“向心加速度”教學(xué)的幾點(diǎn)建議

王博

【關(guān)鍵詞】 物理教學(xué);向心加速度;設(shè)計(jì)

【中圖分類號】 G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A

【文章編號】 1004—0463（2015）19—0106—01

高中物理“向心加速度”的教學(xué)對于高中物理的學(xué)習(xí)有著重要的意義。高中物理教材中，對于“向心加速度”一課的教學(xué)有效性一直未能令人滿意，但“向心加速度”的教學(xué)很好地體現(xiàn)了高中物理新課程教學(xué)的多方位立體目標(biāo)。筆者認(rèn)為，在教學(xué)過程中，教師應(yīng)對教學(xué)方式不斷進(jìn)行創(chuàng)新探究，努力將有效性與創(chuàng)新性相結(jié)合，讓學(xué)生對“向心加速度”有更透徹的理解。

一、加速度的設(shè)計(jì)創(chuàng)新

通過簡單的規(guī)律來分析復(fù)雜的事物是分析解決物理問題的一般方式。如若不按照學(xué)生的思維發(fā)展特點(diǎn)，直接從較難的問題開始，學(xué)生解決問題的熱情與積極性就很可能會(huì)被影響。例如，直接給出問題：已知質(zhì)點(diǎn)做線速度大小為v的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑為r，經(jīng)過時(shí)間t，質(zhì)點(diǎn)從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，求該過程中質(zhì)點(diǎn)的加速度。學(xué)生看到問題后會(huì)覺得無從下手，失去了探索的興趣。但如果教師通過教材開頭的思考與討論，指導(dǎo)學(xué)生分析勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例，把運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系進(jìn)行進(jìn)一步的探討，再自然地引入“向心加速度”這一概念，學(xué)生就會(huì)對新引入的概念有個(gè)初步的知識(shí)，就會(huì)激發(fā)繼續(xù)深入學(xué)習(xí)的興趣。

二、教學(xué)過程中的初步指導(dǎo)

在引入問題之前，教師應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生回顧之前所學(xué)的內(nèi)容，為引出“向心加速度”這個(gè)概念打好基礎(chǔ)。比如可以先對勻速圓周運(yùn)動(dòng)的部分進(jìn)行回顧，勻速圓周運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng)，因此也是變速運(yùn)動(dòng)，存在加速度，那么勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度有什么特點(diǎn)呢？

對于加速度的考慮，不外乎大小和方向，那么就可以分別從大小和方向這兩個(gè)方面單獨(dú)對“向心加速度”進(jìn)行探究分析。初步分析不能要求結(jié)論的精確性，而是應(yīng)該有整體性的認(rèn)知。對于“向心加速度”的大小，教材中給出了兩種表達(dá)式a=和a=ω2 r，并附有“自行車的傳動(dòng)”的生動(dòng)例子。通過實(shí)例，教師可以給出相應(yīng)的解釋，使學(xué)生對表達(dá)式的意義有正確理解。加速度是一個(gè)既有大小又有方向的矢量，那么“向心加速度”的方向又是如何呢？通過列舉地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)的例子和細(xì)繩牽引小球在光滑水平面上進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)的例子，可以得出結(jié)論：物體的加速度指向圓心，并且點(diǎn)明“向心加速度”的含義就是指做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的加速度。通過這樣簡單分析，學(xué)生會(huì)對“向心加速度”有整體認(rèn)知。

三、理論教學(xué)過程中的深入分析

對物理的學(xué)習(xí)不能停留在整體認(rèn)知的層面上，應(yīng)該在對整體有把握的基礎(chǔ)之上深入而又精確地進(jìn)行分析，用科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度來對待問題。因此，教師應(yīng)該使學(xué)生對“向心加速度”的理解更加透徹。

首先從加速度的定義入手，加速度在直線運(yùn)動(dòng)中的定義公式a=.由于物理量定義是普遍適用的，所以在圓周運(yùn)動(dòng)中，這個(gè)公式依然成立，那么加速度的方向與速度的方向是一致的。

然后，根據(jù)在數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程中曲與直的辯證關(guān)系，利用極限的思想對“向心加速度”的公式進(jìn)行驗(yàn)證。Δt在Δθ趨于0時(shí)也趨于0，這時(shí)表示物體的瞬時(shí)加速度。由于是圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡為圓形，弧AB與弦AB的長度近似相等，根據(jù)三角形相似的原理得到下式：a==ων==rω2.

最后應(yīng)該對“向心加速度”的物理意義進(jìn)行更深一步探討。很多人對“向心加速度”的物理意義理解并不準(zhǔn)確或有一定的偏差。“向心加速度”并不是一個(gè)衡量速度方向變化快與慢的物理量，不能將其與角速度的概念混為一談?！跋蛐募铀俣取痹谶\(yùn)動(dòng)學(xué)的觀點(diǎn)中，是物體的加速度沿半徑方向的分量。而在動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)中，“向心加速度”是向心力與物體本身質(zhì)量之比。綜合上述的分析，“由于速度方向改變而引起的速度變化的快慢”才是“向心加速度”較為準(zhǔn)確的物理意義。

將探究實(shí)驗(yàn)與理論教學(xué)相結(jié)合看似耗時(shí)費(fèi)力，但這對于學(xué)生學(xué)習(xí)“向心加速度”這部分內(nèi)容，甚至高中物理這一學(xué)科可以達(dá)到事半功倍的效果。理論與實(shí)踐結(jié)合的方式，可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，并且能夠比較深刻地體會(huì)到科學(xué)探究的方法，比如利用數(shù)學(xué)中無窮的思想、幾何的概念對物理問題進(jìn)行解決。這一過程培養(yǎng)了學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，提高了學(xué)生對抽象事物想象的能力，提升了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，可謂一舉多得，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了學(xué)習(xí)“向心加速度”這一物理量概念本身。

編輯：謝穎麗