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“运动的描述”的教学案例分析

作者:第一论文网 更新时间:2015年10月26日 21:04:51

 一、认识第一单元的知识结构
    作为第一个单元,物理课程标准赋予它承前启后的作用,教材中主要是概念教学,内容包括描述运动的概念和运动图像。概念教学重在理解,规则教学重在应用,从概念到规则,从理解到应用,学习层次提升。教材安排[第一论文网专业提供代写论文和论文代写的服务,欢迎光临DYLw.net]个分组实验,第一个是测定平均速度,第二个是探究运动规律,实验层次显然提高。[1-2]不论是课程标准还是教材,都遵循从简单到复杂的原则呈现知识,构造一个平缓、坚实、给学生机会的知识台阶。
    二、稳妥铺垫首级台阶
    描述运动的概念是运动知识体系的基础,也是初始台阶的首级。概念学习不是一蹴而就,而是认识逐渐深化的过程,因此,概念教学要把握关键,有取有舍,举一反三,使理解一步步深入。
    1.关于质点和参考系
    参考系和质点为“了解”层次,只要求学生能在一些情形中区别和运用。参考系教学不必引入相对运动的问题,质点的抽象程度较高,但学生在正、反例中区分实际物体可否简化为质点并不困难。当概念的级别不高时,就不必扩展,避免把简单问题复杂化。
    2.关于位移
    位移是学生全新学习的第一个物理量,前概念“路程”对学习有干扰作用。理解位移的物理意义是教学难点,可采取“先定性后定量”的方法,先定性画出位移,直观认识位置变化的大小和方向,比较与路程的不同,然后定量求解位移和路程,进一步从“量”上区别它们。
    例1:如图1,一物体在水平地面上接轨道ABC运动。其中,AB段为直线,BC段为半圆。求整个运动过程的位移和路程(位移要在图上标出)。
    G36Y935.jpg
    3.关于速度和加速度
    速度是初中概念,但本单元给出了严格的速度定义:先定义平均速度,再由平均速度过渡到瞬时速度,同时指出速度的矢量性。平均速度是新概念,学生常常用路程替代位移而造成错误。从汽车时速表引出瞬时速度的方法易于接受,而从极限方法理解瞬时速度有难度。只要学生能在不同情形中区别平均速度和瞬时速度,就不必在此纠缠。
    例2:汽车从制动(同时也关闭油门)到停止共用了5s。在这段时间内,汽车每1s前进的距离分别是9m,7m,5m,3m,1m。
    (1)求汽车前1s、前2s、前3s、前4s和全程的平均速度。这5个平均速度中哪个最接近汽车关闭油门时的瞬时速度?它比这个瞬时速度略大些还是略小些?
    (2)汽车运动的最后1s的平均速度是多少?汽车的末速度是多少?
    加速度是学生全新学习的第二个物理量,无类似概念类比,故对其物理意义和矢量性的理解是难点。由于加速度与速度、速度变化量、速度变化快慢等概念有关联,故对其理解就变成对一组概念的理解,可通过实例采取列表对比方法实现教学突破。对于矢量性,宜只介绍直线运动的情形:加速度方向与速度方向要么相同(加速时)要么相反(减速时),可用正负表示。要从定量来理解加速度,注重分析加速度的方向特点及符号表示。
    例3:一辆汽车从静止开始加速到108 km/h所用的时间是10s。接着以108 km/h的速度匀速行驶,因发现紧急情况而急刹车,5s即停下。请求上述两种情况的加速度大小,并说明其方向。
    三、扎实铺厚次级台阶
    跨过首级台阶后进入规律教学,内容有运动规律的描述和应用两方面。用数学描述规律是物理学研究的基本方法,有图像描述和公式描述两种。图像描述直观形象,公式描述则简洁、抽象和准确。显然,公式描述比图像描述更具抽象性,是物理规律的最终表现形式。
    1.关于运动图像
    人教版教材通过测量速度实验的描点法引入速度图像,粤教版教材则通过匀速直线运动的纸带数据描点绘制s-t图像,两个版本教材的引入方法相似,目的在于使学生正确理解图像的物理意义,要让学生动手描绘,从图像寻找信息、查找规律、求解物理量是常见的图像问题。
    2.关于运动规律
    用一组公式描述运动规律是本单元的最大亮点,因有图像知识基础,公式的建立并不困难。教材先介绍速度规律,接着是位移规律,最后是几个推论。速度规律的应用难度不大,但要注意匀减速直线运动的加速度表示。位移规律比较复杂,公式中包含四个物理量:位移s、速度v、加速度a和时间t,并且是非线性关系。在应用位移规律时,可多方创设情境,或求位移,或求初速度、加速度和时间,在多角度的应用中掌握规律。
    下面推论是台阶的更高一级,如果能用它们求解问题,常常收获意想不到的效果,如例4。
    例4:汽车从静止开始做匀加速直线运动,途中先后经过相隔125m的A,B两点,用10s时间,已知过B点的速度为15m/s,求汽车从出发位置到A点的位移和所用的时间各是多大?
