初中物理概念教学.docx

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初中物理概念教学

初中物理概念教学

刘卓黑龙江省教育学院

一、物理概念教学的重要性

（一）物理概念教学是掌握物理知识的关键 

任何一门学科，都有其所需揭示的内容。

物理学科也不例外，而要揭示物理对象的存在、运动、相互作用，就必须先建立物理概念，以概念为思维的细胞、为认识的基本形式，进一步形成物理学的体系与结构。

任何一门学科，如果没有一些概念作为分析综合、判断、推理等逻辑思维的出发点，就不可能揭示这门学科的内容，，也就失去了这门学科的存在价值。

物理概念不仅是物理基础知识重要组成部分，而且是构成物理规律、建立物理公式和完善物理理论的基础和前提。

由于物理规律揭示了物理概念之间的相互联系和制约关系，如果对物理概念没有理解，就谈不上对物理规律的理解和运用。

中学生感到物理难学，其主要原因之一就是物理概念没弄明白。

死记公式、题海战术不是学习物理的方法，而弄清概念的建立过程、内涵和外延，才是学好物理的基本途径，所以物理概念的教学是掌握物理知识的关键。

例如：

如果学生对力、质量和加速度这几个概念搞不清楚，那就无法掌握牛顿第二定律，更谈不到正确应用了；如果没有对电路、电流、电压、电阻等概念的理解，也就不能学好电学的一系列知识。

（二）物理概念教学是学生学习、运用科学方法、发展能力的主要途径

物理概念是经过一系列观察、分析、抽象等思维过程才建立的，概念建立以后，要用概念解决实际问题，也要用一系列科学方法。

在概念的建立与应用过程中，学生运用科学方法，直接对所观察的现象进行比较、分析、综合、抽象、概括等思维活动，对发展学生的能力起着十分重要的作用。

有些概念还要用数学知识和数学方法来表达，反映出概念之间的因果关系，学习这些概念可以培养逻辑思维能力。

学习物理的过程要发展能力，而发展能力的根本途径是掌握方法，所以学习概念过程是学生学习、运用科学方法的过程，是提高能力的过程。

新课程标准把“过程与方法”作为三维目标的一项内容，是非常有意义的。

二、物理概念的形成过程

（一）物理概念

１．物理概念的定义

物理概念是表示研究对象具有的物理属性的一种思维形式。

能够区分不同物理概念的判断，称为物理概念的定义。

物理概念的表达方式必须符合学生的认知水平。

所以在教学过程中，学生建立的概念只能随着教学层次的提高而深化，学习的不同阶段，建立的概念允许有不同程度的片面性，含糊性和表面性，但必须是科学的。

如电压的概念，初中只能叙述为电路中要有电流，两端就要有电压；而高中则定义为电势差。

一般情况下，物理概念的定义并不能代表概念的全部内涵和外延。

由于物理概念的发展性，其定义不是唯一的。

如质量的概念，初中定义为物体含物质的多少，高中定义为物体所受外力与其获得的加速度之比等等。

一般情况下，物理概念的定义并不能代表概念的全部内涵和外延。

物理概念分定性和定量两种。

定量的物理概念称物理量，它按描述对象是状态还是过程分为状态量与过程量。

状态量是描述状态的物理量。

研究对像的状态一定，它就有确定的量值，如速度、加速度、动量、能量、压强等。

过程量是描述过程的物理量。

力学中的位移、功、冲量，热学中的热量等都是过程量。

定性的物理概念是用来揭示某概念区别于其他概念的物理本质特征或用来表示该概念的基本类别、归属或性质的物理概念。

例如机械运动、平衡、电磁振荡等。

２．物理概念的物理意义

物理概念的物理意义与物理概念的定义不同，它是指物理学引入和建立某一物理概念的原因，即为什么要揭示某一研究对象的物理属性，它对物理学本身的发展或生产实践有什么意义。

