速度的课堂教学设计

　　速度的课堂--陕西西北工业大学附中　丁维汉　赵路
　　在物理学习的进程中，从初中到高中，到大学的普通物理，环环相扣，螺旋式上升。这就要求我们在教授物理课程时，要特别注意那些具有承上启下的关键知识点的教学。速度就是这样的一个知识点，它引入矢量性提升了学生对运动快慢的认识，学习瞬时速度初步建立由量变到质变的哲学思想。过去限于实验手段的相对滞后，对瞬时速度这一教学难点一直难以突破。
　　现在，我们运用信息技术对该课进行--，通过信息技术与实验的整合，较好地帮助学生突破了学习的难点。首先，我们应用小故事的形式帮助学生完成对速度概念从初中到高中的认识转变；其次，通过练习设计帮助学生理解平均速度的概念；最后，通过先进的实验演示，引出瞬时速度的概念，培养学生观察、思考、交流、分析等良好的探究学习的习惯。
　　1　引入
　　先播放一段我国运动员在游泳比赛中顽强拼搏，勇夺冠军和升国旗、奏国歌的精彩视频，使学生满怀激动与自豪的心情走进物理世界。
　　提问：在初中我们是怎样比较物体运动的快慢的？
　　学生回答后再结合图1的动画回顾初中是用比较完成相同路程所用时间或相同时间内完成路程的多少这两种方法来比较物体运动的快慢的。再通过不同时间内通过不同的路程进一步引出初中速度的概念：运动物体在单位时间内通过路程的多少来表示物体运动的快慢（v=s/t）。
　　2　速度的概念
　　通过图2虚构的小故事帮助学生完成对速度概念从初中到高中的认识转变：
　　b处是生产基地，在某一次的检查中发现与b隔着一座山的a处工厂生产的一种元件坏了，若a厂不能在两小时内将配件送到，就会造成停产事故。a处工厂厂长为保证b厂生产的顺利进行，立刻派出甲、乙两人同时从a处工厂出发，分别沿两条不同路径去送元件，出发前厂长说两人谁先把元件送到，就给谁记头等功！结果两人同时把元件送到了b处的生产基地，保证了生产的顺利进行。请同学们想一想、议一议，甲、乙两人究竟谁运动的快？如果你是厂长，你会给谁记头功？并请说出你这样处理的原因和这里面所包含的物理问题。
　　通过上述问题的思考讨论，让学生更深刻地体会物体运动快慢是指其位置改变的快慢。两人从a处同时出发、同时到达b处，应该说运动的一样快，我们看到讨论中物体运动的时间相同、路程不同，但位移却是相同的。所以高中物理中描述运动的快慢用位移s跟发生这段位移所用时间t的比值定义为物体运动的速度。速度是一个矢量，其方向与物体运动方向也就是位移方向相同。
　　3　实验设计
　　应用物理实验微机辅助教学系统在气垫导轨上做实验，用微机采集、分析实验数据，精确显示实验结果，培养学生应用现代化科技手段进行学习和研究的意识。其主要流程如图3所示：
　　（1）应用多媒体的外部av在大屏幕上展现出实验仪器，并介绍实验特点和实验步骤，让每一个学生都能清晰地观察到实验仪器，了解仪器特点和实验步骤，为他们理解实验原理、分析实验数据、进而为探究未知概念 瞬时速度做好准备。
　　（2）接好仪器，指导学生用＂u＂型挡光片通过光电门，观察光电门的计时作用（前挡光片的前沿通过光电门时，计时开始，后挡光片的前沿通过光电门时，计时结束），在电脑上输入两前沿间的距离，电脑立刻算出该挡光片通过光电门所在点的平均速度。
　　（3）实验时请学生参与，分别测量挡光片两前沿距离为100mm、50mm、30mm的平均速度。
　　（4）让学生分成小组，结合实验和有关平均速度的计算，相互探讨当计算平均速度的位移段或时间段越来越小时，平均速度怎么变化？那么当计算平均速度的位移段或时间段取的非常小（几乎为零）时，平均速度会是零吗？。
　　（5）验证：请学生协助测量挡光片两前沿距离为10mm的平均速度。可以看出同学们的估计是正确的。怎么才可以得知位移段或时间段取的非常小时的平均速度呢？先让学生用上一点时间进行思考、分析和讨论，并发表各自的见解，充分发挥学生的主体作用。
　　（6）拟合图线，得出瞬时速度，证实同学们的猜想，见图4。
　　（7）概括瞬时速度的概念独立完成的图象。
　　4　讨论（上一节课学生独立完成的图象）
　　根据前面练习中所给出的表格中的物体做直线运动的位移与时间关系，在坐标纸上画出其位移-时间图线（图5）是一条抛物线，在图象上任取一点a，在a点旁任取一段时间，做一条割线， 其斜率（δs/δt）即为这一段时间内的平均速度，由图线可见：抛物线为真实运动，而割线是对该运动粗略的描述。作图可见，当割线越来越短，粗略的描述越来越接近真实的运动情况。当割线两端点接近到无法区分，割线变成了切线时，该切线的物理意义是什么？
　　思考及引导：通过前面的学习，我们看到当描述平均速度的时间段取的越来越小时，时间变成了时刻、线段变成了点、图象中的割线变成了切线、对运动的粗略的、近似的描述变成了运动情况的精确描述、平均速度变成了瞬时速度。这就是哲学中常说的量变到质变，也就是数学中的极限思想。
　　5　教学体会
　　当年学习心理学时，曾记得一句话：若能找到适当的方法，我们可以将任意一个层次的知识教会给任意一个年龄阶段的儿童。利用先进的多媒体教学，可以引起学生的极大兴趣，经过多次实践，该节课的学习，学生均可轻松的接受。比起原来刻意降低难度，但又无法避免遗留问题的教学，好处真是太多了。对待众所周知的高一物理＂高台阶＂问题，不要老用＂退一步，减一减＂的思维方式去避让，在这个新技术层出不穷的时代里，借助于先进的科技手段，进一步，仍然可以是＂海阔天空＂。