一個別開生面的加速度引入

劉懷敏

摘 要：加速度是高中物理最難理解的概念，主要難點在于變化、變化率、變化快慢等概念的理解，本案例創造性地使用實驗來幫助學生理解。

關鍵詞：加速度；案例分析；高中物理

本課內容為《普通高中課程標準物理教科書·物理1》（魯科版必修1）第二章“運動的描述”第3節，本節內容分兩個課時完成，這是第二課時加速度。加速度是物理學中最難懂的概念之一，是運動學內容中最難懂的概念，也是運動學中的重要概念。它是聯系動力學和運動學之間的橋梁。因此，講好、上好加速度這節課，對學生能否理解加速度的概念，乃至后面力學知識的學習都是至關重要的。學生剛進入高中，對高中的學習方法并沒有明確的認識，抽象思維能力較為薄弱，運用數學分析和討論物理問題的能力不足。這對學生掌握本章的基本概念，特別是加速度的概念帶來較大的困難。加速度概念掌握的難點在于變化率和矢量性。由于加速度方向由牛頓第二定律來決定，所以本節課在一定程度上弱化了加速度方向的教學，相對強化了變化率的理解。

預設思路：本節課學生通過小實驗探究、討論來具體感知變化量、變化率、變大變小等數學概念。讓學生通過觀察和討論來建立變化率的概念。通過實驗探究來建立速度的變化率——加速度的概念。最后在實例中進一步體會和理解加速度概念。讓學生經歷觀察現象、分析總結、數學推理等科學探究的過程。在探究中培養學生的抽象思維能力，讓學生在操作中體會物理的趣味。

教學實錄：學生實驗：每個學生手上分到數量不等的紙牌，教師提示學生記錄下自己手上的牌的數量。等教師信號開始游戲：號數除尾號為3號的單號學生把自己手上的牌逐張發給號數為雙號的學生。雙號的學生負責計時，尾號為3的學生不必做動作，游戲時間為10～30秒不等。游戲結束后提醒學生再次記錄下自己手上牌的數量并完成內容。原有紙牌數量（ ）現有紙牌數量（ ）紙牌變化量（ ）所用時間（ ）紙牌變化快慢（ ）

在學生游戲結束后教師提醒學生紙牌變化量應如何計算（大減小或是末減初）、如何計算能客觀發映紙牌的變化。經過討論后學生都能體會到應是末減初更能反映客觀事實。

在學生填完表格后進行匯報，選出最敗家發牌手（牌減少最快）、最快發家手（牌增加最快）、最穩持家手（牌變化最慢）、首富（牌數最多）和首貧（牌數最少）。班級氣氛一下子就沸騰起來。

教師在學生匯報后提醒學生注意體會：變化量與變化快慢的區別，要變化快應集中精力發10秒就好，因為隨著時間的推移發牌速度會下降，即變化快的不一定變化量大，而牌數多的不一定是增加的，也可能是根本就沒有變化。牌數少的也不一定是減少的，也可能是增加比較緩慢。

通過教師的點評，學生明白了數量、變化量、變化率、變多、變少等數學量之間的聯系與區別。

對本案例的反思：

一、對教材內容作了大膽的重組整合

本節內容原本為速度與加速度，在實際教學中把本節內容分為兩節課完成；強化了加速度和速度變化率的理解，只提出加速度是矢量；對加速度方向的判斷暫時弱化處理。通過事先準備的小實驗來學習數量、變化量和變化率等數學概念，實現了創造性地使用教材的目的。

二、學生探究活動的設計和指導

高一的學生抽象思維能力、應用數學知識解決物理問題的能力都還十分薄弱。學生還沒能很好地掌握數學上變化率的概念。教師事先精心設計了每個學生手上的紙牌，通過小實驗上紙牌數量的控制讓學生充分感受到數量、變化量、變化率等概念，保證了每位學生的參與。各組學生得到數據后通過組內的討論和分析得出了各自的結論。不同組別間由于實驗條件的不同分別得出了不同的結論，此時組間的信息共享和相互促進就自然而然形成了，生生互動水到渠成。在整節課中，學生的情緒始終高昂，學生始終處于主動學習狀態，實現了從被動學習向主動學習轉變。學生通過自己積極地實驗和探索學習了相應的數學知識和物理概念，實現了知識的積極建構，真正成為學習的主人。

三、教師的作用和地位

本節課中教師看似十分輕松，實則不然。教師事先應精心安排好每個學生的紙牌數量，通過對每個學生的紙牌數量的控制來實現實驗結果的可控性。通過紙牌數量的控制來讓學生充分感受到數量大的并不一定就變化大或是變化率大，變化量大的變化率也不一定大。這一過程所用時間看似對加速度的學習沒有直接影響，實際上在不知不覺中已完成了對數學基礎的準備。教師在實驗過程中也充分參與各組間的實驗與探討，通過與學生的交流和對學生的觀察實現了對整個班級的控制。教師是學生實驗中的參與者，從知識的傳授者轉變為學生探索知識的引路人。

本節課通過精心設計的實驗和對實驗條件的控制很好地完成了加速度的數學知識補充。讓學生在自主探究與實驗中完成知識的建構和生成，這應是學生掌握加速度概念最有效的方法。

參考文獻：

[1]邢紅軍，陳清梅.論高考物理能力理論與命題導向[J].課程·教材·教法，2007（11）.

[2]陳剛，舒信隆.新編物理教學論[M].上海：華東師范大學出版社，2006.

[3]邢紅軍.高中物理高端備課[M].北京：中國科學技術出版社，2014.

編輯 李建軍