高一物理教学中如何建立加速度概念

侯金俊

(江苏省盱眙中学 江苏 淮安 211700)

对物理情景的想象、概念的建立、过程的理解等构成了高中物理教学中的诸多难点，而物理概念的建立既是物理教学的重点，更是难点.如果教师在教学过程中能够用生动的事例去启发，有趣的实验去演示，科学的方法去分析，就可以很自然地突破这些重、难点.笔者在一节市优课评比中的一点做法效果不错，作简单介绍.

1 教材分析

本节课是《物理·必修1》第一章第5节，课题“速度变化快慢的描述——加速度”[1].加速度是高一物理教学中的重点和难点，在高中物理教学中具有特殊地位.

第一，在知识上它是联系动力学和运动学之间的桥梁，即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.

第二，在方法上渗透着比值定义法， 通过对速度变化快慢的探究，让学生再次体会比值定义法.因此，上好这节课，对学生能否建立加速度的概念，乃至后面力学知识的学习都至关重要.

2 学情分析

加速度的概念，对于刚上高中的学生太抽象了.首先在日常生活中，学生一般只涉及运动多少路程、速度是多大的基本计算，很少碰到区分速度变化快慢的情景，可以说不学物理，在头脑中是不会自发形成“加速度”的概念；其次，学生抽象思维能力不高，对于速度、速度的变化量、速度的变化率很难分清，对加速度的正负号、加速度的增减和速度的增减有无关系等更是一团乱麻.

因此在帮助学生建立加速度概念的过程中，要充分挖掘素材，如视频、图像、表格、数据等，采用演示、类比、比喻等一切手段帮助学生理解加速度的概念、意义；调动学生参与教学过程，培养学生的思维能力，激发学生学习物理的热情和兴趣.

3 设计理念

新课程理念倡导“以学生为主体”，“物理课程必须倡导学习的自主性、探究性、合作性，让学生主动参与学习，体验感悟科学探究的过程和方法”.本节课的重点是理解加速度的概念和物理意义，而加速度的方向则是本节课的难点.本教学设计试图从已有的物理知识和生活中的物理现象出发，通过类比、比值定义、比较推理和归纳与综合等科学方法的渗透，构建学生主动参与，积极探究的课堂氛围，让学生在彰显科学方法中获取物理知识，从而提高课堂教学的有效性[2].

4 教学过程

4.1 创设情境引入课题

情境:小学生与姚明比一比谁长得快？如图1所示.

图1 我与姚明比一比

通过比较使学生认识到个子高不一定长得快，注意到生活中的快慢.

设计意图:

(1)利用姚明的名人效应能较快集中学生的学习注意力，激发学生的学习热情，使学生能立即投入到本节课的学习中来.

(2)利用学生身边的事例让学生明白个子高、变化大、长得快的区别，填补学生头脑中关于变化快慢的认知缺失，为新课的学习奠定认知上的基础.

4.2 创设情境理解 “速度大”“速度变化大”和“速度变化快”的不同之处

(1)生活中的物理情境

两辆汽车同时起动，第一辆5 s内速度由零均匀增到10 m/s后匀速；第二辆2 s内速度由零均匀增到6 m/s后匀速.讨论：

1)两辆汽车最终速度哪个大；

2)从静止到都匀速运动哪个速度变化大；

3)第1 s内，两汽车速度变化各多大；

4)第1 s内两辆汽车哪个速度变化快.

请同学思考一下“速度大”“速度变化大”“速度变化快”这三种说法有什么不同，并以下表1实例说明它们的不同之处.

表1 物体运动实例

学生思考：谁的速度大？谁的速度变化大？谁的速度变化快？

(2)视频情景展示:摩托车、汽车、飞机的直线加速比赛，如图2所示.

图2 摩托车、汽车、飞机的直线加速比赛

引导学生分析：

1)为什么开始阶段摩托车行驶在前面；

2)为什么最后阶段飞机一直行驶在前面；

3)总的比赛过程中，谁的速度变化大.

(3)板书

一、区分“速度大”“速度变化大”“速度变化快”

“速度大”是指位置变化快 .

“速度变化大”是指末速度与初速度的差别大.

“速度变化快”是指单位时间内速度变化大.

通过问题的分析和讨论让学生明确：

“速度大”、“速度变化大”、“速度变化快”所描述的情况是不同的.因此有必要引入一个物理量来描述物体速度变化快慢的不同，从而引入加速度的物理意义和概念.

设计意图:

(1)通过对摩托车、汽车、飞机的直线加速比赛视频展示，造成学生认知上的冲突.通过表格分析，让学生更好理解“速度大”、“速度变化大”、“速度变化快”所描述的情况是不同的；这些有利于引入加速度的概念.

