層層設問\\步步深入\\揭示本質\\建立概念

摘要:本文以新《龜兔賽跑》的游戲引出變速直線運動的快慢描述，再引出速度的概念、公式，最后再通過分析實例，逐步理解速度、平均速度、瞬時速度的區別與聯系。

關鍵詞:速度;平均速度;瞬時速度

中圖分類號:G633.7 文獻標識碼:A 文章編號:1003-6148(2010)7(S)-0077-3

一、教材分析

本節教材內容不多，在教學過程中，主要是通過對平均速度的回顧，引出學生對瞬時速度的理解和應用，讓學生逐步理解速度、平均速度、瞬時速度之間的關系與區別。速度定義是學生在高中物理第一次接觸到的用比值定義的物理量。因此教師要引導學生通過實踐加深體會，逐步理解，不能急于求成。

二、教學目標

(一)知識目標

理解平均速度、瞬時速度的概念及其內涵與外延。

(二)能力目標

1. 初步掌握用數學工具描述物理量之間的關系。

2. 培養學生的類比、歸納、推理、探究的抽象思維能力。

(三)德育目標

培養學生認識事物發展的普遍規律由簡單到復雜。

三、教學重、難點

1.瞬時速度概念的理解與應用。

2.怎樣由平均速度引出瞬時速度。

四、教學方法

類比推理法，啟發式，探究式的教學方法。

五、教學過程

(一)創設情景，故事引入，激發興趣

上新課前通過復習前面勻速直線運動的知識，從實際運動的物體，引出本節課的教學內容，明確學習目的，了解重點、難點，從而提高學生學習的自覺性。

首先教師讓學生觀看新《龜兔賽跑》的圖片，并說明它所包涵的寓意，接著給學生講述這個新游戲:“烏龜和兔子要進行一次長跑比賽，其跑道是平直的。隨著發令員小狗一聲:‘各就各位’，他們站在了同一起跑線上。‘砰’的一聲，槍聲響了，兔子縱身一跳，就沖出一大截，回頭看看同時出發卻剛剛離開起跑線的烏龜，兔子得意極了，他于是邊跑邊玩，最后干脆在沿途的一棵大樹下睡起了大覺，而烏龜一直在一刻不停地向前爬著做勻速直線運動。不知過了多久，一陣風吹醒了睡覺的兔子，他睜眼一看，在離他很遠的地方，烏龜馬上就要到達終點了，他大吃一驚，拼命追趕，最后終于和烏龜一同到達終點。”

學生聽完了故事，不知這對學習有啥用。教師這時說明:“今天讓我們站在物理學的角度來重新研究龜兔賽跑。”接著教師通過一系列的問題進行點撥，揭示本質。

(二)層層設問，啟發思考，探索實質

問題1:烏龜和兔子的直線運動有什么不同?為什么?

啟發回答:烏龜的運動可以看作是勻速直線運動，因為它在相等時間內位移相等;而兔子在相等時間內的位移不相等。

從而引出變速直線運動的概念:即物體在一條直線上運動，如果在相等時間內位移不相等，這種運動叫做變速直線運動。

問題2:從運動的全程來看，烏龜和兔子誰運動得快?為什么?

此問題學生往往會按日常經驗來回答，受定勢思維的影響，會肯定地回答:兔子跑得快。這時教師及時點撥:在百米賽跑中，其中一個很快，一下子就沖到了前面，但中途摔倒，結果未能第一個到達終點，他能算跑得最快的嗎?百米賽跑的成績由什么來決定?這時學生會恍然大悟，立即明白，烏龜和兔子一樣快。因為他們是同時出發的，經過相同的時間，發生了相同的位移，又同時到達終點。

問題3:如果我們用“S”表示位移，用“t”表示他們的運動時間，那么我們該怎樣描述烏龜在全程運動的快慢呢?

學生根據前面的學習可回答出:v=s/t。

問題4:兔子做的是變速直線運動，他有沒有恒定的速度呢?

答:沒有。

問題5:兔子全程運動的快慢該怎樣描述呢?

此時學生或許會茫然，教師應及時點撥:從運動的全程來看，兔子和烏龜運動的快慢相同。即兔子做變速直線運動的效果與烏龜的勻速直線運動等效。那么我們就可以用烏龜做勻速直線運動的速度來描述兔子運動的快慢，也可以說烏龜運動的速度是兔子運動速度的平均速度，即v=s/t。從而很自然得出平均速度的定義，即在變速直線運動中，運動物體的位移和作用時間的比值叫做這段時間內的平均速度。公式v=s/t。

(三)結合實例，巧妙過渡，加深理解。

得出平均速度的概念后。教師指出:在現實生活中，變速直線運動比勻速直線運動更常見。運動員的百米賽跑就是一個例子。下面我們一起對美國短跑運動員劉易斯的百米賽跑作一簡單的分析。

問題6:上表給出了劉易斯每20米的運動時間，從表上數據可知，劉易斯做的是什么運動?為什么?

答:變速直線運動。因為在相等的位移內所用時間不相等。

問題7:請學生計算回答，劉易斯每個20米的平均速度是多少?