如，电阻率的物理意义是，引入电阻率是为了区分不同材料导电性能的强弱，所以，它是描述材料导电性能的物理量。

再如，密度概念的意义是，引入密度是为了区分、鉴别不同的物质，每种物质的密度是一定的，它是描述物质本身含量的物理量。

电场强度的物理意义是，引入电场强度是为了反映电场的性质，电场强度是描述电场力的性质的物理量。

３．物理概念的内涵与外延

物理概念的内涵是反映在概念中的物理现象、物理过程的本质属性，是该事物区别于其他事物的本质特征，通常由概念的定义来表示。

例如，速度V＝S/t,反映了物体运动的快慢；频率是每秒钟振动的次数，描述物体振动的快慢；力是物体之间的相互作用。

类似的还有ρ=m/v、p=F/S等等。

这些定义是从质和量两方面反映了物理量的内涵。

物理概念的外延即通常所说的概念的运用条件和范围。

例如，库仑定律确定的力，只适用于静电场，对迅变电场、涡旋电场不适用；电势的概念只适用于静电场，不能用于交变电磁场；在惯性系F=ma，适用于宏观低速。

关于概念的适用范围，例如重力、弹力、摩擦力、安培力、洛仑兹力等等都属于力这个概念的外延。

通过对物理概念外延的学习，能使学生逐步深化和扩展对概念的理解。

掌握物理概念的外延就能理解概念的适用条件，定义式的应用范围和式中各个物理符号的具体物理意义。

（二）物理概念的形成过程

物理概念的形成包括两种层次：

其一，是科学家们创立物理概念的过程；其二，是学生建立物理概念的过程。

从认识论的角度看，两种层次的物理概念形成过程是一致的，都是以感觉、知觉和表象为基础，通过分析、综合、抽象、概括等思维活动，从个别到一般，从具体到抽象，从知识应用到逐步把握物理现象和物理过程的本质的认识过程。

下面从认识论的角度阐述物理概念的形成过程及其方法。

１．物理概念的形成基础

物理概念是对物理现象，物理过程的抽象而建立的。

必须通过日常的感知活动或观察实验等一系列的实践活动，或者根据已有的经验事实，才能获得研究物理问题的感性材料，这是物理概念的形成基础。

（1）日常的感知活动是指学生在日常生活中获得感性材料的过程。

比如关于运动的认识、关于力的认识、关于电的认识，这种感知活动获得的感性知识是形成概念的巨大财富。

但由于学生认识的局限性，学生获得的观点、认识可能存在误解、错误、形成隐概念，前概念和初概念，比如摩擦力，学生可能由于生活经验只注意到摩擦力阻碍物体运动，于是形成摩擦力都是阻力的错误认识，那么在教学中就应该引导学生分析一些生活中摩擦力充当动力的例子，最后总结出摩擦力的概念。

（2）观察实验是在物理概念的形成过程中，有计划、有目的地为物理概念的建立提供科学的感性认识的过程。

它是学生由感性认识上升到理性认识的基础。

实验可以是演示实验或学生实验。

如在建立弹力概念时，可采用一系列演示实验：

弹簧受力形变、泡沫受力形变而产生了弹力。

对于形变不明显的实验，例如玻璃瓶受力形变，可以在瓶内部装满水，瓶口塞上连有细玻璃管的塞子，采取放大的方法，观察细玻璃管液柱高度变化显示固体受力形变，然后归纳总结出弹力的概念，及适用范围。

（3）经验事实是指前人在研究物理问题或从事生产实践中的典型的物理现象和物理实验。

这些经验事实，对物理概念形成具有突出现象、本质的特点，但是学生又不很熟悉，课堂上无法进行实验观察。

在教学中可以充分利用教材，教育软件和教师的讲授，阐述经验事实，使学生获得感性材料。

例如，介绍“核能”时要模拟原子核的链式反应。

我们可以摆火柴进行模拟，但不形象、不生动。

如果通过计算机辅助教学模拟，动态地展现出链式反应的过程，效果就好得多。

２．物理概念的形成过程

物理概念的形成要经过在物理事实的基础上进行抽象思维的过程。

此过程可以概括为感性具体—思维抽象—思维具体。

（1）感性具体

人们在提出物理问题之后，就通过观察和实验或经验事实，搜集物理思维的材料，获得对物理事物的感性认识。

感性认识是关于物理事物的表面、片面、外部联系的认识，但这并非是一个纯粹的感性过程，而是在理性指导下的有目的、有意识、有选择的感性活动过程。

通过感性认识，形成对物理事物的外部联系和外部特征的整体表象以及有关资料与数据，此即感性具体，它是物理抽象思维从感性具体到思维抽象的逻辑起点。

• 思维抽象

思维抽象是对物理事物的感性具体，运用思维方法，形成关于事物的本质属性，建立物理理论的过程。

在这个过程中，物理抽象思维对各种感性材料的活动主要表现为如下的形式。

１）分析与综合。

物理思维对各种感性材料进行分析，把它们分解成不同的方面、部分、或层次，把完整的表象和有关材料与数据分解成不同的规定，然后在此基础上进行综合，形成关于物理事物的本质认识。

