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三种版本初中物理教材“速度”概念的比较及教学策略

一、三种版本教材“速度”描述的比较

1.三种版本教材“速度”的描述

（1）人教版教材[1]中速度描述

人教版教材使用比值定义法定义速度，给出速度计算公式和速度的物

理意义，没有将速度的定义限定于直线运动。

（2）苏科版教材[2]中速度描述

苏科版教材给出了速度的物理意义和计算公式，没有使用比值定义法

定义速度，也没有将速度的定义限定于直线运动。

（3）上教版教材[3]中速度的概念出现在“匀速直线运动”中

上教版教材给出速度计算公式和速度的物理意义，将速度的定义限定

于直线运动。比值定义法的思想体现不明显。

2.三种版本教材“速度”的描述差异

比较上述三种教材，它们的主要差异有两点：

（1）是否使用比值定义法定义速度；

（2）是否将速度的定义限定于直线运动。

同一个概念，不同版本教材描述为什么会出现上述两点差别呢？这是

由速度这个概念的特殊性所决定的。速度是学生惟一历经初中、高中和大

学三个学段学习的一个“特殊”概念，随着学习的深入，学生对它的认识

逐渐加深和提高。初中“速度”作为一个过渡性概念，不同版本教材编者

对它的理解与认识的不同，导致描述方式出现差异。

二、从高中“速度”看初中“速度”

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1.高中对速度的认识

在高中，与速度直接相关的物理量有四个：平均速度、瞬时速度、平

均速率和瞬时速率。它们的定义如表1所示。

学生进入高中学习时，在直线运动中，用位移定义速度，认识其矢量

性，形成平均速度的认识。再用极限或微分的数学方法将平均速度发展成

瞬时速度。

2.对初中“速度”的认识

（1）初中“速度”的内涵

初中“速度”是一个过渡性概念，它将发展成高中的平均速度。从初

中到高中，学生对速度概念认知的发展过程如图4所示。

学生在初中“速度”的认识基础上，融入矢量性的知识后，用位移定

义速度，将初中速度发展成高中的平均速度。所以，表1中高中的四个“速

度”中与初中速度直接对接的是平均速度，即初中速度是高中平均速度的

“前身”。

因此，初中速度应该是高中平均速度中除矢量性外的其他内容，即初

中速度就是高中平均速度的大小。

（2）将初中“速度”的定义限定于直线运动

需要注意的是，在表1中，质点的路程s与经过这一段路程所用时间

△t的比值，即vs=，定义的是平均速率。当质点沿曲线运动时，位移大

小小于路程，其平均速率大于平均速度的大小，这时平均速率不等于平均

速度的大小，它们的意义和结果都是不同的。

在初中，如果不限定于直线运动，直接用“路程与时间的比值”来定

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义速度，这种定义方式定义的是平均速率，而不是平均速度的大小。如果

再将这一定义应用在曲线运动中，虽然教学时不向学生提及平均速率的概

念，但这时在学生的潜意识中，他们对速度的定义所形成的是高中平均速

率的认识，他们会在无意识中将初中速度定位成高中的平均速率，后续学

习中将自然地将其发展成平均速率。这样的发展轨迹偏离初中速度的发展

方向。而将初中速度的定义及应用都限定在直线运动中，就可避免学生对

初中速度的认识产生上述偏差。

虽然初中教学中我们不要求学生区分平均速度的大小与平均速率的

不同，但有一点是肯定的，初中速度作为一个过渡性概念，我们给学生的

定义即使是阶段性的，也必须是严谨的，不能让学生在潜意识中形成偏离

发展方向的、错误的认识。

因此，在初中定义速度时，应将其定义限定于直线运动。上教版教材

（图3）中在定义速度时加上“直线运动”的限制条件，正是基于这样的

考虑。

三、三种版本教材速度描写的分析

人教版教材（图1）中，突出比值定义法的思想，但表述过于简单，

未将速度的定义限定于直线运动。如果教师在教学中处理不当，学生容易

将概念定位成高中的平均速率，不利于高中阶段的教学。这样的描写可能

使初中学生在潜意识中对速度概念的构建“偏离正道”。

虽然人教版教材在定义速度时，没有加上直线运动的条件，但在本章

教材的小结“学到了什么”[1]中又将速度的定义限定于直线运动，如图5

所示。