劉二虎

摘 要：“速度”是一個(gè)描述運(yùn)動(dòng)的核心概念，關(guān)系到學(xué)生從初中到高中物理知識(shí)體系和思想方法的適應(yīng)與接受。通過透析教材，引導(dǎo)學(xué)生理解速度的定義，明確平均速度和瞬時(shí)速度，建立矢量意識(shí)，抓住速度本質(zhì)，從而更好地向高中物理學(xué)習(xí)過渡。

關(guān)鍵詞：速度；教材透析；高中物理；物理教學(xué)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2017）2-0030-2

“速度”是初學(xué)高中物理遇到的第一個(gè)重要概念。作為《運(yùn)動(dòng)的描述》一章的核心，“速度”概念建立在位移、坐標(biāo)系、參考系、質(zhì)點(diǎn)等知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，具有一定的綜合性。概念看似簡單，但學(xué)生常常把握不住本質(zhì)，束縛在初中物理的認(rèn)知層面上。所以，“速度”的教學(xué)實(shí)際上關(guān)系到學(xué)生從初中到高中物理知識(shí)體系和思想方法的適應(yīng)與接受。

物理教學(xué)必須透析教材，引導(dǎo)學(xué)生理解概念所包含的物理內(nèi)涵，認(rèn)清物理量的本質(zhì)，擺脫初中物理認(rèn)知的束縛，向高中物理思維體系過渡。筆者以人教版高中《物理》必修一為教本，從以下幾個(gè)方面透析教材，引導(dǎo)學(xué)生形成對“速度”的正確認(rèn)知。

1 “速度”定義的截然不同

初中物理雖然涉及“速度”的相關(guān)知識(shí)，但對高中物理而言，“速度”是作為一個(gè)全新的物理量來描述和定義的。教材中承接前兩節(jié)的坐標(biāo)系、質(zhì)點(diǎn)、位移等知識(shí)，以汽車的直線運(yùn)動(dòng)為例，描述了汽車經(jīng)過Δt時(shí)間的位置變化量Δx。由位移來直觀感受速度的存在，引出速度的概念，在比較位置變化的基礎(chǔ)上給出速度的比值定義式。

整個(gè)定義過程沒有提及學(xué)生熟悉的路程，這樣設(shè)計(jì)的目的在于強(qiáng)調(diào)運(yùn)動(dòng)看的是位置變化，而不是實(shí)際軌跡，速度關(guān)注的是位移而不是路程。讓學(xué)生意識(shí)到高中物理的“速度”不同于初中物理的“速度”，需要摒棄初中的思維意識(shí)，理解“速度”定義的本質(zhì)。

教材中建立了坐標(biāo)系，給出了汽車起始和終點(diǎn)位置（如圖1所示）。通過計(jì)算，引出位置變化量的正負(fù)，讓學(xué)生直觀感受位移的方向。再結(jié)合定義式，來表明速度的方向性，明確速度方向和位移方向的關(guān)系。最終讓學(xué)生樹立矢量意識(shí)，理解速度正負(fù)值的含義。

至此，利用汽車的簡單直線運(yùn)動(dòng)，讓學(xué)生感受到高中物理“速度”和初中物理“速度”的截然不同。

2 從“平均速度”到“瞬時(shí)速度”的過渡

教材中以簡單的直線運(yùn)動(dòng)為例，讓學(xué)生清晰認(rèn)識(shí)到定義式中的“速度”實(shí)際上是一個(gè)平均值，是描述一段時(shí)間物體運(yùn)動(dòng)情況的“平均速度”。

直線運(yùn)動(dòng)屬于是較為簡單的運(yùn)動(dòng)形式，而實(shí)際運(yùn)動(dòng)往往復(fù)雜得多。研究物體的瞬時(shí)速度才更有意義。在這里，教材中利用速度定義，提出“替代”做法：當(dāng)時(shí)間間隔越小時(shí)，物體在一段時(shí)間內(nèi)的平均速度越接近瞬時(shí)的情況。實(shí)際上，教材明確指出當(dāng)Δt很小很小時(shí)，利用速度定義式求出來的結(jié)果就是瞬時(shí)速度。

