从定性到定量，引导学生建立加速度概念

顾卫荣 王永元

(江苏省太仓高级中学，江苏太仓 215411)

研究任何事物首先要定其性，所谓定性就是对所研究问题进行简单的区分，如大小、快慢、强弱、高低等.当有了定性的初步认识以后，还需要更精确的研究时，就要用数值来定量分析了.在物理教学中，特别是物理概念的教学中，让学生从定性到定量，引导学生对物理概念的认识从“毛坯”走向“成品”，逐步建立完整的科学概念.下面以高一物理“描述物体速度变化的快慢——加速度”为例，说明在教学中从定性到定量帮助学生建立加速度概念的具体做法.

1 从定性到定量研究生活事例，初步认识变化快慢

加速度学习中首先要认识变化快慢的概念，从生活事例中选择有关快慢问题进行研究，可以让学生有真实的感受，有利于学生正确建立变化快慢的概念，为加速度概念的学习设置第一个铺垫.

教学片断1:研究身高变化的快慢.

首先由教师进行示范研究:人到中年会发胖，甲在2年内体重增加10 kg;乙在1年内体重增加8 kg，谁发胖快?帮助学生理解体重的变化10 kg大于8 kg，但发胖的快慢要研究相同时间内的变化，得出乙发胖更快.

当学生有了一定体验后，引导学生对身高变化快慢进行定性研究，提出问题1:根据上述研究的体验，请谈一谈从“出生到现在”的各阶段中你身高变化的快慢?引导学生通过定性讨论身高变化问题，初步认识变化快慢的概念.再让学生对身高变化快慢进行定量研究，提出问题2:你能否描述一下自己身高变化最快的数值是多少?引导学生用一年内增加多少厘米的方法来定量描述，帮助学生理解变化大小与变化快慢的区别.

从学生熟悉的生活事例来感受变化快慢的设计，可以为易错、易混淆的新概念的理解寻找相同或相近的、可以作为类比依托的“熟”，使学生在原有生活经验的基础上构建科学概念.

2 从定性到定量研究已认知量，科学描述变化快慢

当学生通过生活事例初步建立变化快慢概念后，寻找在物理学习中已认识的物理量，从定性认识到科学的定量描述，进一步理解变化快慢的概念，为加速度概念的学习设置第二个铺垫.

教学片断2:研究位置变化的快慢.

从已有认知的物理量进行变化快慢的研究，不仅能帮助学生加深对原有概念的理解，还能让学生体会研究的方法，学会如何科学地描述一个物理量的变化快慢，为后续研究加速度提供方法的示范.

3 从定性到定量研究具体运动，理解加速度的大小

学生通过生活事例和已认知量的研究，具备了研究加速度大小的基础，选择几个具体的匀变速运动的实例，从定性分析到定量计算，帮助学生理解加速度的大小.

教学片断3:研究实际运动中加速度的大小.

加速度对高一学生来说是一个较难理解的物理概念，从定性分析到定量计算，有助于激发思维、拓展想象，从不同角度帮助学生正确理解加速度的概念，提高分析和描述匀变速运动的能力.

4 从定性到定量研究矢量之差，理解加速度的方向

教学片断4:研究实际运动中加速度的方向.

研究3个实际运动:汽车速度从10 m/s增加到20 m/s;汽车速度从30 m/s减小到15 m/s;小球以8 m/s碰墙后又以8 m/s返回.对3个运动情况用长度不同的矢量描述其运动过程如图1所示，引导学生对3个运动进行定性研究，提出问题1:对前2个运动进行对比分析，你认为这两个运动的加速度方向与初速度方向有怎样的关系?猜测一下第3个运动的加速度方向又会是怎样?帮助学生从矢量之差的角度进行定性分析，得出第1个运动加速度为正(初速度为正方向)，第2个运动加速度为负，第3个运动比较复杂，一般情况下学生都会有不同的猜测，说明需要进行定量研究的必要性.然后再让学生从矢量差的角度对Δv进行定量研究，提出问题2:如果以初速度方向为正方向，根据Δv=v2-v1，计算3个运动的Δv，研究计算结果与我们前面的讨论是否一致?帮助学生通过矢量计算来科学分析加速度的方向，并引导学生画出如图2所示的Δv的矢量图，加深对加速度方向的理解.

图1

图2

通过画矢量图的方式进行加速度方向的研究，一方面能帮助学生掌握研究矢量之差的科学方法，另一方面通过细化过程研究来加深对加速度方向的理解.

从定性到定量来研究一个新的物理概念，实际是为学生设置认识和理解新概念的台阶，体现了“低台阶、步步攀升”的教学原则.这样的设计实现了放飞学生想象、活跃学生思维的教学目标.通过问题的提出、研究和解决的过程，充分发挥学生主动参与研究的积极性，体验物理概念建立的过程和研究物理问题的方法.