教学随想|细品“瞬时速度”后,发现应该这样教(或学)它

前段时间,发过一位“粉丝”写的探讨“飞矢不动悖论”的文章(链接:“飞矢不动”悖论的解释)。近期,受此启发,重新审视自己从前的教学,发现关于“瞬时速度”的教学大有讲究。

以前在教学时,总是理所当然地直接给出瞬时速度的定义(物体在某一时刻(或位置)的运动快慢和方向),教科版(2005年版)教材也是如此给出定义。其实,这种看似简单的处理并不能帮助学生准确理解瞬时速度的含义,甚至还有很多“后遗症”(比如,许多学生到了高三依然不清楚光电门测瞬时速度的原理)。

严格来讲,按照教材所给定义,物体并没有瞬时速度。原因很简单,物体在一个时刻位置不会发生改变,也就不会运动,那又何谈速度呢?

那我们通常所谈的“瞬时速度”究竟是指什么呢?那就必须要从平均速度谈起。平均速度只能粗略描述物体在一段时间内的运动快慢和方向,如果我们把所研究的时间范围在某一时刻附近不断缩短,所得到的平均速度就会更准确地描述这一时刻的运动快慢和方向。这里借用数学中的“极限”思想,我们把趋于无限短(但不为零,即在时间轴上依然是极短的线段)的时间内的平均速度称为瞬时速度。简单来说,瞬时速度也是平均速度。

由于“平均速度”这一概念的教学对象通常是高一新生,抽象的“极限”思想无疑会增加他们的理解难度,但我们绝不可刻意避而不谈。原因有二,1、极限思想对高中物理有着十分重要的意义,2、《课程标准》也对此做了如下的要求。

课标要求

1.1.3 理解位移、速度和加速度。通过实验,探究匀变速直线运动的特点,能用公式、图像等方法描述匀变速直线运动,理解匀变速直线运动的规律,能运用其解决实际问题,体会科学思维中的抽象方法和物理问题研究中的极限方法。

例3 结合瞬时速度概念的建构,体会研究物理问题的极限方法。

——摘自《普通高中物理课程标准》(2017年版2020年修订)P11-12 这就需要教师在教学中善于把握好“度”,利用尽量浅显的例子进行渗透教育。第一次教学时,甚至无需让学生知道“什么是极限思想”,只需体验这种思维方法。在这点,笔者十分赞赏人教版(2019年版)编者的处理方式(有兴趣的读者可以自行翻阅)。总之,教学有时需要“入木三分”“一步到位”,有时也需要“浅尝辄止”“循序渐进“。

[本文源自:微信公众号:牛顿的梨一样伟大 作者:Physics Mr.Zhang]

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