物理概念在新高一教學(xué)中的思考

物理是一門科學(xué)，如何能學(xué)習(xí)掌握好她同樣也是一門科學(xué)。所以初中物理教學(xué)方法與高中物理教學(xué)方法肯定是不同的，對(duì)于高一新生，他們雖然是高中學(xué)生，但認(rèn)識(shí)能力并不能和高中學(xué)生相提并論，所以物理在新高一年級(jí)教學(xué)中充分考慮這個(gè)時(shí)候的學(xué)生接受能力特點(diǎn)就顯得很重要了。比如瞬時(shí)速度這一概念就是這個(gè)時(shí)候教學(xué)的一個(gè)難、重點(diǎn)。在初中物理中，只學(xué)習(xí)了勻速運(yùn)動(dòng)，速度的定義也很簡(jiǎn)單，課本中是這樣描述的：物體運(yùn)動(dòng)的快慢用速度表示。在相同時(shí)間內(nèi)，物體經(jīng)過(guò)的路程越長(zhǎng)，它的速度就越快；物體經(jīng)過(guò)相同的路程，所花的時(shí)間超短，速度越快。速度等于運(yùn)動(dòng)物體在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程，速度、路程和時(shí)間之間的關(guān)系為v=s/t，而在高中課本必修一中，第一章第三節(jié)”運(yùn)動(dòng)快慢的描述——速度”課文中是這樣定義速度的：物理學(xué)中用位移與發(fā)生這個(gè)位移所用時(shí)間比值表示物體運(yùn)動(dòng)快慢，這就是速度。速度、位移和時(shí)間的關(guān)系為v=?x/?t。接著課本中又說(shuō)，v=?x/?t個(gè)式算出來(lái)的只是個(gè)平均值，只能描述物體平均快慢程度，因?yàn)槲矬w在運(yùn)動(dòng)中的速度時(shí)快時(shí)慢的，顯然這樣描述不夠精確，課本只這一兩名話就引出了兩個(gè)初中都沒(méi)有接觸過(guò)的概念：平均速度與瞬時(shí)速度，對(duì)平均速度、矢量等，新高一的學(xué)生還能勉強(qiáng)接受，對(duì)于課本中所說(shuō)的?t非常小是什么意思，小到什么程度？瞬時(shí)速度就是某一時(shí)刻或某一位置的速度，新高一學(xué)生就很難接受了。瞬時(shí)就是某時(shí)刻，也就是沒(méi)有時(shí)間的延伸，那么在某時(shí)瞬時(shí)物體的位移也是零，而速度的定義式是v=?x/?t，一個(gè)零除以零是個(gè)什么結(jié)果？而且對(duì)于剛進(jìn)高一的學(xué)生來(lái)說(shuō)，分?jǐn)?shù)的分母是不能為零的，所以某一瞬時(shí)的速度還有什么意義呢？這是高一學(xué)生在學(xué)習(xí)瞬時(shí)速度概念時(shí)提出的問(wèn)題。這里對(duì)于教與學(xué)都是難點(diǎn)。

為了解決學(xué)生學(xué)習(xí)上的困難，有的人主張避開(kāi)極限的概念，直接將瞬時(shí)速度的的定義及物理意義告之學(xué)生，不要求學(xué)生理解，讓學(xué)生死記硬背：瞬時(shí)速度就是某一時(shí)刻或某一位置的速度。但這樣給后面的學(xué)習(xí)留下障礙，因?yàn)橐院筮€會(huì)遇到瞬時(shí)加速度、瞬時(shí)功率等概念都在學(xué)生還沒(méi)有極限概念的情況下出現(xiàn)的。有人認(rèn)為這個(gè)問(wèn)題可以放一放，因?yàn)楦咧袛?shù)學(xué)中是要講極限的?？烧J(rèn)真分析一下高中數(shù)學(xué)中所講數(shù)列極限概念，并不能替物理補(bǔ)課。也有的人主張是不是可以先補(bǔ)講高中數(shù)學(xué)數(shù)列極限概念，這樣做從數(shù)學(xué)這一角度看，物理課給學(xué)生講數(shù)列極限，打亂了數(shù)學(xué)的計(jì)劃，已超越了學(xué)生認(rèn)識(shí)能力，是拔苗助長(zhǎng)。還有的人更為大膽，直接告知學(xué)生，比較小的時(shí)間間隔內(nèi)平均速度就是瞬時(shí)速度，他們這樣做的理由是等到學(xué)生升學(xué)后這些錯(cuò)誤都是能糾正的。這是最不能接受的一種方法了！因?yàn)槿绻麑W(xué)生選了文科，就可能帶著這個(gè)錯(cuò)誤一輩子。