２）分类与比较。

物理思维对各种感性材料进行分类和比较，寻找同一种事物或不同事物之间的共同性和差异性，抓住同类物理事物的共同本质属性，找到不同物理事物和相同物理事物内部以及事物之间的内在联系。

通过比较，物理思维可以获得关于某种规定的一般认识。

３）抽象和概括。

物理思维舍弃感性具体中的非本质属性和特征，抽出本质属性和特征，形成抽象规定，再把这些抽象规定概括起来，形成关于物理事物的一般认识。

在这个过程中，物理思维往往从不同的现象中概括出共同的东西，形成同类物理事物的共同规定性，达到某种抽象的、一般的认识，即建立物理概念。

例如，建立力的概念，首先向学生提供他们所熟悉的力的现象的经验事实：

人提桶；马拉车；书压桌，这就是感性具体。

然后对这三类物理事物进行思维抽象，通过分析、比较、分类，我们发现“人、马、书”是同类事物，可以抽象为“物体”；“桶、车、桌”也是同类事物，也可以抽象为“物体”；“提、拉、压”则是另一类事物，它们的本质属性可以抽象为“动作”或“作用”，于是，我们可以给“力”下定义：

力是物体对物体的作用。

在此基础上，还要把力的概念推广到所有的同类事物中（即概括过程），从而达到对力的一般认识。

在定义概念后，还要讨论概念的内涵和外延，用途和适用范围，定义式和量度式的区别，从不同角度对概念进行深化和扩展。

如力的概念，它是矢量，是改变物体运动状态，或使物体发生形变的原因。

力的外延是，按力的性质不同，力可以分为重力、弹力、摩擦力、电磁力等；按力的作用效果不同，力可以分为压力、张力、向心力等。

（3）思维具体

物理认识从感性具体到思维抽象，是物理抽象思维过程的第一个阶段，这一阶段的结果获得了对物理事物本质的抽象规定，建立了物理概念。

物理抽象思维过程的第二个阶段是从思维抽象到思维具体的过程，这是一个具体化的过程，所谓具体化，就是人脑把经过抽象、概括后的概念同某一具体事物联系起来的过程。

如应用物理概念、物理规律解释物理现象，解决物理问题即为具体化。

例如，经过思维抽象建立了力的概念以后，就可以用这个概念认识各种具体的力，这就是思维具体的过程。

３．物理概念形成的方法

研究物理概念形成的过程，我们可以总结出物理概念形成的方法，其中包括问题解决、科学方法、观测证实三个要素。

（1）问题解决是指应用已知的物理概念去解决新问题，它包括如下含义：

物理概念建立是为了解决某个物理问题，反过来，在已建立的物理概念的基础上又去研究新的物理问题，从而再建立起新的物理概念，这样链锁式的问题解决，形成了物体概念体系。

例如为了解决描述物体运动的状态问题，用已知的概念路程、时间，建立新的概念速度。

有了速度概念，又可以进一步建立加速度概念。

（2）科学方法是指在物理概念形成过程中，既要用科学方法的逻辑方法，如比较与分类、分析与综合、归纳与演绎；也要用科学方法的直觉方法，如灵感、机遇等。

科学方法在物理知识建立过程中具有重要的作用，在物理知识体系中具有不可或缺的地位。

（3）观测证实是指一个物理概念不仅能与已知的经验事实相符，而且，由这一物理概念能演绎或预言的新内容，能被新的观测所证实。

一个物理概念被观测所证实，说明这一物理概念能解决更大范围、更为深刻的问题。

例如由麦克斯韦方程组预言电磁波的存在。

可见，概念的形成过程是在一定的感知、实验、经验基础上，通过问题的研究和解决，采取逻辑思维、逻辑推理、直觉思维、观测证实等方法,建立知识结构的过程。

概念的形成过程是现象、实验、思维和应用的过程。

概念形成过程的实质是提出问题,讨论问题,解决问题的过程。

三、初中物理概念教学过程和基本要求

（一）创设物理情境提出概念问题

在物理概念教学中，教师必须给学生营造一个适应教学要求，借以引导学生发现问题、思考问题、探索事物本质属性的物理环境，把教学目标转化成学生的学习目的，从而激起学生的学习兴趣和求知欲望，并引出概念问题。

