浅议初中物理中“速度”和“密度”的教学

2015-10-21刘静

中小学教育 2015年7期

刘静

摘要：在初中物理中，“速度”和“密度”的相关知识较为抽象，公式应用比较繁杂，学生不易理解掌握，是教学中的一个难点。本文根据它们的一些相关性，从概念、实验、公式运用三个方面進行了类比分析。

关键词：速度密度类比分析

“速度”和“密度”是初中物理中的重点知识之一，也是学习其它较为复杂的物理知识的基础。但一些初中生只注重对速度和密度知识的章节性学习，忽视了对它们进行纵向的对比分析，所以对相关知识的理解是肤浅和零碎的，因此也成为教师教学中的一个难点。事实上，虽然“速度”和“密度”是两个完全不同的物理量，但有关它们的问题却有许多相似之处。怎样利用这一特点进行教学突破，达到事半功倍的效果呢？笔者从新课标理念出发，结合多年的教学实践，从以下几个方面进行了尝试：

一、在概念教学中深入辨析

速度是物体通过的路程与时间之比，在数值上等于物体在单位时间内通过的路程，定义式是v= ;密度是物体的质量与体积之比，在数值上等于物体在单位体积内的质量，定义式是ρ= 。所以，它们都是采用了比值定义法的物理量。

做匀速直线运动的物体，当它运动的路程（或时间）增大或减小时，其运动的时间（或路程）也以相应的倍数增大或减小，该物体运动的路程和时间也成正比例关系。而当某种物质的质量（或体积）增大或减小时，其体积（或质量）也以相应的倍数增大或减小，即该种物质的质量和体积成正比例关系。当我们熟知这一点时，一些所谓的疑难问题也就迎刃而解了。如把一块砖切成体积相等的两块后，密度会变化吗？答案是否定的。尽管每一小块砖和原来相比体积减半、质量减半，但密度不会变化，因为对于这种砖来说，不论它体积有多大、质量是多少，单位体积的砖的质量都是不变的。也就是说，密度是物质本身的一种特性，同种物质（状态不变时）密度一定。

二、在探究实验中归纳总结

初中物理中与速度相关的重要实验是“测量平均速度”，而与密度相关的实验是“测量物质的密度”。两个实验尽管不同，实验原理却是相似的：都是根据它们的定义式，间接地计算出小车的运动速度和石块、盐水的密度。因此，实验步骤大体一致：先测量，再计算。分别测出两个未知的物理量s、t与ρ、v，然后根据公式v= 和ρ= 进行计算，从而得知运动物体的平均速度和某种物质的密度。

三、在公式运用中类比分析

速度的定义式v= 和密度的定义式ρ= 在表达形式上是相似的，都是分式形式且含有三个物理量，因此它们的变式也具有相似性。它们分别是S=vt、m=ρv、t= 、v= ，从表达式上可以看出，s和m相当，v（速度）和ρ相当，t和v（体积）相当。行程问题中有三种基本题型，即求速度v、求路程s、求时间t;与此相应，密度问题中也有三种基本题型：求密度ρ、求质量m，求体积v。所以，很多问题的解决方法也具有相似性。

例题1：草原上正在进行一场激烈的捕食战，野兔在草地上以20m/s的速度向前方树洞奔逃，秃鹰在野兔后方130m处以50m/s的速度贴着地面飞行追击。如果野兔跑到树洞需要的时间是4s，请问它能否安全逃进树洞？

方法一：比较路程。兔子4s内通过的路程s1=v1t1=20m/s×4s=80m;鹰在4s内通过的路程s2=v2t2=50m/s×4s=200m。

鹰和树洞之间的距离为130m+80m=210m。

∵ s2<210m，

∴ 野兔能安全到达洞口，鹰追不上。

方法二：比较时间。鹰飞到树洞口所需的时间t=s/v= =4.2s，野兔跑进树洞所需时间4s。

∵ t>4s，

∴ 野兔能安全到达洞口。

方法三：比较速度。设鹰在4s内能飞到树洞口，则速度应为v=s/v=210m/4s =52.5m/s，而鹰的实际速度为50m/s。

∵ 50m/s

∴ 野兔可以安全到达洞口，鹰追不上。

例题2：一个体积是40cm3的铁球，质量是156g，这个铁球是空心的还是实心的？（ρ铁=7.8×103kg/m3）