因?yàn)樾赂咭坏奶攸c(diǎn)就是初高中銜接的時(shí)候，這要求我們教育工作者抓住這個(gè)特點(diǎn)，即不能要求一步到位，也不能放棄把問(wèn)題留下什么工作都不做。

教師的工作是把自己掌握的知識(shí)在不超越學(xué)生認(rèn)識(shí)能力的前提下通過(guò)講解科學(xué)地傳授給學(xué)生。因此教師在備課中就應(yīng)該將自己放在和學(xué)生等同的位置上去思考如何理解每一個(gè)概念。使自己的講解既科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)又通俗易懂。這里筆者認(rèn)為對(duì)于這個(gè)時(shí)候的高一新生，并不能要求完美的掌握瞬時(shí)速度這一概念，因?yàn)檫@個(gè)時(shí)候的學(xué)生還不具備這樣的能力，當(dāng)然也不是糊弄過(guò)去，而是要就?x越來(lái)越小講解過(guò)程中，引導(dǎo)學(xué)生思考極限問(wèn)題?？梢灾v一些我國(guó)科學(xué)家研究極限方面的故事，比如中國(guó)古代杰出的數(shù)學(xué)家，也是中國(guó)古典數(shù)學(xué)理論的奠基者之一劉微，他極限思想割圓術(shù)，從直徑為2尺的圓內(nèi)接正六邊形開(kāi)始割圓，依次得正12邊形、正24邊形……，割得越細(xì)，正多邊形面積和圓面積之差越小，形象地給學(xué)生一個(gè)初步的極限概念?！案钪畯浖?xì)，所失彌少，割之又割以至于不可割，則與圓周合體而無(wú)所失矣?！币I(lǐng)會(huì)“割之又割”“而無(wú)所失矣”極限思想，再結(jié)合物理學(xué)的特點(diǎn)通過(guò)計(jì)算來(lái)加以說(shuō)明。筆者在教學(xué)中還針對(duì)新高一學(xué)生特點(diǎn)，例舉了如下數(shù)字具體的例子。變速運(yùn)動(dòng)的平均速度粗略的描寫(xiě)了物體在一段時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)快慢程度，但隨著時(shí)間間隔的不同其數(shù)值也不同，時(shí)間取得越短，物體在這段時(shí)間內(nèi)的速度變化就越小，平均速度就越接近實(shí)際情況。某一小球從某點(diǎn)出發(fā)做變速直線運(yùn)動(dòng)，它相對(duì)于出發(fā)點(diǎn)的位移與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系為：x=5t2，當(dāng)t=3秒時(shí)，小球位于A點(diǎn)，小球在t=3s到t=5s這段時(shí)間內(nèi)的位移為：Δx=5t12-5t2=80m，這段時(shí)間內(nèi)的平均速度為v=Δx/Δt=40m/s，這一數(shù)值可以粗略的表示小球在A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)快慢。若我們將時(shí)間間隔取得再小些，再得出來(lái)的平均速度就更準(zhǔn)確些，如小球在3秒到3.1秒的這段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移為Δx=5t12-5t2=30.5m，這段時(shí)間內(nèi)的平均速度為：v=Δx/Δt=30.5m/s，顯然30.5m/s要比40m/s更真實(shí)的描述了小球A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況。同理，我們可以算出小球在t=3s到t=3.01s、t=3s到t=3.001s兩段時(shí)間內(nèi)的平均速度的大小分別為：30.05m/s、30.005m/s顯然30.005m/s比前面所有數(shù)據(jù)都更準(zhǔn)確。這是我們?cè)儆谩案钪指睢弊詈笪覀兙蜁?huì)得到一個(gè)“而無(wú)所失矣”數(shù)值思想引導(dǎo)學(xué)生，為學(xué)生后一步掌握瞬時(shí)速度這一概念做鋪墊。這樣講解可以學(xué)生瞬時(shí)速度概念有一個(gè)初步理解，不再有“零除以零是個(gè)什么”的疑問(wèn)，相信極限的存在，隨著時(shí)間的推移，學(xué)生高中學(xué)習(xí)的深入，概念就會(huì)得到完善。還有就是講一下我國(guó)古代的數(shù)學(xué)家，也能讓學(xué)生再一次激發(fā)民族自豪感，更是愛(ài)國(guó)主義教育。

作者簡(jiǎn)介：侯天助，中學(xué)高級(jí)教師，江蘇省南京市田家炳高級(jí)中學(xué)。