透析教材引导《速度》一节的教学

刘二虎

摘 要：“速度”是一个描述运动的核心概念，关系到学生从初中到高中物理知识体系和思想方法的适应与接受。通过透析教材，引导学生理解速度的定义，明确平均速度和瞬时速度，建立矢量意识，抓住速度本质，从而更好地向高中物理学习过渡。

关键词：速度；教材透析；高中物理；物理教学

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2017）2-0030-2

“速度”是初学高中物理遇到的第一个重要概念。作为《运动的描述》一章的核心，“速度”概念建立在位移、坐标系、参考系、质点等知识点的基础上，具有一定的综合性。概念看似简单，但学生常常把握不住本质，束缚在初中物理的认知层面上。所以，“速度”的教学实际上关系到学生从初中到高中物理知识体系和思想方法的适应与接受。

物理教学必须透析教材，引导学生理解概念所包含的物理内涵，认清物理量的本质，摆脱初中物理认知的束缚，向高中物理思维体系过渡。笔者以人教版高中《物理》必修一为教本，从以下几个方面透析教材，引导学生形成对“速度”的正确认知。

1 “速度”定义的截然不同

初中物理虽然涉及“速度”的相关知识，但对高中物理而言，“速度”是作为一个全新的物理量来描述和定义的。教材中承接前两节的坐标系、质点、位移等知识，以汽车的直线运动为例，描述了汽车经过Δt时间的位置变化量Δx。由位移来直观感受速度的存在，引出速度的概念，在比较位置变化的基础上给出速度的比值定义式。

整个定义过程没有提及学生熟悉的路程，这样设计的目的在于强调运动看的是位置变化，而不是实际轨迹，速度关注的是位移而不是路程。让学生意识到高中物理的“速度”不同于初中物理的“速度”，需要摒弃初中的思维意识，理解“速度”定义的本质。

教材中建立了坐标系，给出了汽车起始和终点位置（如图1所示）。通过计算，引出位置变化量的正负，让学生直观感受位移的方向。再结合定义式，来表明速度的方向性，明确速度方向和位移方向的关系。最终让学生树立矢量意识，理解速度正负值的含义。

至此，利用汽车的简单直线运动，让学生感受到高中物理“速度”和初中物理“速度”的截然不同。

2 从“平均速度”到“瞬时速度”的过渡

教材中以简单的直线运动为例，让学生清晰认识到定义式中的“速度”实际上是一個平均值，是描述一段时间物体运动情况的“平均速度”。

直线运动属于是较为简单的运动形式，而实际运动往往复杂得多。研究物体的瞬时速度才更有意义。在这里，教材中利用速度定义，提出“替代”做法：当时间间隔越小时，物体在一段时间内的平均速度越接近瞬时的情况。实际上，教材明确指出当Δt很小很小时，利用速度定义式求出来的结果就是瞬时速度。

就学生角度而言，还不具备基本的微积分思想。教材对于平均速度向瞬时速度的转化，利用微元分割小段的平均速度作为瞬时速度，没有对分析过程给出过多的解释，目的在于让学生接受这样的处理方式和结果，而不在于理解过程。

在引出瞬时速度后，又对初中物理知识进行了衔接和统一。教材中以匀速直线运动为例，给出这一运动形式的定义，让学生意识到初中物理所学只是匀速运动这一特殊运动形式，初中物理的“速度”只是匀速直线运动的“速率”。

同时，由于瞬时速度的概念本身比较抽象，学生缺少物体运动瞬时性的认知，故教材又以诸多生活情形为例，加深学生对瞬时速度的理解。

教材对于这部分的处理，能让学生感受到高中物理和初中物理的包容关系，接受起来也会更适应。

3 树立矢量意识，理解运动方向

教材中利用坐标系计算汽车起始和终点位置变化量，来表明速度的方向性，让学生意识到运动学中物理量的方向和大小同样重要，建立起矢量意识。

学生在明确了“平均速度”和“瞬时速度”后，往往会感到困惑——运动的方向到底该怎么表明？特别是遇到跑圈这类问题，当某一同学跑完一圈，他的实际位移为零，可以理解平均速度是零，但轨迹是一个圆周，运动的方向该怎么表示？

教材中并没有简单地给出速度方向就是运动方向这样的结论。在实际运动过程中，特别是类似跑操情况，过程中平均速度方向实际是随着位置变化而变化，瞬时速度和平均速度的方向都是不断改变的。

以这样的实际例子来引发学生的思考，避免使学生简单地认为运动方向就是速度的方向。学生通过思考能理解运动方向：平均速度反映一段时间内的位移方向，瞬时速度则反映了某个位置时的运动方向。

4 做好初、高中物理的衔接和适应

运动学是高中物理的入门，是学生从初中向高中过渡的关键阶段。透析教材，引导学生从教材出发，理解好“速度”这一物理量的本质内涵，建立起矢量的意识，从明确概念上实现初、高中物理知识的衔接和过渡。

另一方面，理解速度定义中比值定义法的思想，树立矢量意识，明确方向对于物理量的意义，接受平均速度到瞬时速度的微元转换方法。摆脱初中物理思维方式的束缚，从而实现认识方式和思维方法向高中物理的转变和适应，实现初高中物理学习的有效衔接。

参考文献：

[1]滕文娟.层层设问、步步深入、揭示本质、建立概念——《运动快慢的描述——速度》的教学案例分析[J].物理教学探讨，2010，28（7）：77-79.

[2]李刚.《运动快慢的描述——速度》教学设计[J].物理教学探讨，2011，29（1）：65-68.

（栏目编辑 邓 磊）