答:依次是:6.76m/s 、11.05 m/s、11.83m/s、11.98m/s、11.56m/s。

問題8:通過計算我們對劉易斯百米賽跑的運動快慢的變化有了一個大致的了解，那么平均速度有什么特點呢?

答:平均速度可以粗略地描述變速直線運動的快慢。

問題9:表二給出了劉易斯全程的運動時間和前后兩個50米的運動時間，并給出了相應的平均速度。請同學們算一算，全程的平均速度是否等于前后兩個50米的平均速度之和除以2?

答:通過計算不相等。

這時候學生就產生了疑問，教師因勢誘導，將教學引入高潮，接著提出下面的問題。

問題10:那么平均速度能不能簡單地理解為速度的平均呢?

學生的回答是肯定的:不能。

由此我們可以得到這樣一個規律:平均速度不能簡單地理解為速度的平均。平均速度的大小等于物體在某一時間內通過的位移和所花時間的比，從而進一步加深對平均速度的理解。

問題11:平均速度對運動的描述是粗略的，要想精確地了解變速運動，就要知道物體在不同時刻或不同位置的速度，即各個時刻的瞬時速度，那么我們怎樣才能知道瞬時速度呢?

下面我們以劉易斯的百米賽跑為例，進一步了解劉易斯沖刺碰線的速度。

問題12:表三給出了劉易斯百米賽跑后50米的運動情況。同剛才表二的比較同學們看出什么不同了嗎?

答:剛才我們看到劉易斯在60~80米速度達到最大，最后20米略有減速。而當把位移取得更小時我們看到減速實際出現在80~90米之間，而前后10米的平均速度是略有提升的。

問題13:用平均速度來描述變速運動，其精確程度由時間間隔的大小決定，時間間隔越小，物體在這段時間內速度變化越不顯著，平均速度就越接近這段時間內各時刻的瞬時速度。因而如果要求不高，我們就可用最后10米的平均速度來表示他沖刺碰線的速度即11.63m/s，如果要求更精確，我們怎么辦呢?

答:求最后5米，2米，1米的平均速度。這樣極短時間內的平均速度就和他沖刺碰線的速度沒有什么差別了。

問題14:我們乘汽車的時候，會看到司機面前的速度計所指的數值隨著行駛快慢而改變，它上面顯示的是什么速度?

答:瞬時速度。

問題15:如果某一時刻指針指著45是什么意思?

答:該時刻汽車行駛的速度為45km/h。

問題16:如果汽車從這個時刻起作勻速運動，1小時的位移是多少?

答:45千米。勻速運動的速度是開始作勻速運動那一時刻的瞬時速度。

問題17:實際生活中，有時我們只需要了解平均速度，而有時我們必須要知道瞬時速度。請同學們區分下面的幾種速度:

1.汽車以36km/h的速度從會寧開往蘭州;

2.子彈以900m/s的速度離開槍口;

3.小汽車以60km/h的速度經過某一路標;

4.火車以55km/h的速度通過一座橋梁;

答:1.平均速度;2.瞬時速度;3.瞬時速度;4.平均速度。

問題18:今天我們初步討論了變速直線運動，學習了描述變速直線運動的兩個物理量--平均速度和瞬時速度，它們之間的區別和聯系是什么?

答:平均速度是對運動過程的粗略描述，瞬時速度是對運動狀態的精確描述，它們之間存在著內在聯系，極短的時間內平均速度可以近似為瞬時速度。當時間較長時，平均速度與瞬時速度是兩個截然不同的概念，平均速度是一個過程量，而瞬時速度是狀態量。

六、課堂小結

回顧速度平均速度與瞬時速度的概念，以及平均速度與瞬時速度區別與聯系。

七、板書設計

(一)速度

1.定義:運動物體的位移和所用時間的比值叫做速度。

2.公式:v=s/t。

3.物理意義:描述物體運動快慢的物理量。

4.矢量性:方向與位移的方向相同。

(二)平均速度

1.定義:運動物體的位移和作用時間的比值叫做這段時間內的平均速度。

2.公式:v=s/t。

3.物理意義:粗略描述物體運動快慢的物理量。

4.矢量性:方向與位移的方向相同。

(三)瞬時速度

1.概念:運動物體經過某一時刻(或某一位置)的速度。

2.物理意義:精確描述物體的運動。

八、教學后記

1.本節教學案例，采用了故事引入，通過一系列前后連貫、相互聯系的問題，層層設問，步步引導學生思考，很自然地讓學生抓住了本質。建立了概念，深刻的理解了平均速度和瞬時速度，起到了事半功倍的效果。

2.探究式教學圍繞問題展開提問，抓住知識點是關鍵，突破重難點是目的。教師提出的問題，要恰當、準確幽默，對學生要有啟迪性，目的是讓學生參與到教學中來，呈現出共同探究的氛圍，充分體現探究的科學性、目的性和普遍性，對不同的學生，設問要做到“起點定方向，落點定區域”，使人人都有收獲。

(欄目編輯 張正嚴)