的求速度的方法來判斷5種車的加速性能，說明同學(xué)們已經(jīng)掌握了前面所學(xué)的知識(shí)，而且還能用來解決遇到問題，看來同學(xué)們的能力很強(qiáng)，值得表?yè)P(yáng)．

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(fā)生這一變化所用時(shí)間的比值．

計(jì)算公式

單位：m/s2

物理意義：描述物體速度變化的快慢．

設(shè)計(jì)意圖：之前學(xué)生在學(xué)速度的過程中就用到了在相同時(shí)間內(nèi)比較位移變化量大小，或在位移變化量相同時(shí)所用時(shí)間的多少來判斷運(yùn)動(dòng)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(dǎo)下，學(xué)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(gè)過程是在學(xué)生學(xué)過速度定義的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的，因此比較順利．

4.3認(rèn)識(shí)加速度的矢量性

教師：現(xiàn)在我們來個(gè)隨堂小練習(xí)，把表1中5種車輛的加速度求出來，要求寫出計(jì)算的詳細(xì)過程．(大部分學(xué)生完成)現(xiàn)在同學(xué)們?cè)賮砬蟪霰?中車輛的加速度．

表2　各種車輛加速數(shù)據(jù)

教師：同學(xué)們比較一下表1和表2中求出的加速度，有什么發(fā)現(xiàn)？

結(jié)論：表1中求出的加速度是正值，表2中求出的加速度是負(fù)值．

教師：為什么會(huì)出現(xiàn)不同的結(jié)果呢？(學(xué)生思考、討論2~3 min)

結(jié)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(fù)值，因?yàn)闀r(shí)間沒有正負(fù)，所以速度變化量的正負(fù)決定了加速度的正負(fù)．

教師：由表1和表2很容易看出：在直線運(yùn)動(dòng)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(shè)計(jì)意圖：在學(xué)了加速度的定義后就讓學(xué)生進(jìn)行隨堂練習(xí)，使學(xué)生牢牢掌握所學(xué)內(nèi)容；要求學(xué)生寫出解答的詳細(xì)過程，是為了使學(xué)生更容易發(fā)現(xiàn)其中隱藏的物理知識(shí)．此過程中學(xué)生是主角，老師只起到了輔助的作用，有利于學(xué)生思維的發(fā)散，增強(qiáng)了學(xué)生的自信心，同時(shí)也是檢測(cè)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)掌握程度的有效途徑之一．

4.4v-t圖像看加速度

教師：現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們把啟動(dòng)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(qǐng)同學(xué)們仔細(xì)觀察圖像，并結(jié)合加速度的定義，看看能有什么新發(fā)現(xiàn)？(學(xué)生思考4~5 min)

圖2

結(jié)論：圖像中直線的斜率就是加速度的大?。?/p>

教師：對(duì)，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?。?/p>

設(shè)計(jì)意圖：在學(xué)生學(xué)過v-t圖像的基礎(chǔ)上進(jìn)行該環(huán)節(jié)，只要學(xué)生把各個(gè)時(shí)刻的速度標(biāo)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(jié)

教師：今天同學(xué)們都學(xué)到了些什么？(學(xué)生協(xié)助完成，老師不參與)

該環(huán)節(jié)對(duì)學(xué)生來說是很輕松，因?yàn)檎麄€(gè)教學(xué)過程學(xué)生都參與了，基本都是學(xué)生通過思考、討論而發(fā)現(xiàn)了新知識(shí)的．該環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)是為了加強(qiáng)學(xué)生的記憶與理解．

課后作業(yè)：練習(xí)2和3題．

5教學(xué)反思

本節(jié)課的目的有兩個(gè)，一是讓學(xué)生熟練掌握本節(jié)的知識(shí)點(diǎn)；二是為了培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立獲取知識(shí)、尋找解決問題的能力．不僅讓學(xué)生在知識(shí)上獲得收獲，而且在精神取得的一定的成就感，增強(qiáng)了學(xué)生的自信心，取得了較好的教學(xué)效果．

參 考 文 獻(xiàn)

1蔡錦曦.關(guān)于“速度變化快慢的描述——加速度”的教學(xué)設(shè)計(jì).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(xué)論.北京：科學(xué)出版社,2014.220~221

(收稿日期：2015-10-30)

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