“人教版”教材《加速度》的教學(xué)設(shè)計(jì)

高中物理新課程總目標(biāo)之一是：“學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，發(fā)展自主學(xué)習(xí)能力，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，能運(yùn)用物理知識(shí)和科學(xué)探究方法解決一些問(wèn)題。”應(yīng)當(dāng)說(shuō)，在高中物理新課標(biāo)教材中蘊(yùn)含著眾多的培養(yǎng)學(xué)生探究能力的資源。高中物理新課程第一個(gè)共同必修模塊中的《速度改變快慢的描述——加速度》就是其中一例。

1 教材分析

本節(jié)課安排在高中物理新課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(人教版必修1)第一章《運(yùn)動(dòng)的描述》的第5節(jié)，在整個(gè)共同必修課程中，對(duì)本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)和掌握是非常必要和重要的。加速度是運(yùn)動(dòng)學(xué)中的一個(gè)重要的基本物理量，是將運(yùn)動(dòng)和力聯(lián)系起來(lái)的橋梁。由于加速度概念與其它物理知識(shí)的聯(lián)系性強(qiáng)，涉及面廣，特別是在分析、解決跟動(dòng)力學(xué)相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題中經(jīng)常牽涉到，因此對(duì)加速度的理解和掌握程度如何，不僅直接關(guān)系到本章后續(xù)必修模塊的進(jìn)一步學(xué)習(xí)，而且還將影響以后選修模塊的學(xué)習(xí)和掌握。所以這一節(jié)課的內(nèi)容是本章知識(shí)的重點(diǎn)之一，本節(jié)課的關(guān)鍵是促進(jìn)學(xué)生對(duì)加速度概念的形成和理解。在學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)中，與加速度有關(guān)的現(xiàn)象不多，這就給學(xué)生理解加速度概念帶來(lái)了不少困難。為此，教材先列舉小型轎車和旅客列車的加速過(guò)程，讓學(xué)生討論它們速度變化的快慢以增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)。教材還展示了飛機(jī)的起飛過(guò)程，要求學(xué)生從具體問(wèn)題中了解“速度快”、“速度變化大”，“速度變化快”等物理名詞的不同含義，又在旁批中指出“物體運(yùn)動(dòng)的快慢”與“運(yùn)動(dòng)速度變化的快慢”不同。在此基礎(chǔ)上再說(shuō)明平均加速度的意義，進(jìn)而說(shuō)明瞬時(shí)加速度，加速度的矢量性。教材在這部分的處理上也比較通俗易懂，比如，在“說(shuō)一說(shuō)”這個(gè)欄目后又給出了一些物體運(yùn)動(dòng)的加速度圖表，給了學(xué)生一些直觀、生動(dòng)的印象；對(duì)重要的v—t圖象，教材又設(shè)置了一個(gè)“思考與討論”，讓學(xué)生通過(guò)v—t圖象加深對(duì)加速度的認(rèn)識(shí)和對(duì)圖象的理解。節(jié)后在“科學(xué)漫步”欄目中也較深入地介紹了一般情況下的變化率概念。

2 從實(shí)際出發(fā)確定三維教學(xué)目標(biāo)

加速度是高中物理共同必修模塊教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容，要想正確理解加速度的物理意義，掌握加速度的定義公式，學(xué)生必須具有較高的抽象思維能力。因此，在確定加速度教學(xué)目標(biāo)時(shí)，應(yīng)該注意教材處理的這一實(shí)際情況。否則，教學(xué)目標(biāo)過(guò)高，不僅不能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，而且易于在學(xué)生中產(chǎn)生物理難學(xué)的心理障礙。當(dāng)然，也不能把教學(xué)目標(biāo)定得太低，這樣也不利于物理課堂教學(xué)效率的提高。

2.1 知識(shí)與技能。

（1）理解加速度的概念，知道加速度是表示速度變化快慢的物理量，知道它的定義、公式、符號(hào)和單位。

（2）理解加速度是矢量，知道加速度的方向確定法，會(huì)區(qū)分加速度與速度、速度的變化、速度的變化率之間的關(guān)系。

（3） 會(huì)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的v—t圖像求加速度。

2.2 過(guò)程與方法。

通過(guò)多媒體課件對(duì)生活實(shí)例中運(yùn)動(dòng)物體速度變化快慢的感受，以及類比法的探究推理，培養(yǎng)學(xué)生抽象邏輯思維能力；培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)、積極的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新精神；強(qiáng)化用比值定義的物理思想方法；培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用比較、類比的學(xué)習(xí)方法。

