吳偉
古人云:“千里之行,始于足下”。在解題過程中,正確審題是解題的基礎(chǔ)和關(guān)鍵,也是進(jìn)行正確解題邁出的第一步。高中物理的學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生有一定難度,因?yàn)樗婕暗闹R(shí)面很廣,包括多學(xué)科的融合和銜接。學(xué)生必須具有較高的綜合素質(zhì),才可以更有效地學(xué)好高中物理,從而在解題過程中,充分利用相應(yīng)的解題技巧,根據(jù)物理規(guī)律,取得最后的勝利。然而日常的學(xué)習(xí)和考試過程中,筆者發(fā)現(xiàn),學(xué)生在解答的過程中,所需的物理規(guī)律和公式都很清楚,卻因?yàn)闆]有謹(jǐn)慎地審題而沒有得到正確的答案??梢?,審題是正確解題,獲取勝利的第一步。這需要教師在平時(shí)的教學(xué)中,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)審題、正確審題,才能提升學(xué)生的思維品質(zhì),邁好高中物理解題的第一步。
一、正確解讀,確立目標(biāo)
當(dāng)我們看到題目時(shí),需要從題目的表述中提取核心信息,包括數(shù)據(jù),文字等,為正確解題打下良好的基礎(chǔ)。首先就需要確產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)U0=Bdv,通過R上的電流同上。
上述兩種解法從帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)和電磁感應(yīng)的不同角度出發(fā),運(yùn)用了二力平衡和電磁感應(yīng)定律這兩個(gè)不同的物理規(guī)律,能拓寬解題的思路,提高解題的靈活性,使知識(shí)的應(yīng)用能力得到增強(qiáng)。
2。一題多答案
例2在一個(gè)邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形ABCD區(qū)域內(nèi)存在著場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng),電場(chǎng)方向平行于紙面并且與正方形的一邊平行。一個(gè)電量為q質(zhì)量為m帶正電的粒子(重力不計(jì))以初速度v0從AB邊的中點(diǎn)并垂直AB邊進(jìn)入電場(chǎng),如圖2所示。試求帶電粒子離開電場(chǎng)時(shí)的速度多大?
解析由于只知道勻強(qiáng)電場(chǎng)方向平行于紙面并且與正方形的一邊平行,因此電場(chǎng)可能沿水平方向或豎直方向。所以本題存在多種可能性,解答不唯一,解題結(jié)果存在多個(gè)答案。
(1)當(dāng)電場(chǎng)沿水平方向并向右時(shí),帶電粒子做勻加速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)動(dòng)能定理
qEL=112mv2-112mv20可得到粒子離開電場(chǎng)時(shí)的速度v
(2)當(dāng)電場(chǎng)沿水平方向并向左時(shí),帶電粒子向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng),可能由右側(cè)射出,由-qEL=112mv2-112mv20可得到v也有可能向右減速后返回,由左側(cè)射出,其速度大小仍為v0
(3)當(dāng)電場(chǎng)沿豎直方向時(shí),帶電粒子做類平拋運(yùn)動(dòng),可能由右側(cè)射出,或由上下兩側(cè)射出。
當(dāng)由右側(cè)射出時(shí),根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的分解得vx=v0,vy=at=qE1m·L1v0 則由v=v2x+v2y 可得答案。當(dāng)由上側(cè)(或下側(cè))射出時(shí),根據(jù)動(dòng)能定理qEL12=112mv2-112mv20,可求得答案。
點(diǎn)評(píng)這是一道發(fā)散型問題,由于其電場(chǎng)方向不明確,從而導(dǎo)致最后的結(jié)果有多種可能性。解題中通過對(duì)問題的發(fā)現(xiàn)、比較、概括、甄別、分析和判斷,深入探究、主動(dòng)思考,學(xué)會(huì)對(duì)物理問題分析要全面與完整。通過此類題型的訓(xùn)練,對(duì)培養(yǎng)和增強(qiáng)發(fā)散思維能力大有好處。因此一題多解是拓寬解題思路,培養(yǎng)分析問題能力、問題的變通能力最有效手段之一。
二、一題多變, 開闊視野
解物理題時(shí)通過一題多變的訓(xùn)練,對(duì)物理問題從不同的角度、不同方面深入探究,擴(kuò)大知識(shí)容量,做到以點(diǎn)帶面、舉一反三、觸類旁通,加深物理基本概念和規(guī)律的理解與鞏固,學(xué)會(huì)從不同角度來思考、分析物理問題,開闊解題視野,培養(yǎng)和提高發(fā)散思維的能力和知識(shí)的遷移能力,提高思維的品質(zhì),增強(qiáng)創(chuàng)新能力。
例3一個(gè)水平放置的圓盤繞豎直軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),若盤面是光滑的,在上面放置一個(gè)質(zhì)量為m小物塊,用長(zhǎng)度為L(zhǎng)的細(xì)線連接于轉(zhuǎn)軸上使其隨圓盤一起轉(zhuǎn)動(dòng),如圖3所示。求細(xì)線上的拉力多大?
