|交流QQ群:399821653
当前位置:首页 > 语文资料 > 资料范文 > 心得体会 >

解决瞬时速度学习困境凸显学生发展核心素养

整理:老师板报网   时间:2017-11-11   评论:    解决瞬时速度学习困境凸显学生发展核心素养

  摘 要:速度作为高中物理关键概念之一,新课标提出了更高的要求.厘清“速度”教学对学生终身发展的独特贡献,弄清位移、速度、加速度之间的关联,借助设计创新实验,解决瞬时速度学习中的五个疑惑,进而揭示瞬时速度的本质,领会建立物理概念所运用思想方法,发展学生的辩证思维和逻辑推理能力,体会理解物理概念的三条路径,充分发挥速度这个概念的学习对以后的学习的示范功能 .

解决瞬时速度学习困境凸显学生发展核心素养

  速度是界定加速度、动能、动量、机械运动等核心概念的基础,是这些核心概念的基石,是高中物理关键概念之一.瞬时速度是比质点更抽象的概念,课本对“瞬时速度”的表述简单且非常抽象,但建立“瞬时速度”而采用的等效、逻辑推理、辩证思维、理想实验等方法,隐藏着巨大的育人价值,是发展“科学思维”、“实验探究”等核心素养难得的典型案例,要站在全局的高度,全方位地搞好瞬时速度的概念教学,并分阶段指导学生逐步掌握瞬时速度.

  一、课程标准要求变化解读

  【旧课程标准】(3)经历匀变速直线运动的实验研究过程,理解位移、速度和加速度……

  【新课程标准】1.1.2理解位移、速度和加速度.经历测量匀变速直线运动瞬时速度的实验过程……体会科学思维中的抽象方法和物理问题研究中的极限思维方法.

  可见,新课标增加了测量瞬时速度的实验,要求“体会……感受……”,对“速度”提出了更高要求.极限既是一种方法,更是一种观念,对以后的学习甚至科学思想方法的形成都很重要.把一个变化的事物分解成很多小部分,每个小部分可看成是不变的,可用简单的方法去处理,再把各小部分的结果合起来,就得到整个问题的解,这是近代数学物理常用的方法.纯粹知识性的东西可放到一生中的任何时候去学,但观念性的、方法性的东西的确立,往往在一生中有个最佳时机[1],这就是新课标看重极限等科学思想的原因.基于核心素养,厘清“瞬时速度”的教学对学生成长和终身发展的独特地位,把教学目标聚焦发展核心素养上.

  二、瞬时速度教学中的困境

  (一)初中和高中涉及速度概念的发展

  生活中“跑比走快、骑车比跑步快、汽车比自行车快”等现象表明一个客观事实:物体运动有快慢.初中比较运动的快慢采用“相同时间比较路程的方法”,把“路程s與时间t之比叫做速度”,且不区分瞬时速度与平均速度.

  而高中把速度区分为平均速度和瞬时速度,将“物体的位移s与发生这段位移所用时间t的比值”定义为平均速度,强调平均速度只粗略地反映物体在经历某段位移时的运动快慢和方向;将“运动物体在某一瞬间或经过某一位置时的速度”定义为瞬时速度.高中物理平均速度与初中速度的表达式没变,但其内涵发生了深刻变化.

  初中速度概念只涉及文字和公式两种表达方式,高中则要同时掌握文字、公式和图像三种表达方式,图像体现了数形结合的思想.

  矢量的引入是高中物理相对初中物理的重大变化,初中物理的速度其实是平均速率.

  (二)瞬时速度概念的具体分析

  1.厘清“速度”教学对学生终身发展的独特贡献

  比值法是物理学惯用方法,平均速度是高中第一个用比值定义的物理量,是高中遇到的第一个“平均变化率”,并为后面学习平均加速度、平均功率、平均电流等概念和领会积累效应奠定基础;瞬时速度是高中遇到的第一个“瞬时变化率”,建立瞬时速度所用到的极限思维,是第一个学会科学抽象思维的典型案例.

  2.位移、速度、加速度之间的关联

  位移是速度时间上的积累效应,速度是加速度时间上的积累效应.用积分的思想位移也可看作速度在时间坐标轴上的曲线面积,微分位移即可得到速度;用积分的思想速度也可看作加速度在时间坐标轴上的曲线面积,微分速度即可得到加速度.

  3.位移、速度、加速度的逻辑关联

  这三个概念是递进的,速度在位移的基础上,应研究物体位置变化的快慢和运动方向的需要引入的,进而精细刻画质点机械运动的快慢.在变速运动中,还需研究速度怎样变化,因此,加速度是在速度的基础上,应研究变速运动的需要引入的,进而更精细地刻画质点机械运动的性质.

  4.速度、加速度涉及的共同核心素养

  、均是一个“变化量”,需要经历一段时间积累,描述“变化量”变化的快慢,均可用“变化率”或“图解”来表示.平均速度是位置的变化率,而平均加速度则是速度的变化率.都渗透极限思想,在平均速度和平均加速度的基础上,逐步逼近瞬时速度和瞬时加速度.

  (三)引入平均速度的目的是什么

  弄清为什么要引入平均速度,对把握平均速度学习的难度与广度非常重要.平均速度是作为精确定义瞬时速度的前提而引入的,没有平均速度就无法定义瞬时速度[2].笔者认为高中阶段学习平均速度主要基于以下六点:一是为粗略地描述物体空间位置变化快慢的需要;二是理解瞬时速度概念的需要;三是求瞬时速度的需要;四是推导匀变速直线运动的位移-时间公式;五是理解s-t图像图线割线和切线斜率的需要;六是研究匀变速运动的需要.其中前四个需要是基本需要[3],引入平均速度的本质在于过渡到变速运动的瞬时速度.

  (四)瞬时速度教学要着重解决学生的五个疑惑

  运动的物体在某个时刻或通过某个位置确定存在一个快慢问题,即有一个瞬时速度,然而对这个概念到底该处理到怎样的深度,如何定义,在实验中如何测量,是长期公认的教学难点[4].人教版必修1表述为:“平均速度只能粗略地描述运动的快慢,为了使描述精确些,可以把取得小一些,物体从到+这样一个较小的时间间隔内,运动快慢的差异也就小一些.越小,运动的描述就越精确.当非常非常小时,我们把称作物体在时间t的瞬时速度”.这样表述,渗透着极限思想,相对2000年版的物理课本要通俗得多,但并未要求学生准确地从极限的意义上去理解瞬时速度.瞬时速度不是,而是在时的极限,瞬时速度是在平均速度的基础上,逐步过渡到时间很短时平均速度逐步逼近瞬时速度.但对学生来说,仍然会感到难以理解,思想上有种不自觉的抗拒感,究其原因,主要有如下五个疑惑:一是当(或很小)时,(或很小),为什么平均速度不为零?二是当在时,,那么怎样去测量?三是非常小,究竟要小到什么程度?四是为什么非常非常小时,所得的平均速度就是汽车经过该时刻的瞬时速度?五是在时的极限与在物理上到底有何联系?


打印

收藏
解决瞬时速度学习困境凸显学生发展核心素养评论
暂无评论