1.以日常生活经验创设学习情境

教师要善于恰当地利用学生已有的生活经验，创设良好的物理环境。

该方法使学生感到亲切，容易接受。

同时，也有助于培养学生观察、勤于思考、善于分析问题的能力。

这正符合从生活走向物理，从物理走向世界的新课程理念。

需要注意的是，教师在选择具体事例时，既要选择与概念有着明显本质联系的事例，又要注意防止经验中不正确观念的干扰。

（例如流体压强）

2.通过物理实验创设学习情境

有些概念所涉及的现象不是学生在日常生活中常见的，这类概念的可以借助实验来引入。

运用实验展示物理现象和过程，不但可使学生对物理现象及过程产生必要的感性认识，还容易集中学生的注意力，激发学生学习兴趣，引起学生积极主动思考。

特别是在教师指导下学生进行实验，通过自己的亲自操作，把实验感知与思维活动紧密地结合，物理现象和过程获得生动、深刻的印象，这对形成和理解物理概念有着积极的意义。

值得注意的是，运用实验来创设学习概念的环境，既要有利于激发学生的求知欲望，更要引导学生把注意力集中到被研究的对象和现象上来，注意观察它的变化及其产生条件。

例如引入摩擦力的概念（筷子提米）

3.利用物理经验事实创设学习情境

物理学和生产实践中的一些经验事实，对物理概念形成具有突出现象、本质的特点，但是学生又不很熟悉，课堂上无法进行实验观察。

在教学中可以充分利用教材，教育软件和教师的讲授，阐述经验事实，使学生获得感性材料。

在平时的教学中，运用物理史料中的典型事例或故事引入物理概念，也是创设物理情境的一种十分重要的方法。

（例如马德堡半球实验）

4.由复习旧知识创设学习情境

往往新概念与学习过的概念之间存在着有机的联系，教师可以引导学生从已有的知识出发，通过逻辑展开，把新概念自然地引入。

这样可使学生认识到引入新概念的客观性和必要性，使知识系统连贯，便于学生理解和掌握。

创设物理情境，引入新概念的方法多种多样，教师要根据具体情况，采用恰当方法很自然地引入概念，才能产生良好的教学效果。

（二）抽象概括思维形成物理概念

获得建立概念的感性认识或相关知识以后，最重要最关键的是引导学生进行抽象思维，运用科学方法形成物理概念。

不同的概念，它们引入和建立的方法可能各不相同。

在中学阶段建立物理概念主要是从感性材料中抽象出物理概念，也包括其它几种方法。

1.用分析与综合、抽象与概括法将一类事物的共同本质特征抽象出来。

此法要有足够的感性材料做基础，因为事物的共同本质特征一般不是很直观和容易理解的，故选择感性材料时要注意材料的典型性。

此法是建立概念的最基本、最常用的方法，最关键的是帮助学生实现抽象思维的过程。

如前面介绍的建立力的概念，如果能顺利地由人、书、马以及桶、桌、车抽象出物体的概念；能由提、压、拉抽象出作用的概念，那么力是物体对物体的作用这个概念的建立，就是水到渠成了。

２．用实验法测定物理量形成物理概念。

如悬挂法测重心；用单摆测重力加速度；插针法测折射率，等等。

此种方法是在研究物理问题的产生和应用时常用的科学方法，包括观察法，使用仪器的具体方法，实验具体操作的方法等。

３．用隔离法忽略次要因素或影响，把物质、运动的某种属性隔离出来，得到表征物质或运动的某种性质的物理量。

这种类型的抽象，特别是用物理量的比值来定义的物理量，在中学物理教学中用得很多，如ρ=M/V,V=S/t,Ｖ,.R=U/I,E=F/Q,B=F/IL等等。

４．用等效法从效果上对外等效定义物理概念。

这种等效是指在某一方面等效不一定各方面都有等效。

如交流电电流的有效值的定义，是由电流的热效应定义的；串并联电路的等效电阻，是对端钮的伏安式等效的；合力与分力是力的作用效果等效。

５．用理想化模型法建立物理概念。

这是抽象出反映事物本质的特征建立理想化模型的方法。

包括研究对象的理想化、物体所处的条件理想化、物理过程理想化所建立起的模型，如质点、刚体、理想气体、纯电阻等属于研究对象的理想化模型；光滑平面、绝热容器、匀强电场、无限长导轨等等属于条件理想化模型；匀速直线运动、简谐振动、光的直线传播、自由落体运动等等属于理想化过程。

