物理概念在新高一教学中的思考

物理是一门科学，如何能学习掌握好她同样也是一门科学。所以初中物理教学方法与高中物理教学方法肯定是不同的，对于高一新生，他们虽然是高中学生，但认识能力并不能和高中学生相提并论，所以物理在新高一年级教学中充分考虑这个时候的学生接受能力特点就显得很重要了。比如瞬时速度这一概念就是这个时候教学的一个难、重点。在初中物理中，只学习了匀速运动，速度的定义也很简单，课本中是这样描述的：物体运动的快慢用速度表示。在相同时间内，物体经过的路程越长，它的速度就越快；物体经过相同的路程，所花的时间超短，速度越快。速度等于运动物体在单位时间内通过的路程，速度、路程和时间之间的关系为v=s/t，而在高中课本必修一中，第一章第三节”运动快慢的描述——速度”课文中是这样定义速度的：物理学中用位移与发生这个位移所用时间比值表示物体运动快慢，这就是速度。速度、位移和时间的关系为v=?x/?t。接着课本中又说，v=?x/?t个式算出来的只是个平均值，只能描述物体平均快慢程度，因为物体在运动中的速度时快时慢的，显然这样描述不够精确，课本只这一两名话就引出了两个初中都没有接触过的概念：平均速度与瞬时速度，对平均速度、矢量等，新高一的学生还能勉强接受，对于课本中所说的?t非常小是什么意思，小到什么程度？瞬时速度就是某一时刻或某一位置的速度，新高一学生就很难接受了。瞬时就是某时刻，也就是没有时间的延伸，那么在某时瞬时物体的位移也是零，而速度的定义式是v=?x/?t，一个零除以零是个什么结果？而且对于刚进高一的学生来说，分数的分母是不能为零的，所以某一瞬时的速度还有什么意义呢？这是高一学生在学习瞬时速度概念时提出的问题。这里对于教与学都是难点。

为了解决学生学习上的困难，有的人主张避开极限的概念，直接将瞬时速度的的定义及物理意义告之学生，不要求学生理解，让学生死记硬背：瞬时速度就是某一时刻或某一位置的速度。但这样给后面的学习留下障碍，因为以后还会遇到瞬时加速度、瞬时功率等概念都在学生还没有极限概念的情况下出现的。有人认为这个问题可以放一放，因为高中数学中是要讲极限的。可认真分析一下高中数学中所讲数列极限概念，并不能替物理补课。也有的人主张是不是可以先补讲高中数学数列极限概念，这样做从数学这一角度看，物理课给学生讲数列极限，打乱了数学的计划，已超越了学生认识能力，是拔苗助长。还有的人更为大胆，直接告知学生，比较小的时间间隔内平均速度就是瞬时速度，他们这样做的理由是等到学生升学后这些错误都是能纠正的。这是最不能接受的一种方法了！因为如果学生选了文科，就可能带着这个错误一辈子。

因为新高一的特点就是初高中衔接的时候，这要求我们教育工作者抓住这个特点，即不能要求一步到位，也不能放弃把问题留下什么工作都不做。

教师的工作是把自己掌握的知识在不超越学生认识能力的前提下通过讲解科学地传授给学生。因此教师在备课中就应该将自己放在和学生等同的位置上去思考如何理解每一个概念。使自己的讲解既科学严谨又通俗易懂。这里笔者认为对于这个时候的高一新生，并不能要求完美的掌握瞬时速度这一概念，因为这个时候的学生还不具备这样的能力，当然也不是糊弄过去，而是要就?x越来越小讲解过程中，引导学生思考极限问题。可以讲一些我国科学家研究极限方面的故事，比如中国古代杰出的数学家，也是中国古典数学理论的奠基者之一刘微，他极限思想割圆术，从直径为2尺的圆内接正六边形开始割圆，依次得正12边形、正24边形……，割得越细，正多边形面积和圆面积之差越小，形象地给学生一个初步的极限概念。“割之弥细，所失弥少，割之又割以至于不可割，则与圆周合体而无所失矣。”要领会“割之又割”“而无所失矣”极限思想，再结合物理学的特点通过计算来加以说明。笔者在教学中还针对新高一学生特点，例举了如下数字具体的例子。变速运动的平均速度粗略的描写了物体在一段时间内运动快慢程度，但随着时间间隔的不同其数值也不同，时间取得越短，物体在这段时间内的速度变化就越小，平均速度就越接近实际情况。某一小球从某点出发做变速直线运动，它相对于出发点的位移与时间的函数关系为：x=5t2，当t=3秒时，小球位于A点，小球在t=3s到t=5s这段时间内的位移为：Δx=5t12-5t2=80m，这段时间内的平均速度为v=Δx/Δt=40m/s，这一数值可以粗略的表示小球在A点的运动快慢。若我们将时间间隔取得再小些，再得出来的平均速度就更准确些，如小球在3秒到3.1秒的这段时间内发生的位移为Δx=5t12-5t2=30.5m，这段时间内的平均速度为：v=Δx/Δt=30.5m/s，显然30.5m/s要比40m/s更真实的描述了小球A点的运动情况。同理，我们可以算出小球在t=3s到t=3.01s、t=3s到t=3.001s兩段时间内的平均速度的大小分别为：30.05m/s、30.005m/s显然30.005m/s比前面所有数据都更准确。这是我们再用“割之又割”最后我们就会得到一个“而无所失矣”数值思想引导学生，为学生后一步掌握瞬时速度这一概念做铺垫。这样讲解可以学生瞬时速度概念有一个初步理解，不再有“零除以零是个什么”的疑问，相信极限的存在，随着时间的推移，学生高中学习的深入，概念就会得到完善。还有就是讲一下我国古代的数学家，也能让学生再一次激发民族自豪感，更是爱国主义教育。

作者简介：侯天助，中学高级教师，江苏省南京市田家炳高级中学。