從定性到定量，引導學生建立加速度概念

顧衛榮 王永元

(江蘇省太倉高級中學，江蘇太倉 215411)

研究任何事物首先要定其性，所謂定性就是對所研究問題進行簡單的區分，如大小、快慢、強弱、高低等.當有了定性的初步認識以后，還需要更精確的研究時，就要用數值來定量分析了.在物理教學中，特別是物理概念的教學中，讓學生從定性到定量，引導學生對物理概念的認識從“毛坯”走向“成品”，逐步建立完整的科學概念.下面以高一物理“描述物體速度變化的快慢——加速度”為例，說明在教學中從定性到定量幫助學生建立加速度概念的具體做法.

1 從定性到定量研究生活事例，初步認識變化快慢

加速度學習中首先要認識變化快慢的概念，從生活事例中選擇有關快慢問題進行研究，可以讓學生有真實的感受，有利于學生正確建立變化快慢的概念，為加速度概念的學習設置第一個鋪墊.

教學片斷1:研究身高變化的快慢.

首先由教師進行示范研究:人到中年會發胖，甲在2年內體重增加10 kg;乙在1年內體重增加8 kg，誰發胖快?幫助學生理解體重的變化10 kg大于8 kg，但發胖的快慢要研究相同時間內的變化，得出乙發胖更快.

當學生有了一定體驗后，引導學生對身高變化快慢進行定性研究，提出問題1:根據上述研究的體驗，請談一談從“出生到現在”的各階段中你身高變化的快慢?引導學生通過定性討論身高變化問題，初步認識變化快慢的概念.再讓學生對身高變化快慢進行定量研究，提出問題2:你能否描述一下自己身高變化最快的數值是多少?引導學生用一年內增加多少厘米的方法來定量描述，幫助學生理解變化大小與變化快慢的區別.

從學生熟悉的生活事例來感受變化快慢的設計，可以為易錯、易混淆的新概念的理解尋找相同或相近的、可以作為類比依托的“熟”，使學生在原有生活經驗的基礎上構建科學概念.

2 從定性到定量研究已認知量，科學描述變化快慢

當學生通過生活事例初步建立變化快慢概念后，尋找在物理學習中已認識的物理量，從定性認識到科學的定量描述，進一步理解變化快慢的概念，為加速度概念的學習設置第二個鋪墊.

教學片斷2:研究位置變化的快慢.

從已有認知的物理量進行變化快慢的研究，不僅能幫助學生加深對原有概念的理解，還能讓學生體會研究的方法，學會如何科學地描述一個物理量的變化快慢，為后續研究加速度提供方法的示范.

3 從定性到定量研究具體運動，理解加速度的大小

學生通過生活事例和已認知量的研究，具備了研究加速度大小的基礎，選擇幾個具體的勻變速運動的實例，從定性分析到定量計算，幫助學生理解加速度的大小.

教學片斷3:研究實際運動中加速度的大小.

加速度對高一學生來說是一個較難理解的物理概念，從定性分析到定量計算，有助于激發思維、拓展想象，從不同角度幫助學生正確理解加速度的概念，提高分析和描述勻變速運動的能力.

4 從定性到定量研究矢量之差，理解加速度的方向

教學片斷4:研究實際運動中加速度的方向.

研究3個實際運動:汽車速度從10 m/s增加到20 m/s;汽車速度從30 m/s減小到15 m/s;小球以8 m/s碰墻后又以8 m/s返回.對3個運動情況用長度不同的矢量描述其運動過程如圖1所示，引導學生對3個運動進行定性研究，提出問題1:對前2個運動進行對比分析，你認為這兩個運動的加速度方向與初速度方向有怎樣的關系?猜測一下第3個運動的加速度方向又會是怎樣?幫助學生從矢量之差的角度進行定性分析，得出第1個運動加速度為正(初速度為正方向)，第2個運動加速度為負，第3個運動比較復雜，一般情況下學生都會有不同的猜測，說明需要進行定量研究的必要性.然后再讓學生從矢量差的角度對Δv進行定量研究，提出問題2:如果以初速度方向為正方向，根據Δv=v2-v1，計算3個運動的Δv，研究計算結果與我們前面的討論是否一致?幫助學生通過矢量計算來科學分析加速度的方向，并引導學生畫出如圖2所示的Δv的矢量圖，加深對加速度方向的理解.

圖1

圖2

通過畫矢量圖的方式進行加速度方向的研究，一方面能幫助學生掌握研究矢量之差的科學方法，另一方面通過細化過程研究來加深對加速度方向的理解.

從定性到定量來研究一個新的物理概念，實際是為學生設置認識和理解新概念的臺階，體現了“低臺階、步步攀升”的教學原則.這樣的設計實現了放飛學生想象、活躍學生思維的教學目標.通過問題的提出、研究和解決的過程，充分發揮學生主動參與研究的積極性，體驗物理概念建立的過程和研究物理問題的方法.