“运动的描述”学习指导

沈志斌

一、教材分析

研究一种物理现象总是先从现象的描述人手.作为研究机械能运动规律开篇之章，本章重点研究描述物体机械运动的物理量，即时间、位移、速度、加速度.

要理解这些物理量，必须理解质点、参考系、坐标系等概念.物理学具有很强的逻辑性，教材在知识的安排上严格遵守知识逻辑，首先介绍质点、参考系、坐标系；接着说明时刻和时间间隔、路程和位移，指出矢量和标量的区别；然后学习直线运动的速度和加速度的知识.

为有利于学生的学习，教材必须符合学生的认知规律，即后一个物理概念必须建立在前一个物理概念的基础上，对运动的描述逐步递进.例如，有位移表示物体在运动，物体运动的快慢则需要用速度来描述，而速度定义为位移和时间的比值；当物体的速度发生变化时，我们自然要比较两个物体速度变化哪个快，这时就需要引入加速度的概念.

物理学是一门十分严谨的科学，各个物理量都有严格的定义及物理意义.本章有些内容如参考系、时间、速度等初中已经接触过，但相比于初中物理，高中物理在介绍这些知识时，更加规范、科学和严谨，因此学习过程中要善于发现它们的差异之处，只有这样，自身的认知水平才会有所提升.

二、思维方法

1.理想化处理

机械运动是指物体位置的改变，为了能够准确定位物体所处的位置，必须抛弃无关因素、忽略次要因素、抓住主要矛盾，把实际物体抽象成一个点，物理学中把这样的一个代表物体的点叫做质点，质点是同学们进入高中以来接触的第一个理想模型.在以后的物理学习中，还会不断地接触理想模型，如力学中的单摆、电学中的点电荷、热学中的理想气体等，都是采用了同一种物理思维方法，即理想化处理.经过理想化处理后，使原来不可以研究的问题变得可以研究，使原来十分复杂的问题变得更加简洁，利用初等数学就可以计算.因此，理想化处理是一种十分重要的物理思维方法.

2.时空统一

运动发生在一定的时间和空间内.运动发生在一定的时间内，为了度量运动发生的用时，物理学引入时间t这个物理量，它是力学中的基本物理量.运动发生在一定的空间内，为了度量物体因运动而发生的位置变化，物理学引入位移x这个物理量，它是由初位置指向末位置的一根有向线段，线段的长短描述位移的大小（即位置改变化的多与少），线段的方向描述了位移的方向.某个时刻对应着某个位置，一段时间对应着一个位移.

3.极限思想

物体位移与所用时间的比值称为速度v=

，其实是指物体在这段时间（或这段位移）的平均速度，如果要知道某个时刻物体运动的快慢，需要用瞬时速度来描述，如何计算瞬时速度呢？我们可以从平均速度过渡到瞬时速度，即从t时刻开始，让物体运动一段很小的时间 t，它就发生一个很小的位移 x，这段时间内的平均速度v= 与t时刻的瞬时速度比较接近，如果时间At取得更小，这种接近程度就更高，当 t—0时，这时计算出来的平均速度就是t时刻的瞬时速度了，这样的处理方法称为极限处理，这种思维称为极限思维.受数学知识的限制，高一阶段数学上尚未学习极限的知识，同学们不可能通过极限的计算来求瞬时速度大小，但这种物理思维在测定瞬时速度的实验中会用到，即 ，式中d为跟随物体运动的挡光片的宽度，At 为挡光时间.

三、学法指导

1.正确理解概念

概念是一种高度概括、高度抽象的知识.深刻理解物理概念，要求做到理解概念的内涵和外延.

内涵是指一个概念所概括的思维对象本质特有的属性的总和.例如速度概念，速度定义为位移与所用时间的比值，它专门用来描述运动的快慢，平均速度、瞬时速度都属于速度，都可以描述运动的快慢，只是对运动快慢不同角度或不同程度的描述.又如加速度概念，加速度定义为速度变化与所用时间的比值，它专门用来描述速度变化的快慢，平均加速度、瞬时加速度都属于加速度，都可以描述速度变化的快慢，只是对速度变化快慢不同角度或不同程度的描述.外延是指一个概念所概括的思维对象的数量或范围.速度和加速度是对运动不同层次的描述，速度和加速度内涵不同，外延也不能交叉.运动快的物体可能速度不变、可能速度在变、可能速度变化很快、可能速度变化很慢，这告诉我们，加速度与速度无必然联系.

2.数理结合

科学的特征是可以定量，初中物理实际上已经覆盖了高中物理绝大部分的知识，但大多以定性为主，高中物理大多以定量为主.在物理学习中要善于将数学T具应用到物理问题解决上来，速度一时间图象描述了速度随时间变化的关系，横轴为时间轴，纵轴为速度轴，如果速度随时间均匀变化，则图象为直线，根据数学中直线斜率的计算，速度一时间图象直线的斜率即为物体运动的加速度，单位为m/S²，这一点和数学是有区别的，数学上的直线斜率一般是无单位的，而物理上图象的直线斜率是有单位的.如果速度一时间图象为曲线，则表明速度随时间不均匀变化，此时，各个时刻对应曲线上的切线斜率为此时的瞬时加速度.

3.学会矢量语言

在研究自然现象时，除了使用日常语言（自然语言）外，更要用科学语言，因为日常语言有时多义、语法复杂，不能引起无歧义的惟一理解，因而不利于科学研究.科学语言包含科学术语、符号、公式和图表，具有含义精确、形式简洁的特点.在科学技术的许多部门都有着广泛应用的矢量语言也有这些特点。例如，求物体发生的位移，我们必须求出位移的大小，它反映了位置变化的程度，同时必须指出位移的方向，如果只答出位移的大小，而不给出位移的方向，这样的位移就有无数个，显然就不符合具体问题的要求.又如，求速度或加速度，必须同时求出它们的大小和方向，否则解答不完整，结果就不明确.