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速度变化快慢的描述
——加速度教学探究

2018-02-13山西省临汾第一中学侯红霞

卫星电视与宽带多媒体 2018年21期
关键词:加速运动矢量加速度

山西省临汾第一中学 侯红霞

教材教法分析

加速度是联系力学和运动学的桥梁和纽带,在整个力学、电磁学中都涉及到。为今后学习运动学和动力学奠定基础,教师要尽最大努力的寻找视频、制作课件,充分挖掘教科书本中的素材:如表格、数据、图像等。采用类比、观察、图示、比喻等一系列手段,由浅入深遵循循序渐进的原则,帮助学生理解加速度,构建学生主动参与、积极探究的课堂氛围,培养学生由形象到抽象的思维能力,提升课堂教学的有效性。

学情分析

加速度概念对于刚上高中的初中生来说太抽象,学生不好理解。首先,在日常生活中,多数情况下学生只涉及到运动路程、位移、运动快慢,甚至刚上高中往往忽略了位移、速度的方向。很少遇到速度变化有快慢之分的现象,就是日常生活中有的,也把它们当成运动快慢的描述。不通过日常生活现象的对比,学生头脑中很难形成加速度的概念。其次,学生抽象思维能力不高,对于速度、速度变化,速度变化快慢很难分清。再次,在一条直线上的矢量运算法则不清,速度变化的方向就不好理解。最后,在教学过程中,学生往往只注重结果,不重视过程,这样对学生思维能力的培养将起不到作用。我在教学过程中,结合学生的实际情况,教科书提供的素材,找到了解决问题的根源,在此基础上找到教学的对策,取得了良好的教学效果。

一、加速度的引入

教科书上通过思考与讨论对比普通的小型轿车和旅客列车起步后,达到相同的速度所用时间不同,让学生举例说明速度大、速度变化大、速度变化得快三种不同情况。学生由于缺少日常生活经验,只知道运动有快慢之分,不知道速度变化还有快慢之分,因此举不成样子。课堂上达不到预期的效果。

活动一:观看视频,提出问题。

先让学生猜测:飞机、汽车、摩托车哪个运动的快?大家回答的是否正确?请观看一段精彩视频,飞机、汽车和摩托车一起赛跑,看后大家谈谈体会。学生回答后,总结如下:1.他们都在做变速运动。2.它们最后的速度不同,飞机最大,摩托车最小。3.开始的时候,摩托车速度变得最快,飞机速度变得最慢。这样创设情境,引出前概念速度和情景的矛盾,激发学生想学习新知的欲望。从而说明飞机、摩托车和赛车都做加速运动,但速度增加的快慢不同。

活动二:描述速度改变的快慢。

展示表格分析、比较飞机、赛车、摩托车启动时速度改变的快慢。

让学生通过类比速度的教学,根据数据表来概括总结规律,锻炼学生的分析、综合能力。结论:在相同的时间内,速度改变大的物体速度改变的快;在速度改变相同的情况下,所用时间短的速度改变的快。但是在速度和时间都不同的情况下,如何来比较速度改变的快慢呢?学生就可以总结出来加速度概念,这样就让学生通过观察、分析、比较,知道了速度大、速度变化大、速度变化快,加速度概念的得出就水到渠成。

理解加速度表达式时针对学生实际设计如下问题。

问题讨论一:速度改变的大小跟初速度、末速度大小有关吗?

问题讨论二:加速度跟速度改变的大小成正比,跟所用时间成反比对吗?

问题一比较抽象,学生凭生活经验觉得有关,比如:位移跟初、末位置坐标有关吗?部分学生凭数学知识觉得无关,但还有部分学生似懂非懂,再举例上楼梯时,上了几个台阶和由第几级台阶上到第几台阶有关系吗?学生豁然开朗。问题二要告诉学生该式是加速度定义式并且是比值定义的物理量,不是加速度的决定式,关于它的决定式后面会学到。

二、加速度方向与速度方向的关系

凭标题学生就觉着加速度的方向与速度的方向有关,实际上二者无任何关系。是本节教学的一个难点,为了突破这一难关,我试图让学生根据位移和速度的矢量性来讨论加速度的矢量性,尝试了更行之有效的教学方法。因为学生还不很熟悉矢量,没学过矢量的运算法则。为了化难为易,我设计了如下的练习。一个沿直线运动的物体,1.速度在1s内由3m/s增加到5m/s,2.速度由5m/s减小到3m/s,若运动的方向为正方向,通过计算用矢量图表示出来物体运动的速度、速度变化方向,拓展练习3.速度由-3m/s增加到-5m/s4.速度由-5m/s减小到-3m/s呢?这样通过课本上的矢量图,再结合具体计算,学生更容易理解加速度的方向与速度方向的关系。

若速度沿反方向则如图

通过四幅图的对比和具体赋值计算,让学生总结结论,从图中可以看出:在直线运动中,如果速度增加,加速度的方向与速度的方向相同,如果速度减小,加速度的方向与速度的方向相反。然后出示问题讨论三:加速度为正,物体做加速运动,加速度为负,物体做减速运动对吗?学生再次从图中总结。有加速度为负但物体做加速运动,由此归纳出更本质的东西,物体做加速运动,是因为加速度方向与速度方向相同,物体做减速运动,加速度方向与速度方向相反,而不是由加速度的正负决定。加速度为负,物体可以做加速运动,因为规定初速度的方向为负。这样学生尽管没有学过矢量运算法则,但是通过直线运动中规定正方向,从而把矢量运算转换成代数运算,学生自己练习、归纳、总结、讨论得到的结论理解更加深刻。

教学效果

通过视频、课件,讨论、学生自己动手练习分析、归纳总结,让学生自己体验、领悟速度改变快慢和方向。通过采用不同的教学手段,不同问题设计,让学生在初中的基础上,由浅入深、由形象到抽象,来理解这个基本概念。通过练习检验,发现学生收到了意想不到的很好效果。

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