加速度概念探究式教学的设计思路

　　浙江上虞中学　樊伟新
　　高中物理新课程标准在课程目标上的基本理念之一就是：＂高中物理课程应促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考。通过多样化的教学方式，帮助学生学习物理知识与技能，培养其科学探究能力，使其逐步形成科学态度与科学精神。＂应当说，在高中物理新教材中蕴含着众多的培养学生探究能力的资源。高一新教材《速度改变快慢的描述　加速度》就是其中一例。
　　《速度改变快慢的描述　加速度》比较合理地安排在学生已知匀变速直线运动之后，这给学习加速度这一概念降低了台阶，但笔者认为，不能简单地由匀变速直线运动简单得出加速度这一概念，正如《教师用书》中所述＂加速度是力学中的重要概念之一，也是高中一年级物理课中比较难懂的概念＂，所以，我们必须改变教学策略，更好地落实知识和能力的培养。探究式教学不失为一种好的方法，在实际应用中收到了很好的效果，现将本课的设计思路展示给大家。
　　一、构思过程
　　这一节是概念课，但加速度的概念不像质点等概念那样，质点概念虽然抽象，但由于学生有直觉思维为基础，还是比较容易理解的，而加速度这个概念具有＂动态性＂，对学生来说更加抽象，更加难以理解，应更讲究教学策略。
　　一般对概念课的教学方法有：
　　（1）直接给出概念或定义，然后对此进行巩固练习，加深理解。
　　（2）提供一大堆数据或物理现象，归纳出共同点，然后给出概念，再巩固练习，加深理解。
　　对加速度概念的得出应采取第二种方法较好，因为。它是从易到难，从现象到本质，从形象到抽象，符合学生的思维发展规律，容易为学生所接受，具有探究性的特点；然而，许多教师认为，概念是人为规定的，作为学生，用不着再去探究了，但是我想，让学生用探究的方法，＂走＂一遍加速度概念的建立过程，应当是学生掌握加速度概念的最有效途径。而且，这也是创新精神的反映。所以，这节课围绕着＂探究性＂而展开。
　　遇到的第一个问题是，要得出加速度概念所需的一系列速度值从何而来？
　　绝大多数教师的方法是提供一堆现有数据或自己＂造＂一堆数据，然后用列表形式展示给学生，再由教师归纳得出。这种方法虽然有效，但它缺乏科学性和可靠性，学生会认为教师在＂造假＂，为避免这种不必要的质疑，最好的方法是进行实验，现场采集数据。这样，既体现物理是以实验为基础的学科，体现了真实性，可靠性，又能激发学生的学习积极性；那么，如何把物体运动的速度测出来呢？由于实验室没有现成的测速度的仪器，必须要设计一个实验，而且要求实验精度高（准确），速度快（省时间），因为一节课只有45分钟。
　　然而，设计测速度的实验本身就是一个很好的探究资源，所以，我特意安排在课前要求同学们设计一个测速度的实验方案，结果上课回答时学生提供了很多方案，主要如下：
　　（1）利用交通警察查违章超速车辆的测速仪。
　　（2）把汽车上的速度仪表拆下来装到所研究的物体上。
　　（3）以汽车为研究对象，我们坐在汽车内看速度仪读数据。
　　（4）在玩具汽车上装一套定时装置，使其能每隔相等的时间滴下一滴墨水在下面的轨道上，只要测量两滴墨水之间的距离就可算出速度。
　　（5）利用匀速直线运动的公式：s vt，如果测定斜面上a、b、c、d、e等各点的速度可用水平面上物体运动的位移除以所用的时间。然后变换倾角。再测各点速度，如上图。
　　我不禁感慨，当任学生的思维驰骋时，会想出这么多的方案，有的，简直快要发明打点计时器了（在这节课之前还未曾提到打点计时器）。
　　但是学生提的这些方案可操作性不够，于是类似地我提出了自己的方案：利用气垫导轨和数字计时器，向学生说明测量物体的挡光时间，再用挡光片的宽度除以时间即为物体在挡光处的瞬时速度，利用两只数字计时器可以测定一处挡光到另一处挡光的时间段，这既测出了某个位置的速度，也测出了两个速度变化所用的时间，就可以比较速度变化的快慢了。配以事先做好的authorware课件，将测得的时间输入课件，很快可得速度值。
