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1、论速度与速率的定义在物理教学中的分析 速度和速率在物理的教科书中,两者的定义是不一样的。速度跟位移有关,是有向量,有方向的。而速率是和路径有关,是没有方向,纯量的。这两者在物理的教学中都是最基本的概念,同时也是非常重要的。 一、速度和速率的不同之处 如果说在一个课堂中,老师向正在学习物理的学生提问,速度和速率有什么不同之处,那么对于一个刚在学习物理的学生来说,可能第一反应就是,速度是有方向的,速率是没有方向的。如果再把这个问题想得深邃一点的话,那就是,速度和移位有关,速率与路径的长有关。同样是速度与速率的问题,如果你把(速度和速率有什不同之处)这个问题拿去问一个还没有学过物理课的小学生,他们的
2、思考就只是仅仅局限于这个词的表面意思,他们的答案一般通常都是速度应该是指快慢的,而速率这个词相对于他们而言是比较陌生的,大部分的学生是没有听过的,即使有的是有了解,有听过这个词,但是通常都不知道是什么意思。 速度和速率,哪一个是被同学们熟知的?“速度”这个词在生活当中是经常会用到的,例如“哇,前面那辆车的速度好快啊。”所以对于大部分的人来说“速度”这个词比较口语化,是写作文、看杂志、看电视中都会经常遇到的。经过相关的数据统计,在统计到的人群中,小学五年级及以下的小朋友几乎都没有听说过速率这个词,而在问他们知道速度是什么意思,也都是局限于表面的意思来进行理解,只知道是快慢的意思。而在问到非物理专
3、业的成年人时,他们的答案也都是速度是指快慢的意思,也都是极少有听到“速率”这个词的,他们对“速率”这个词的理解是“速率是专业的学术用词,或者是具有某种特殊的含义,但是还有一部分人认为速率中的率字是代表频率的意思。”当问到一位上初一的学生时,他立马就可以流利地背出公式,速度等于距离除以时间,而且这位学生还错误地以为速度和速率的意思是一样的,当问及他原因时,他的回答是“物理老师在课堂上讲的都是速度,但是课本上面都是写着速率,所以就误以为速度就是速率”。初三的学生或者读高中的同学大多数都知道速度和速率的意思是不一样的,但是大部分的同学是记不住速度和速率的定义的。大部分的同学对“速度”一词的理解还是以
4、为指快慢,除了在书中有接触到“速率”这个词,在课外很少接触到。所以当被问到,“速率”是什么意思的时候,同学们都表示没有听过,不知道。 二、速度与速率的定义在教学中所带来的困惑 平均速度的大小代不代表运动的快慢。平均速度的定义与生活中的经验是不相同的,是相矛盾的。速度的大小不等于平均速率,而且也不代表一个物体运动的快慢,这个时候,可能人们的惯性思维就会想在物理的课本中对速度和速率的定义有什么意义?意义又在哪里?给大家举一个例子小王今天刚从市场上买回一个钟,这个时钟的秒针长为10cm,如果秒针是由10走到12的期间,针尖的平均速度的大小又为多少cm/s,那么这道题的答案要用秒针尖端的位移跑步的平均
5、速度是多少,速率又是多少。根据速度和速率的定义可以算出,平均速率是5cm/s,平均速度是2cm/s。在初中的教科书中是以(大家都知道平均速度的量不一定都等于平均速率)为例,这个例子对于一个在教初中或者是高中的物理老师来说,是一个再寻常不过的例子了。但是如果把这个例子贯彻到小学生的数学课堂中的话,就要把这个题目进行简单化,只有题目简单了,才能让小学生理解到是什么意思。例如解答这道题的平均速度相当于从家里到学校的速度,而算平均速度的方法是用位移除以时间。在这里,需要注意的是,速度的大小也是不能用来描述一个物体运动的快慢的。 三、对速度与速率中存在的问题进行讨论 物理课本与日常生活用语相矛盾。在平日
6、的生活,学习中,我们都是使用的中文,在使用中文的平时生活中,大多数的人都是习惯使用到“速度”,但却很少用到速率。而在使用英语的时候,通常都是用到speed,很少时间会用得到velocity(在物理的课本中velocity是表示速度的意思,速率是speed),学术用语和日常用语相混淆,另外再加上平均速度的定义和生活经验是相矛盾的,这些因素都会对学生的学习、生活带来困扰。我们在形容一个物体的快慢时,到底是使用速度还是速率来形容,这在台湾当地受到了很大的争议。在研究这方面的论文中,有的学者用的是速度,有的学者使用的是速率,连在英语的对应中,也有称speed为速度,把velocity称为速率。造成这种
7、用词的混乱,是因为在学生们的日常生活当中的习惯用语是和物理教科书中的定义不一样。 四、对速度和速率的结论和建议 由于人们日常生活的用语与教科书中的专业术语用词不一样,所带来的困扰那是数不胜数。在人们的日常生活当中,人们都是习惯性地用“速度”,用到“速率”的时间也是越来越少。平均速度的定义看起来和人们的日常生活用语相矛盾,实际上,并不是定义不对,而是在举例子的时候用得不恰当,而使它显得很奇怪罢了。平速度是瞬时速度的概念的过度,在这样的情况下,我们应该根据学生的极限来进行举例,例如可以拿位移的大小跟路径的长来做比较,而不是用长时长距离的例子来强调位移大小和路径长的不同之处。但是在人们的实际生活中,遇到的例子大多都是用“平均速度”,这些用词上的矛盾也对老师的教学带来了极大的困扰。 本文通过对速度与速率的不同之处进行了说明,并通过相关的数据研究表示,在日常的生活中人们比较常用的词语是“速度”,而“速率”一词知道的人是微乎其微,更别说知道它的意思了。物理课本中对速度和速率的定义与人们日常生活的习惯用语相矛盾,这些因素给老师在对学生的“教”和“学”带来了极大的困扰。通过本篇对速度和速率的定义的探讨,希望能对今后的教育教学工作带来一些帮助。 第 5 页
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