昨天推文《x是位置還是位移,t是時刻還是時間?(一)|教研分享系列312》,結合教學中的實際問題,從教材分析視角讨論了運動公式和運動圖象中的“x”、“t”是什麼的問題。讨論的結論是:圖像中的x均指位置坐标,t均指時刻,v均指瞬時值;公式中x可能是位置(坐标),也可能是位移,t可能是時刻,也可能是時間(時間間隔),而v還多半是瞬時值。
今天,再以一道物理題為例,讨論這個問題,然後作一些教學反思,以期得到一些教學啟示。
二、題目舉例
題目
解答本題,不難聯想到速度—位移關系式,并分階段列式:
(1)勻減速直線運動階段
寫出方程式: v^2-v0^2=—2ax。①
(2)勻加速直線運動階段
學生有可能寫出下面方程式:
v^2=2a'x。 ②
由①得到x=-v^2/2a v0^2/2a ③
在 x—v圖象中,③式是開口向下的對稱軸為縱軸的抛物線。與選項圖象對照,知道下支圖線正是前面抛物線的一部分,由此排除A、B選項。
由②式得到x=v^2/2a' ④
④式是開口向上的對稱軸為縱軸的過原點的抛物線。有些學生依據開口向上的特點,排除了D選項,最終做出了正确選擇。也有一些學生可能陷入困境了,抛物線沒有過原點啊?
為此,善于反思的學生,應該會明白,②式中x是位移,該位移的初位置是中間的停止點。圖象中x,作為位移,其初位置是開始刹車處所對應的位置。可見,②式中x與圖象中x是不一樣的。
那麼,直接把②式中的x理解為題目中哪個位移,可以嗎?回答是不可以。既然兩者不相同,②式中的x記為x',中間停止點,所對應的位移為x。,則根據矢量運算有x'=x-x。,代入②式,得到
v^2=2a'(x—x。) ⑤
繼而得到x=v^2/2a' x。 ⑥
⑥式是開口向上的對稱軸為縱軸的不過原點的,而過x。的抛物線。至此,題目才得到圓滿解決。
就本題而言,圖象中x稱之為位移,似乎不存在“邏輯不自洽”,然而之所以“邏輯自洽”,是因為命題人與做題人都默認刹車點作為了位置坐标的原點,之後某時刻,所在位置的坐标值在數值上等于位移大小【話句話說,x稱之為位置(坐标)也是可以的】。
那麼為什麼有一些學生會陷入做題困境呢?通過前文分析,可以解釋其原因,是學生混淆了運動公式中的位移與題目情景中的位移。
然而,再進一步追問:這些學生為什麼會混淆呢?會不會跟我們的教學有關?會不會跟我們的教材編寫有關?直白一些追問:會不會跟我們淡化位置概念而過于強化位移概念有關?
這個教學問題的答案是什麼?号主雖然傾向于“肯定”答案,但是沒有調查就沒有發言權,沒有科學的實證調查,任何答案都隻能是“假設”。
三、教學反思
前文暗示教材淡化了位置概念而過于強化了位移概念,如此結論可能有失偏駁。查閱教師用書和編者說明,可謂是特别強調了辨析“位置”與“位移”、“時刻”與“時間”兩對概念的重要性。
教師用書截圖:
這段文字顯然強調了“明确區分位置和位移”,而且還說明為什麼要明确區分它們,這是因為,在物理量中,需要明确兩種物理量,一是對應物理狀态的物理量,一是對應物理過程的物理量。
編者講座PPT截圖:
編者講座同樣說明區分時刻與時間、位置和位移的重要性及其重要之處在哪裡。
由此可見,從學科視角而言,時刻與時間,位置與位移是同等重要的概念,在教學中應當重視兩對概念的辨析。既然如此,教材如下兩點處理是不是值得深入研究呢?
第一點:
号主認為,教材中的 “平時”,應該是指“日常生活中”、是指“非專業性活動中”;顯然,作為高中物理教材,作為高中物理課堂教學,顯然不是“日常生活”,也不是“非專業性活動”,而是一種專業性學習活動,怎麼能使用非專業用語或籠統語言呢?怎麼能夠根據上下文或語境去認清非專業用語或籠統語言的确切含義呢?難道是為了培養學生的辨析能力,理解能力,教材有意在後續教材編寫中使用籠統語言而要求學生随時準備根據上下文認清籠統語言的确切物理含義,即化歸認定物理專業術語?同理,教輔書籍,高考卷中,同樣可以使用籠統語言,甚至錯誤使用專業術語,然後要求學習者或考生,認清,甚至糾正試題錯誤專業術語而準确料定命題意圖後再解題?
号主認為,高考題如果能夠命制所謂的原始物理問題,那麼有關情景的語言描述自然可以是“日常用語”,因為要突出“原始”特點嗎?除此之外的其他題型,例如《高考評價體系》專家解讀指出的“學習探索”類情景,顯然不是“生産生活”情景,使用的語言必須是專業術語,而且是正确使用的專業術語。
昨天推出《x是位置還是位移,t是時刻還是時間?(一)|教研分享系列312》一文後,粉絲朋友留言,同仁朋友私信發來信息進行一些交流。他們指出,位置(坐标)概念是不準确的術語,準确的術語是“位矢”。号主當然認可這樣的觀點,事實上教師用書也指出了這一點:
事實上,高中物理主要讨論一維運動情況,在運動方向上建立位置坐标系,并把坐标原點作為“位矢”起點,那麼從數值上來看,位置坐标正=位矢。可見,高中物理突出“位置(坐标)”概念,既符合了階段性原則,又遵循了過渡性原則。
換句話說,我們絕不能淡化“位置”和“時刻”概念,該使用位置、時刻概念時,必須準确使用這一概念。
第二點,關于x—t圖像,教師用書如下描述:
号主閱讀這一段時,總是覺得這一段是在維護“位置—時刻”稱呼,那麼教材為什麼還要使用“位移—時間”這一具有嚴重局限性的概念名詞呢?
誠然,教材在編寫中充分考慮了語言準确性、邏輯自洽性,但是号主從實際教學感受中總是感覺到x—t圖象稱之為“位移—時間”圖像極容易産生思維障礙。
不知道同仁朋友教學感受如何?期待大家留言交流!
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