“加速度概念”探究式教学的设计思路

“加速度概念”探究式教学的设计思路浙江上虞中学 樊伟新高中物理新程标准在程目标上的基本理念之一就是：“高中物理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，现将本的设计思路展示给大家。一、构思过程这一节是概念，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） ，因为一节只有 4 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，我特意安排在前要求同学们设计一个测速度的实验方案，结果上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。（）利用匀速直线运动的公式：Svt，如果测定斜面上A、B、 、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 Authrare，将测得的时间输入，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的重点：加速度的概念及理解。本节的难点：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10/s 变为 1/s，则它的加速度是多大？B 车在 3 秒的时间内速度由 10/s 变为 2/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、-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。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、多媒体教学过程：1例举物体的运动：（多媒体动画）火箭升高，汽车停止，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：介绍实验装置介绍实验原理实验操作并记录数据。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。文字语言描述加速度数学语言描述加速度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