摘 要: 通過物理圖景,可以使物理過程變得更為形象和清晰,對于啟發(fā)學生思維,正確理解物理概念,分析物理問題起到良好的輔助作用。本文就物理教學中創(chuàng)設物理圖景進行了研究。
關鍵詞: 物理 課堂教學 圖景創(chuàng)設
大家知道,物理圖景是以“圖景”為依托,以物理概念和規(guī)律為依據(jù)與物理過程相關聯(lián)的、清晰正確的動態(tài)情景。通過物理圖景,可以使物理過程變得更為形象和清晰,對于啟發(fā)學生思維、正確理解物理概念、分析物理問題起到良好的輔助作用。那么,在物理教學中,如何讓學生正確建立物理圖景呢?筆者認為,必須對物理現(xiàn)象的三個組成部分,即“參與物”、物理過程、物理狀態(tài)分別作出正確的分析判斷,才能建立正確的物理圖景。
一、簡化確定“參與物”是建立正確物理圖景的基礎
“參與物”是參與所研究的物理現(xiàn)象的客體。由于實際參與的客體眾多,影響因素繁雜,因此在建立物理圖景時,首先需要對客體進行簡化,抓住其主要特征,舍棄次要因素,即建立物理模型。比如質點、場、光線等。因此,要建立正確的物理圖景,首先應具有將實際的物理問題簡化成理想模型的能力。
對于多個物理客體參與的物理問題,我們要認真分析各個“參與物”之間的相互聯(lián)系,從現(xiàn)狀和所求結果入手,找出一個(或一組)關鍵的客體,作為研究對象,它們是物理圖景中的“主角”。比如,對一列水平橫波的研究。如果研究質點的振動,可選取某個質點(如振源)為研究對象;要研究波的周期性,可選取水平距離是波長整數(shù)倍的兩個質點來研究;要研究質點的振動與波動的關系,就要選取某個質點的波動形態(tài)為對象,就可以得到這樣一幅簡單、清晰,且為學生所理解的物理圖景:質點在豎直方向作簡諧振動,波在水平方向勻速移動,質點的振動方向決定了波的傳播方向,在質點完成一次全振動的時間內(nèi),波恰好向前移動了一個波長。
二、正確分析物理過程是建立物理圖景的關鍵
物理過程是指“參與物”發(fā)生物理變化的歷程。在物理圖景中所體現(xiàn)的是:通過對實際過程的想象和模擬,所出現(xiàn)的連續(xù)、動態(tài)的變化過程。應該說正確分析物理過程是建立清晰、正確物理圖景的關鍵。
比較復雜的物理過程往往表現(xiàn)出這樣的特點:短暫性、隱藏性及交叉性。這樣的過程難以被學生所獲知,是建立物理圖景的難點所在,同時也是關鍵所在。針對以上特點,在教學中,通過反復實踐,筆者總結了以下幾種方法:
1.“慢鏡頭”顯示法。
主要是針對短暫的物理過程,通過想象,使短暫的物理過程變緩,從而使隱含于其中的因素得以展現(xiàn)、外露。如,兩塊完全相同的木塊,從同一高度由靜止同時下落,A木塊順利下落,B木塊在下落到一半距離時被一顆水平飛來的子彈擊中木塊的下半部(未穿過),問兩木塊下落的時間誰長?由于子彈與木塊碰撞在瞬間進行,學生錯誤地認為:子彈射中木塊后,使木塊獲得了水平方向的速度,但對木塊豎直方向的運動沒有影響,所以很多學生誤認為時間相等。如果我們把鏡頭放慢,可以看到子彈射入B木塊下半部分后,B木塊做斜上拋運動,在豎直方向:先上升;后下降。因此,B木塊下落的時間要長。
2.“模擬”顯示法。
對有些難以被人們所感知的物理過程,通過“模擬”顯示的方法,也可以建立形象的物理圖景。比如,在討論分子力的大小隨著分子間的距離變化時,我們就可以針對分子力的特點,建立起“彈簧模型”?!澳M”顯示法雖然有助于物理圖景的建立,對理解物理現(xiàn)象起著輔助作用,但它具有一定的局限性。因此,我們幫助學生利用這一模型理解所討論的物理問題之后,還及時指出模擬的局限性。
3.“進退搜索”顯示法。
當一個物理過程結束后,很可能隱藏著另一個過程,在建立物理圖景時,“鏡頭”不能就此停止“掃描”?!斑M退搜索”就是要求我們運用思維的方式,全面嚴謹?shù)胤治鰡栴},這也是展現(xiàn)隱含過程的常用方法。比如,物體沿主光軸向凸透鏡運動,“像長是物長的2倍”可能出現(xiàn)的就應該是兩種物理圖景,因為像既可以是實像也可以是虛像。
三、準確選取物理狀態(tài)是建立物理圖景的保證
我們知道,準確選取物理狀態(tài),是建立物理圖景,并能最終解決物理問題的關鍵。那么選取物理狀態(tài)應該遵循哪些原則呢?
1.與研究對象相對應。
我們所要確定的狀態(tài)是針對研究對象而言,只有先確定研究對象,才能選取此對象所處的狀態(tài)。比如,我們選取封閉在某容器中的氣體為研究對象,狀態(tài)參量(P、V、T)就應對此氣體而言,而沒有必要去研究容器所處的狀態(tài)。但若由于容器及活塞的受力和運動影響了氣體的壓強和體積時,可能就要選取容器或活塞為研究對象,討論其狀態(tài),并找出它們的狀態(tài)參量與氣體狀態(tài)參量之間的關系。
2.與已知量和所求量相對應。
在選取物理狀態(tài)時,必須考慮已知量、所求量的關系。這是選取狀態(tài)時最常用也最容易為學生所接受的一個原則,即不論建立何種物理圖景時,狀態(tài)應該與過程相對應。比如Ft=mvt-mvo,F(xiàn)t表示外力對時間的積累效應,描述的是t時間的整個過程,那么mvo和mvt應該是對整個過程的t時間前后的兩個狀態(tài)。
綜上所述,物理圖景的建立,實際上是對研究對象、物理過程及物理狀態(tài)的綜合顯示。因此,只有全面、準確地把握好物理現(xiàn)象的三個組成部分,認真、細致地分析所討論物理問題所處的條件,簡化成相應的物理模型,才能建立起正確的物理圖景。