1.4速度变化快慢的描述——加速度 教学设计-2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

高中物理必修一/第一章 运动的描述 第四节《速度变化快慢的描述——加速度》案例分析 一、加速度概念的学习路径分析 1.加速度概念重要性分析图1 加速度的命题表征 加速度概念贯穿力学始终，是力学知识结构中非常重要的核心概念之一，是力与运动的桥梁。如图1所示反映了高中阶段加速度这一概念命题表征的多种形式。加速度概念的命题表征随着学习的层层深入而不断得到优化和完善。加速度不仅是教学的重点，也是教学的难点。导致加速度难教难学的主要因素之一是学生的认知水平不高。因此，了解学生对加速度概念的原有认知情况是非常有必要的，可以通过课前谈话或学前测，了解学生不同的认识经验和思维水平，找到学生学习加速度概念的认知规律，再遵循学生的认知规律优化概念教学，有利于学生建立加速度概念。 2.“加速度”概念学习路径分析 “加速度”学习路径分析 分析项目 细目 分类 原始状态分析 一、已有的知识经验 1.学生的需要、动机、兴趣 学生已经学习了描述运动特征的物理量位移和速度；有些学生对运动的认识比较被动，有些学生则会观察生活中，物体的速变化，但是缺乏速度变化有快慢这一特征的感性认识。另外在生活中的加速度概念很少，学生往往不明白为什么要引入加速度概念。但是加速度概念贯穿力学始终，是力学知识结构中非常重要的核心概念之一，是力与运动的桥梁，因此有必要建立加速度概念。 2.原有认知情况和发展 水平1 水平2 水平3 水平4 依据一个量（位置或位移或时间）认识加速度 依据一个量（速度或速度的变化量或时间）认识加速度，某一个量占主导 依据两个量（速度的变化量和时间）认识加速度，使其中一个量恒定，再通过另一个量判断 依据两者的比值关系（速度的变化量和时间的比值）认识加速度 认知水平增强 认为位置越靠前，速度就越快，加速度就越大。（错误认知） 认为速度或速度变化大的加速度大。 （错误认知） 认为相同时间内速度变化快的加速度大。或者速度变化相同，时间短的加速度大。 认为速度变化与时间的比值越大，加速度越大。 3.新旧 知识联系 旧知：“速度”概念和“加”概念,比值定义法，位移矢量运算。 新概念：加速度是用比值定义法定义，是反映速度变化快慢的物理量，加速度的矢量，即速度变化的方向。 4.最近发展区 速度概念是基础，速度是位置变化的快慢，用比值定义法定量描述，最近发展区是速度有变化、速度变化有快慢，加速度是速度变化的快慢，也可以用比值定义法定量描述。 二、思 维 起 点 和 过 程 1.思维起点 速度的概念、比值定义法、物理思维仍处于具体运算阶段（占多数） 2.思维过程 层级式思维与并列式思维 3.思维障碍 难点、 奇点、 困惑点 加速度是一个比较抽象的概念，学生对其没有直观感受，形成了思维障碍。 1.加速度是由速度决定的，通常会错误地认为“速度大，加速度一定大；速度小，加速度一定小”； “速度为零时，加速度也一定为零” 等。 2.绝大多数学生能够认识到速度减小的运动存在加速度，但不能理解速度方向的改变也存在加速度。 3.加速度和速度的变化量、速度的变化率之间的关系学生也很难理清。 4.很难理解加速度矢量性，容易将加速度的方向与位移方向和速度方向混淆，特别是速度方向改变后的加速度方向就更难理解了。 三、知 识 的 表 征 方 式 分析 细目 原有状态 目标状态分析 表象 表征 欠缺 一些物理现象或事实或实验可以呈现：物体的速度变化及快慢和对不同的物体速度变化快慢的比较 文字 表征 欠缺 反映运动的物体速度变化的快慢；是速度变化量和时间的比值；加速度等于速度变化率 图象 表征 初步具备 利用匀变速直线运动的速度时间-图象斜率表示加速度 数学 表征 初步具备用比值方法定义物理量 二、基于学习路径分析，优化概念教学路径 1.加速度概念学习的一般路径 加速度是定量概念，这类概念能反映物质或物质运动的快慢及其特性，通常采用比值方法定义属于定量概念，比如密度、加速度、电场强度、电容等概念。这些概念在数值上是与之关联的物理量无关，而是反映概念本身属性的物理量，比值定义式只是提供了一种计算大小的方法。定量概念学习的一般路径如下图所示： 针对这类新概念的学习，教师可以通过创设情境，对加速度概念进行重要性的分析，同时为学生提供与新概念相关的概念，让学生陈述原有概念的特征，分析类比与新概念的关系，明确概念表象，利用这些关系同化新概念，选择方法，再进一步通过实验进行探究，对现象和实验进行归纳总结，最终建立概念。在习得概念的基础上进一步应用新概念，使学生能在新情境中迁移应用新概念解决问题，从而深化和完善认知