(2)通过对表格数据的分析过程让学生体会用比值定义法来定义加速度，树立变化率的思想.

(3)先进行表格分析，后进行视频展示，表格和视频的统一，进一步强化学生对“速度大”、“速度变化大”、“速度变化快”的理解.

4.3 创设情境引导学生理解加速度

高一学生第一次接触到加速度概念，接受起来较为困难.根据笔者多年教学的体会，即使学完加速度这一概念之后，仍有很多同学认为，速度大，那么加速度一定大.速度和加速度两个概念总是区别不开.因此，教师处理这部分内容要格外经心，使学生顺利通过这道关口.

(1)教师引导学生类比速度的建立过程，逐步得出加速度的物理意义、定义、公式和单位.

(2)板书

二、加速度

(1)物理意义：描述物体速度变化的“快慢”

(2)定义：速度变化量跟发生这一变化所用时间的比值.

(4)单位：m/s2

(3)小试牛刀

【例1】飞机起飞前在地面上滑行，可以在30s内，速度由零增加到81m/s.那么，飞机起飞前的加速度为多少？

设计意图:加速度的概念非常抽象，学生缺少相关经验.通过类比、比值定义等科学方法的参与，由浅入深，层层深入，顺应学生思维发展的规律，有效化解了教学中的难点内容，使抽象的概念变得具体，学生建立加速度的概念也就顺理成章，例1的加速度大小计算又为例2的讲解做了铺垫.

(4)加速度中的正负号

【例2】足球以8m/s的速度飞来，运动员把它以12m/s的速度反向踢出，踢球的时间为0.2s.求足球在这段时间内的加速度.

1)向学生介绍解题的注意点：在运算中必须规定正方向，Δv=v2-v1一定是末速度v2减去初速度v1，分析计算结果中的正、负符号的物理意义.

2)师生共同完成解题过程.

解：以初速度方向为正方向，则

教师引导学生类比速度中负号的含义，得出加速度中负号表示与所选正方向相反.

3)分析解题过程，得出加速度的方向.

从解题过程可以看出，加速度的方向与速度变化量的方向相同

教师进一步利用汽车速度增加和减小的例子说明.如图3所示，加速度的方向与速度变化量的方向相同，与速度的方向无关.

图3

4)对比分析，得出加速度中正负号的意义.

思考讨论：若取初速度相反的方向为正方向，计算结果如何？

两学生分别取初速度的方向为正方向和取末速度的方向为正方向进行计算.

学生甲：以初速度方向为正方向，

加速度中负号表示与所选正方向相反，即加速度方向与初速度方向相反.

学生乙：以末速度方向为正方向，

加速度方向与末速度方向相同.

引导学生分析：这是同一个物理过程，所以加速度是一定的，为什么会有不一样的表达形式呢？查找出现的原因，学生自然会想到是因为正方向的选取不一样.

共同得出：加速度计算时出现的正、负号仅与正方向的选取有关.

(5)板书

(5)矢量性：

1)加速度的正、负号仅与正方向的选取有关

2)加速度的方向与速度变化量的方向相同.

设计意图:

1)加速度是矢量.由于还没有学习牛顿第二定律，学生很难理解它的方向.由于前面讲解了Δv的方向，很容易由定义式来寻找出加速度的方向.再通过动画演示汽车加速过程、汽车减速过程，引导学生用图示法分析加速度的方向，理解加速度的方向与速度方向、速度变化的方向之间的关系.使抽象的概念变得具体，学生理解和掌握物理知识也就顺理成章.

2)笔者在多年的教学过程中发现很多学生没有理解加速度中正负号的意义，把它当成加速度的方向了，甚至有些教师也是这样教的.通过一个物理过程——将飞来的足球踢飞，选定两种不同的正方向，解出的结果进行比较，让学生亲身感受到加速度的正、负号仅与正方向的选取有关.

5 教学反思

(1)本节课从数据入手，通过科学方法的渗透，构建学生主动探究的科学氛围，让学生亲自参与了概念的得出过程，体现了新课改的精神，培养了学生抽象思维的能力、数据处理能力、总结和概括能力.

(2)每一个环节都通过学生积极思考、主动参与来完成，并设置问题情境，调节课堂气氛，增强学生积极主动学习的兴趣.

(3)果断地处理教材，把平均加速度、瞬时加速度和速度时间图像都放到第二课时处理，突出了本节课的重点，更有利于突破本节课的难点.

参考文献

1 人民教育出版社物理室.普通高中课程标准实验教科书物理·必修1.北京：人民教育出版社，2010

2 姚维贵.注重科学方法渗透 引导学生自主探究 “速度变化快慢——加速度”教学设计.中学物理教学参考，2011(4)