2.3 情感、態(tài)度與價(jià)值觀。

培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和積極性及善于區(qū)分事物的能力。

3 創(chuàng)設(shè)探究情境，激發(fā)學(xué)生自主、合作學(xué)習(xí)

研究發(fā)現(xiàn)從教學(xué)活動(dòng)的角度講，高中物理中的科學(xué)探究不全是實(shí)驗(yàn)探究。只要是通過(guò)自己的探索，變未知為已知，這樣的教學(xué)活動(dòng)就是科學(xué)探究，科學(xué)探究也是一種精神。因此，本節(jié)課教學(xué)的設(shè)計(jì)思路是：學(xué)生主觀感受——提出問(wèn)題——發(fā)散類比——拓展探究——交流與合作——分析與論證。

3.1 創(chuàng)設(shè)情景，提出問(wèn)題

引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觀看多媒體動(dòng)畫及視頻錄像中物體運(yùn)動(dòng)的不同情景，使學(xué)生從不同層面更加細(xì)致、準(zhǔn)確地領(lǐng)會(huì)已經(jīng)學(xué)過(guò)的速度這一概念，使學(xué)生感受到對(duì)物體運(yùn)動(dòng)及變化描述具有不同的層次性，為逐步建立加速度概念做好準(zhǔn)備。

3.1.1 創(chuàng)設(shè)情景

情景1 播放城市中繁忙的交通景象。讓學(xué)生感受運(yùn)動(dòng)物體的位置是不斷變化的，即運(yùn)動(dòng)物體具有速度。

情景2 觀察公路上不同交通工具的運(yùn)動(dòng)情況。讓學(xué)生感受運(yùn)動(dòng)物體速度有變化，速度大小和方向可以不同。

情景3 觀察、比較飛機(jī)起飛前在地面上的加速過(guò)程，火車進(jìn)站的減速過(guò)程，神州六號(hào)運(yùn)載火箭起飛，炮彈在炮筒中的運(yùn)動(dòng)……，讓學(xué)生知道運(yùn)動(dòng)物體的速度變化有快有慢。

情景4 課件演示汽車的加速過(guò)程和制動(dòng)過(guò)程中速度變化的情況。

3.1.2 提出問(wèn)題

通過(guò)以上情景的展示，說(shuō)明物體運(yùn)動(dòng)速度的變化是有快慢的。那么怎樣判斷并比較物體速度變化的快慢呢?有什么更科學(xué)、更合理的方法來(lái)判斷速度變化的快慢嗎?

3.2 發(fā)散類比，科學(xué)探究

3.2.1 運(yùn)用類比探究。

采用與速度概念相對(duì)比的方法，進(jìn)行控制變量法的推理，從比較運(yùn)動(dòng)快慢的兩種方法入手，時(shí)間相同時(shí)比較位移或位移相同時(shí)比較時(shí)間，時(shí)間和位移均不相等時(shí)采用位移和時(shí)間的比值來(lái)比較物體運(yùn)動(dòng)的快慢。通過(guò)類比，引出加速度的概念和公式。并分別用文字語(yǔ)言和數(shù)學(xué)語(yǔ)言描述加速度。

3.2.2 發(fā)散思維探究。

引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)位移Δx=x₂-x₁的表示方法，引出速度的變化量Δv=v₂-v₁，并指出加速度的方向也可用正、負(fù)號(hào)表示，這是矢量減法。讓學(xué)生討論，用正、負(fù)號(hào)表示矢量的方向后，同一條直線上矢量的加減法可變?yōu)闃?biāo)量的代數(shù)加減法，這些新鮮內(nèi)容的學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生的思維能力的提高創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。

3.2.3 拓展知識(shí)探究。

教師可引申說(shuō)明速度是質(zhì)點(diǎn)位置的變化率，加速度是速度的變化率，一個(gè)變量的變化率常常是很有意義的，讓學(xué)生閱讀教材的“科學(xué)漫步”欄目中變化率的一段敘述，自然地滲透科學(xué)方法的教育。