　　在肯定学生提出的方案的同时，说明我的这种方案是费时少，精度高，但学生很难懂其原理，这里再借助多媒体动画向学生解释原理，清楚又易懂，如图2。
　　那么，怎样引课呢？
　　为充分调动学生的积极性和使学生的思维发展能循序渐进，不感觉知识出现的突然性和为什么要有加速度概念等一系列问题，设计了一组直观感受的实验，让学生在磕磕碰碰中学知识；对图3（a）说明：看这个小球在轨道上的速度在慢慢的增大。（强调慢慢）。对图3（b）说明：这个小球在这个轨道上的速度增大得较快！（强调增大快）
　　问：请大家比较这两个小球的速度变化的快慢情况？由于无法用肉眼看出，给学生设置了障碍，设置了悬念，并在学生猜想与假设的基础上进行自主地探究。
　　到这里，整节课的思路已基本形成，即：学生主观感受（感受什么呢？让他们感受的第一层是运动物体有速度，第二层是运动物体速度有变化，第三层是运动物体的速度变化有快有慢） 猜想与假设 提供物理模型 设置障碍实验 实验测量 分析数据 得出加速度的概念这样一条探究之路。这一条探究之路其实已落实了本节课的重点：加速度的概念及理解。
　　本节课的难点：加速度方向的理解如何来突破呢？我的做法是：通过具体的例子，如，a车在2秒的时间内速度由10m/s变为15m/s，则它的加速度是多大？b车在3秒的时间内速度由10m/s变为2．5m/s，则它的加速度是多大？先让学生感受，让学生分组讨论，让他们自主认识到加速度只有大小还不能说明具体问题，要说明具体问题一定需要另一个因素，这一因素即为加速度的方向，使学生有恍然大悟，豁然开朗之感。
　　为使物理知识回归生活，向学生介绍＂死亡加速度＂的实例，分析和讨论为什么赛车手在比赛时要带上头盔，开汽车时要带好安全带等，适时进行交通安全教育。
　　二、--
　　课题：五、速度改变快慢的描述加速度
　　教学目标：
　　1．知识目标：
　　a．理解加速度的概念，加速度是表示速度变化快慢的物理量，知道它的定义符号、公式单位。
　　b．理解加速度是矢量，知道加速度的方向确定法，会区分加速度与速度、速度的变化、速度的变化率之间的关系。
　　c．会用匀变速直线运动的图像求加速度。
　　2．能力目标：
　　培养学生逻辑思维能力，运用数学知识分析问题、解决问题的能力。
　　3．德育目标：增强学生的交通安全意识。
　　教学重点：加速度的概念及理解
　　教学难点：加速度方向的理解。
　　教具：气垫导轨、光电门（四只）、数字计时器（两只）、斜槽轨道、小球、多媒体课件
　　教学过程：
　　1．例举物体的运动：（多媒体动画）
　　①火箭升高，②汽车停止，③小球运动
　　请学生观察、分析得出：物体有速度、速度在变化、速度改变有快有慢。
　　2．观察障碍实验：两小球运动无法用肉眼观察区分谁的速度改变快。
　　3．猜想与假设
　　4．实验测速：①介绍实验装置②介绍实验原理③实验操作并记录数据。
　　5．分析实验数据，得出比较速度改变快慢的依据（教师引导，学生分组讨论、组长发表意见）
　　6．加速度概念得出。
　　①文字语言描述加速度
　　②数学语言描述加速度
　　③通过具体例子让学生体会到加速度有方向，说明加速度方向的确定和加速度正负的物理意义。
　　7．通过具体数据表格说明匀变速直线运动是加速度不变的运动。
　　8．通过例题分清加速度与速度、速度的变化、速度的变化率之间的关系。
　　9．通过有趣的实例体会加速度的实际应用。
　　作业布置：课本第30页第3、4、5题。
　　综上所述，在对《速度改变快慢的描述加速度》探究式--时，体现了新课程标准所要求的科学探究的几个要素：提出问题 猜想与假设 制定计划与实验设计 进行实验与数据收集 交流与合作 分析与论证这一思路。讲究教学策略，让学生进行探究式的学习，学生才会学得＂更好、更快、更高兴＂。