通过理想化的方法建立概念是物理学中最基本，最常用的思想方法之一。

（三）理解内涵外延明白物理意义

物理概念建立以后要引导学生理解概念的内涵外延，明白其物理意义。

1.理解概念内涵外延

物理概念的内涵反映了物理现象、物理过程的本质属性，理解概念的内涵是理解概念的关键。

例如，“密度”这个概念，要弄懂对于不同物质，其质量和体积之比是不同的；而同一种物质，其质量与体积之比却是一定的。

只有从这两方面来分析，才能使学生明白：

对一种物质来说，不管其质量和体积大小如何，它们的比值是不变的，这种比值不变性，就是物质的某一种本质属性的反映，叫密度。

理解了这点，学生才不会把ρ=M/V看成M越大ρ越大，V越大ρ越小了。

物理概念的内涵除了用语言文字把它所反映的本质属性定性地表达以外，对于物理量，还要用数学公式给予严密、精确，概括的定义，定义式可从质和量两个方面反映物理量的内涵。

学生应该把文字表述和数学表述结合起来理解它的内涵。

一般用比值表达的定义式，是物理量的量度公式，不是它的决定式。

如R=V/I是电阻的量度式，而R=ρ.L/S是电阻的决定式;;a=ΔV/Δt和a=F/m等。

物理概念的外延是指物理概念适用的范围与条件。

例如力的概念的外延是所有的力：

重力、弹力、摩擦力、安培力、洛仑落力等等；能的概念的外延是各种形式的能：

动能、势能、机械能、核能等；功的概念的外延是各种力做的功：

正功、负功，各种能量的变化总和。

只有了解概念的外延，才能正确理解概念的适用范围和适用条件，深化和扩展对概念的理解，在知识的概念体系中明确概念间的区别与联系。

2．明白物理概念的物理意义

深入理解物理概念，还应当注意不要把概念的物理含义（内容）或定义当作概念的物理意义。

一个概念的物理意义，并不是指它的内涵，也不是泛指它在物理学中的地位作用，而是侧重指出为什么要揭示某一研究对象的某一物理属性，即建立或引入该物理概念的原因。

例如，电阻率ρ的物理意义是为了描述不同材料的导电性能的强弱。

ρ的物理含义则是长度为1米，横截面积为1平方米的导体的电阻值。

（四）解释物理现象解决物理问题

运用阶段是直接应用初步理解了的概念，去分析和解决简单的问题。

其目的是巩固所学的概念并能运用概念解决实际问题。

由感性到理性，建立概念的过程是认识的第一次飞跃，由理性再到实践中去检验、应用，是认识的第二次飞跃。

学习的目的是为了应用，而在实际运用概念是发现概念理解上的偏差，完善和深化理解概念的过程，是学习概念的不可缺少的一个环节。

例如可以向学生提出以下问题：

将一整块砖，切去一半，其密度是否变化了？

将一块砖平着放和立着放，它对支持面的压强是否变化了等等。

只有有目的地解答一定量的练习题,才能强化概念的理解。

由于用所学的知识解决了生活中的一些问题,学生的兴趣和的积极性也会增强。

教师要注意例子不要太难，干扰因素要少，注意循序渐进，要符合学生的认识规律,不要企图一次把概念讲深讲透。

四、学生学习物理概念的常见问题及解决策略

研究和把握学生学习物理概念的常见问题，对于教师确定教学策略，选择教学方法和内容，有的放矢地排除学生学习概念时的障碍与干扰，保证教学质量具有重要作用。

学生在学习的过程中出现问题是多方面的，又是因人而异的，但总的来说，学生在学习物理概念时，常见的问题主要有感性知识不足、相关准备知识不足、前概念的片面或错误干扰、抽象思维能力不足、思维定势负迁移、不会应用等几方面。