3.2.4 利用圖象探究。

利用課本中的“思考與討論”，從直線的傾斜程度出發(fā)，進(jìn)行討論，得出v-t圖象的傾斜程度與運(yùn)動(dòng)物體加速度的關(guān)系。這樣不僅促進(jìn)了學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)，而且有利于學(xué)生形成勤于思考、勇于質(zhì)疑的習(xí)慣。

3.2.5 設(shè)計(jì)方案探究。

讓學(xué)生發(fā)揮個(gè)人的主動(dòng)性和想象力，進(jìn)行大膽的猜想與假設(shè)，引導(dǎo)學(xué)生觀察課本中飛機(jī)起飛的閃光照片，結(jié)合用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)瞬時(shí)速度(上一節(jié)的內(nèi)容)的方法，設(shè)計(jì)出各種可能的實(shí)驗(yàn)方案與措施，并說(shuō)明實(shí)驗(yàn)原理及步驟。為下一節(jié)課《實(shí)驗(yàn)：探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律》奠定基礎(chǔ)。

3.3 深化理解，鞏固提高

3.3.1 開(kāi)放討論探究。

把速度和加速度兩個(gè)重要概念進(jìn)行比較，搞清它們的聯(lián)系和區(qū)別。讓學(xué)生討論并列舉實(shí)例回答：加速度為零，速度一定為零嗎？速度為零，加速度一定為零嗎?速度變小，加速度一定變小嗎?作加速運(yùn)動(dòng)的物體加速度減小，運(yùn)動(dòng)的速度也隨之減小嗎？通過(guò)討論使學(xué)生搞清速度大小、速度變化大小；速度方向、速度變化方向；加速度大小、加速度方向之間的關(guān)系。針對(duì)最后一個(gè)問(wèn)題，部分同學(xué)可能存在認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤，可以用向銀行存款作比喻：雖每月遞減存入款數(shù)(相當(dāng)于加速度減少)，但存折上總款數(shù)是逐漸增加的(相當(dāng)于速度增加)，從而幫助學(xué)生建立起正確的思維圖景。

3.3.2 深化鞏固探究。

通過(guò)具體例子讓學(xué)生體會(huì)到加速度有方向，說(shuō)明加速度方向的確定及其物理意義。如，A車在2s的時(shí)間內(nèi)速度由10m／s變?yōu)?5m／s，則它的加速度是多大?B車在3s的時(shí)間內(nèi)速度由10m／s變?yōu)?．5m／s，則它的加速度是多大?讓學(xué)生分組討論，自主認(rèn)識(shí)到加速度只有大小還不能說(shuō)明具體問(wèn)題，要說(shuō)明具體問(wèn)題一定需要另一個(gè)因素。即，加速度的方向，然后從公式角度理解加速度與速度變化量的方向關(guān)系。最后讓學(xué)生分別做出A、B兩物體的初、末速度圖示，通過(guò)圖示法確定出速度變化量的大小和方向，總結(jié)出加速運(yùn)動(dòng)和減速運(yùn)動(dòng)物體的加速度方向跟速度方向關(guān)系。

3.3.3 課后探究作業(yè)。

在十字路口，當(dāng)綠燈亮?xí)r，大卡車和騎自行車的人同時(shí)起動(dòng)，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，前幾米自行車在前，大卡車在后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，大卡車將超過(guò)自行車，請(qǐng)實(shí)地觀察并解釋所見(jiàn)到的現(xiàn)象。

本節(jié)課主要目的是建立并理解加速度概念，從易到難——從現(xiàn)象到本質(zhì)——從形象到抽象，符合學(xué)生的思維發(fā)展規(guī)律，容易為學(xué)生所接受，具有探究性的特點(diǎn)。教學(xué)實(shí)踐證明：探究式教學(xué)既可以最大限度地調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與教學(xué)活動(dòng)，極大地提高學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，又能強(qiáng)化物理知識(shí)的形成過(guò)程，使學(xué)生學(xué)會(huì)探索大自然規(guī)律的基本方法，從而使學(xué)生獲得基本的探究能力和創(chuàng)造性地解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

參考文獻(xiàn)：

［1］國(guó)家教育部．普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)．北京：人民教育出版社，2002

［2］人民教育出版社等．普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理必修1．北京：人民教育出版社，2004

［3］人民教育出版社等．物理必修1教師教學(xué)用書．北京：人民教育出版社，2004

(欄目編輯鄧 磊)