就學(xué)生角度而言，還不具備基本的微積分思想。教材對于平均速度向瞬時(shí)速度的轉(zhuǎn)化，利用微元分割小段的平均速度作為瞬時(shí)速度，沒有對分析過程給出過多的解釋，目的在于讓學(xué)生接受這樣的處理方式和結(jié)果，而不在于理解過程。

在引出瞬時(shí)速度后，又對初中物理知識(shí)進(jìn)行了銜接和統(tǒng)一。教材中以勻速直線運(yùn)動(dòng)為例，給出這一運(yùn)動(dòng)形式的定義，讓學(xué)生意識(shí)到初中物理所學(xué)只是勻速運(yùn)動(dòng)這一特殊運(yùn)動(dòng)形式，初中物理的“速度”只是勻速直線運(yùn)動(dòng)的“速率”。

同時(shí)，由于瞬時(shí)速度的概念本身比較抽象，學(xué)生缺少物體運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)性的認(rèn)知，故教材又以諸多生活情形為例，加深學(xué)生對瞬時(shí)速度的理解。

教材對于這部分的處理，能讓學(xué)生感受到高中物理和初中物理的包容關(guān)系，接受起來也會(huì)更適應(yīng)。

3 樹立矢量意識(shí)，理解運(yùn)動(dòng)方向

教材中利用坐標(biāo)系計(jì)算汽車起始和終點(diǎn)位置變化量，來表明速度的方向性，讓學(xué)生意識(shí)到運(yùn)動(dòng)學(xué)中物理量的方向和大小同樣重要，建立起矢量意識(shí)。

學(xué)生在明確了“平均速度”和“瞬時(shí)速度”后，往往會(huì)感到困惑——運(yùn)動(dòng)的方向到底該怎么表明？特別是遇到跑圈這類問題，當(dāng)某一同學(xué)跑完一圈，他的實(shí)際位移為零，可以理解平均速度是零，但軌跡是一個(gè)圓周，運(yùn)動(dòng)的方向該怎么表示？

教材中并沒有簡單地給出速度方向就是運(yùn)動(dòng)方向這樣的結(jié)論。在實(shí)際運(yùn)動(dòng)過程中，特別是類似跑操情況，過程中平均速度方向?qū)嶋H是隨著位置變化而變化，瞬時(shí)速度和平均速度的方向都是不斷改變的。

以這樣的實(shí)際例子來引發(fā)學(xué)生的思考，避免使學(xué)生簡單地認(rèn)為運(yùn)動(dòng)方向就是速度的方向。學(xué)生通過思考能理解運(yùn)動(dòng)方向：平均速度反映一段時(shí)間內(nèi)的位移方向，瞬時(shí)速度則反映了某個(gè)位置時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向。

4 做好初、高中物理的銜接和適應(yīng)

運(yùn)動(dòng)學(xué)是高中物理的入門，是學(xué)生從初中向高中過渡的關(guān)鍵階段。透析教材，引導(dǎo)學(xué)生從教材出發(fā)，理解好“速度”這一物理量的本質(zhì)內(nèi)涵，建立起矢量的意識(shí)，從明確概念上實(shí)現(xiàn)初、高中物理知識(shí)的銜接和過渡。

另一方面，理解速度定義中比值定義法的思想，樹立矢量意識(shí)，明確方向?qū)τ谖锢砹康囊饬x，接受平均速度到瞬時(shí)速度的微元轉(zhuǎn)換方法。擺脫初中物理思維方式的束縛，從而實(shí)現(xiàn)認(rèn)識(shí)方式和思維方法向高中物理的轉(zhuǎn)變和適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)初高中物理學(xué)習(xí)的有效銜接。

參考文獻(xiàn)：

[1]滕文娟.層層設(shè)問、步步深入、揭示本質(zhì)、建立概念——《運(yùn)動(dòng)快慢的描述——速度》的教學(xué)案例分析[J].物理教學(xué)探討，2010，28（7）：77-79.

[2]李剛.《運(yùn)動(dòng)快慢的描述——速度》教學(xué)設(shè)計(jì)[J].物理教學(xué)探討，2011，29（1）：65-68.

（欄目編輯 鄧 磊）