物理概念在新高一教學中的思考

物理是一門科學，如何能學習掌握好她同樣也是一門科學。所以初中物理教學方法與高中物理教學方法肯定是不同的，對于高一新生，他們雖然是高中學生，但認識能力并不能和高中學生相提并論，所以物理在新高一年級教學中充分考慮這個時候的學生接受能力特點就顯得很重要了。比如瞬時速度這一概念就是這個時候教學的一個難、重點。在初中物理中，只學習了勻速運動，速度的定義也很簡單，課本中是這樣描述的：物體運動的快慢用速度表示。在相同時間內，物體經過的路程越長，它的速度就越快；物體經過相同的路程，所花的時間超短，速度越快。速度等于運動物體在單位時間內通過的路程，速度、路程和時間之間的關系為v=s/t，而在高中課本必修一中，第一章第三節”運動快慢的描述——速度”課文中是這樣定義速度的：物理學中用位移與發生這個位移所用時間比值表示物體運動快慢，這就是速度。速度、位移和時間的關系為v=?x/?t。接著課本中又說，v=?x/?t個式算出來的只是個平均值，只能描述物體平均快慢程度，因為物體在運動中的速度時快時慢的，顯然這樣描述不夠精確，課本只這一兩名話就引出了兩個初中都沒有接觸過的概念：平均速度與瞬時速度，對平均速度、矢量等，新高一的學生還能勉強接受，對于課本中所說的?t非常小是什么意思，小到什么程度？瞬時速度就是某一時刻或某一位置的速度，新高一學生就很難接受了。瞬時就是某時刻，也就是沒有時間的延伸，那么在某時瞬時物體的位移也是零，而速度的定義式是v=?x/?t，一個零除以零是個什么結果？而且對于剛進高一的學生來說，分數的分母是不能為零的，所以某一瞬時的速度還有什么意義呢？這是高一學生在學習瞬時速度概念時提出的問題。這里對于教與學都是難點。

為了解決學生學習上的困難，有的人主張避開極限的概念，直接將瞬時速度的的定義及物理意義告之學生，不要求學生理解，讓學生死記硬背：瞬時速度就是某一時刻或某一位置的速度。但這樣給后面的學習留下障礙，因為以后還會遇到瞬時加速度、瞬時功率等概念都在學生還沒有極限概念的情況下出現的。有人認為這個問題可以放一放，因為高中數學中是要講極限的。可認真分析一下高中數學中所講數列極限概念，并不能替物理補課。也有的人主張是不是可以先補講高中數學數列極限概念，這樣做從數學這一角度看，物理課給學生講數列極限，打亂了數學的計劃，已超越了學生認識能力，是拔苗助長。還有的人更為大膽，直接告知學生，比較小的時間間隔內平均速度就是瞬時速度，他們這樣做的理由是等到學生升學后這些錯誤都是能糾正的。這是最不能接受的一種方法了！因為如果學生選了文科，就可能帶著這個錯誤一輩子。

因為新高一的特點就是初高中銜接的時候，這要求我們教育工作者抓住這個特點，即不能要求一步到位，也不能放棄把問題留下什么工作都不做。

教師的工作是把自己掌握的知識在不超越學生認識能力的前提下通過講解科學地傳授給學生。因此教師在備課中就應該將自己放在和學生等同的位置上去思考如何理解每一個概念。使自己的講解既科學嚴謹又通俗易懂。這里筆者認為對于這個時候的高一新生，并不能要求完美的掌握瞬時速度這一概念，因為這個時候的學生還不具備這樣的能力，當然也不是糊弄過去，而是要就?x越來越小講解過程中，引導學生思考極限問題。可以講一些我國科學家研究極限方面的故事，比如中國古代杰出的數學家，也是中國古典數學理論的奠基者之一劉微，他極限思想割圓術，從直徑為2尺的圓內接正六邊形開始割圓，依次得正12邊形、正24邊形……，割得越細，正多邊形面積和圓面積之差越小，形象地給學生一個初步的極限概念。“割之彌細，所失彌少，割之又割以至于不可割，則與圓周合體而無所失矣。”要領會“割之又割”“而無所失矣”極限思想，再結合物理學的特點通過計算來加以說明。筆者在教學中還針對新高一學生特點，例舉了如下數字具體的例子。變速運動的平均速度粗略的描寫了物體在一段時間內運動快慢程度，但隨著時間間隔的不同其數值也不同，時間取得越短，物體在這段時間內的速度變化就越小，平均速度就越接近實際情況。某一小球從某點出發做變速直線運動，它相對于出發點的位移與時間的函數關系為：x=5t2，當t=3秒時，小球位于A點，小球在t=3s到t=5s這段時間內的位移為：Δx=5t12-5t2=80m，這段時間內的平均速度為v=Δx/Δt=40m/s，這一數值可以粗略的表示小球在A點的運動快慢。若我們將時間間隔取得再小些，再得出來的平均速度就更準確些，如小球在3秒到3.1秒的這段時間內發生的位移為Δx=5t12-5t2=30.5m，這段時間內的平均速度為：v=Δx/Δt=30.5m/s，顯然30.5m/s要比40m/s更真實的描述了小球A點的運動情況。同理，我們可以算出小球在t=3s到t=3.01s、t=3s到t=3.001s兩段時間內的平均速度的大小分別為：30.05m/s、30.005m/s顯然30.005m/s比前面所有數據都更準確。這是我們再用“割之又割”最后我們就會得到一個“而無所失矣”數值思想引導學生，為學生后一步掌握瞬時速度這一概念做鋪墊。這樣講解可以學生瞬時速度概念有一個初步理解，不再有“零除以零是個什么”的疑問，相信極限的存在，隨著時間的推移，學生高中學習的深入，概念就會得到完善。還有就是講一下我國古代的數學家，也能讓學生再一次激發民族自豪感，更是愛國主義教育。

作者簡介：侯天助，中學高級教師，江蘇省南京市田家炳高級中學。