（一）感性知识不足

物理学是一门实验科学，物理概念的建立离不开对感性材料的认识过程，感性认识是物理思维的材料，是检验物理理论真伪的标准，是理解概念的基础。

感性知识不足，就无法从客观事物中抽象出共同属性和本质特征，就不能顺利地、正确地形成物理概念。

如果没有足够地把有关的物理现象及其之间的联系鲜明地展示出来的实验或学生日常生活中所熟悉的、曾经亲身感受过的事例作基础，学生就很难理解概念的来龙去脉、物理意义、适用条件等，从而影响对概念的掌握和运用，造成学习的思维障碍。

如，研究电磁感应现象，在建立电磁感应概念时，如果没有足够的、能够逐步揭示现象间本质联系的实验基础让学生观察，就很难建立电磁感应这一概念，对这些规律也就很难理解。

所以教师在教学时注意加强实验教学，有计划、有选择、有目的地多为学生提供感性材料，增加学生的感性认识，特别是中学生的抽象思维能力不是很强，知识基础也有限，应注意从建立在感性知识的基础上的，具体、形象思维入手进行物理概念教学。

（二）相关的准备知识不足

物理知识本身有着严密的逻辑体系，新知识的学习必须建立在掌握已有的知识的基础上才能进行。

先学的知识是后学的知识的准备，如果以前学的概念掌握不好，就会影响以后学习的概念的理解，而概念理解的不准确，又会影响规律的学习。

如不理解功的概念，就难形成功率、机械效率等概念。

物理概念之间互相交织互相渗透，既有联系，又有区别，在学习的过程中互相影响。

因此，新知识学习之前，教师就要根据对学生情况的了解，帮助学生做好相关知识的准备。

另外，在建立概念时，常常还要用到一些数学知识和数学方法，如果这些数学知识和方法准备不好，也会给学习物理概念带来困难。

例如，研究和运用质点运动学的一些规律时，涉及到时间、时刻、位置、位移、速度、加速度等概念，也涉及到坐标系、函数图象、代数运算、矢量等数学知识，如果学生在某一环节上准备不足，就会使新内容的学习和运用难以进行。

物理概念的建立过程除了需要感性材料和相关基础知识外，还需要一定的科学方法，学生的思维方法不足，实验技能的欠缺，也属于相关准备知识不足之内。

因此在日常教学中就要注重培养学生的抽象思维能力和相应的问题处理方法以及实验操作技能，这是开展新知识学习的重要条件。

（三）日常生活中形成的错误观点干扰

学生在日常生活中已经积累了不少与物理有关的感性经验，其中一些感性经验中形成的观念是错误的或片面的，就必然干扰正确概念、规律的形成，例如，在力和运动的关系上，认为物体受力才运动，不受力就不动；重的物体比轻的物体下落快；摩擦力总阻碍物体运动；上浮的物体比下沉的物体浮力大等等，这些错误观念，严重影响相应的概念、规律的建立，所以，要想使学生形成正确的概念和建立正确的规律，必须排除错误观念的干扰。

教师要认真积累这方面的经验，熟悉学生容易在哪些问题上形成错误观念，以便有的放矢，排除干扰。

排除干扰的最有效方法就是做实验，因为物理实验是纯化了的物理过程，在实验的过程中干扰因素较少，有利于观察、分析，形成正确的观念。

（四）抽象思维能力不足，思维方法不当，使思维受阻

物理概念的建立过程是离不开抽象思维过程的，经常要用到比较、分析、综合、归纳、抽象、概括等抽象思维方法。

中学生在心理发展上正处于由经验型的具体思维向理论型的抽象逻辑思维方向转折时期，学生思维发展程度上个性差异较大，有的学生没有形成逻辑思维习惯，造成抽象思维能力不强，在学习时就会遇到较大的困难。

例如建立速度概念，要经过以下思维过程：

首先确定研究的目的是寻找一个物理量来比较两个物体运动的快慢，即描述物体运动状态。

同时我们看到运动的距离不能起到这个作用，因为他们所用的时间可能不同。

进一步考查S/t，对一个物体是常数，并且这个比值越大的物体在同样时间运动距离越大，这个比值能反映运动的快慢，叫速度。

速度这个概念的建