    至此,描述匀变速直线运动规律的公式至少有四个,因公式多,正确选择公式变成教学难点。解决的办法是训练,引导学生在全方位的训练中体会和归纳方法,并形成方法积淀。
    3.关于实验
    第一个实验要求学生了解打点计时器原理,掌握实验操作,并处理数据:从纸带计算平均速度,把部分计数点的近似瞬时速度描到v-t图上。第二个实验要求学生会判断匀变速直线运动(Δv=c),会计算瞬时速度(G36Y941.jpg)和加速度(Δs=aG36Y940.jpg),会描点画出速度图像,并从图像求加速度。逐差法和其他变式应用暂不做要求。
    自由落体运动只是匀变速直线运动的特例,不做另外的要求,到此,本单元的教学任务结束了。与初中相比,学生学习了严格的运动概念,学会用科学的数学方法描述运动规律,并且运用规律解决运动问题,这是很大的学习成就,值得高兴和自豪。让学生保持一份欢乐和自信去攀登下一个台阶,比解决两车追赶或相撞问题更有意义。
    四、初始处埋下方法的种子
    高中物理逻辑性强,实验要求高,数学应用复杂,建立与之相适应的学习方法是学生进一步学习物理的必然要求。因此,第一单元不仅是知识教学,还需从一开始就埋下方法的种子,使之成为初始台阶的重要组成部分。有关高中物理学习的方法很多,但下列方法的基础性、操作性和实用性都很强,应引起师生的关注。
    1.联系生活
    生活经验是理解物理概念和规律的起点知识,在新课教学中,应积极引导学生寻找生活原型,通过类比、归纳、演绎形成新知识。生活经验人人都有,如对汽车行驶速度的判断、从起跑到冲刺的跑步过程体验、生活中的“变化量”和“变化快慢”的区分等等,生活经验的多少和优劣直接影响知识的同化水平。
    2.积极动手
    物理课堂不仅“听”和“说”,更重要的是“动手”,物理知识的习得,绝大多数是在“动手”中实现。如动手“画一画”,画位移,画运动过程分析草图,画运动图像;动手“写一写”,写概念名称,写定义的关键字眼,列方程,演算方程;动手“做一做”,自己独立做一个实验,测出一个物理量,体验物理研究的乐趣。
    “动手”是最生动的学习行动,是物理课堂最鲜明的特色。教师要设计“动手”内容,引导学生“动手”,发现和化解“动手”遇到的困难,从而养成良好的习惯。
    3.学会模仿
    模仿是一种简单实用的学习方法,特别适合理解能力不强的学生。当模仿次数达到一定程度,就熟能生巧,形成新知识。
    4.善于分析
    “物理过程分析”是解决复杂物理问题的有效方法,而“运动过程分析”就是这一方法的最初表现,通常的操作步骤是:画过程草图,寻找承上启下的联系点,应用运动规律列方程,最后解方程得出结论。可选择电梯上行运动(经历加速、匀速、减速)做分析,当有一定的积累后再扩展到汽车延误、列车(非质点)过桥、物体追赶等更复杂的运动问题。
    第一单元是高中物理学习的开场,台阶的首级要低,即使最后一级也不能太高,不要设置难题或偏题,不要挖坑,要保证最多的学生融入画境中参与涂鸦。如初始台阶构筑平缓,学生将沿台阶开始有自信的高中生活。如果门槛太高,很多学生可能会初始化失败,从而与高中物理失之交臂,留下终身遗憾。因此,平缓的初始台阶是学生进一步学习之必需,也是教师必尽构筑之责任。