變式1若圓盤表面不光滑,其動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,當(dāng)圓盤的角速度ω在逐漸增大的過程中,問:角速度ω多大時(shí),細(xì)線上出現(xiàn)拉力?
變式2若在圓盤上放置兩個(gè)物體M和m,它們與圓盤的動(dòng)摩擦因數(shù)都為μ,物體間用長(zhǎng)度為L(zhǎng)的細(xì)線連接,物體M距圓盤中心為r,如圖4所示。當(dāng)圓盤的角速度ω在逐漸增大的過程中,問:(1)角速度ω多大時(shí),細(xì)線上出現(xiàn)拉力?
(2)角速度ω多大時(shí),物體M剛要開始滑動(dòng)?
(3)當(dāng)物體M剛要開始滑動(dòng)還沒滑動(dòng)時(shí),剪斷物體間的細(xì)線L,兩物體將如何運(yùn)動(dòng)?
變式3如圖5所示,水平圓盤中間有光滑小孔,可繞豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng),兩物體質(zhì)量分別為M、m,用細(xì)線通過光滑小孔連接,物體M與圓盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ 點(diǎn)評(píng)對(duì)于一些物理問題,借題發(fā)揮,在原題基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐卣购脱由欤岢鲂碌膯栴}進(jìn)行深入地思考和探究,可以進(jìn)一步開闊解題視野,拓寬解題思路,對(duì)物理問題的研究不斷深入,同時(shí)也更為靈活,從而對(duì)物理知識(shí)的理解更為深化,掌握得更為牢靠。立目標(biāo),對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分析。以力學(xué)題目為例,開始解答之前,結(jié)合題目的情景描述和所需要解決的問題確立所需要研究的目標(biāo),可能是一個(gè),也可能是多個(gè)具有相互關(guān)聯(lián)的物體,然后對(duì)目標(biāo)進(jìn)行受力分析。 我們以一個(gè)例題進(jìn)一步地說明。 案例1一個(gè)質(zhì)量是M,傾斜角是θ的斜面體放在粗糙的水平面上,將一個(gè)質(zhì)量是 的小球放在斜面體的光滑斜面上加速下滑,如圖1所示,請(qǐng)問在小球下滑的過程中,斜面體受水平地面支持力和靜摩擦力分別是多少? 解析通過審題很容易知道,小球沿著光滑斜面下滑中,加速度是a,方向和斜面平行且向下。因?yàn)樾泵婀饣圆簧婕拔矬w與斜面之間的正壓力和摩擦力,只要計(jì)算物體和斜面組成的整體系統(tǒng)受地面對(duì)整體系統(tǒng)的摩擦力和支持力。對(duì)于本題,可以進(jìn)行整體受力分析。由牛頓第二定律,得到 ΣFx=f=macosθ=mgsinθcosθ 所以斜面體受水平地面的靜摩擦力是mgsinθcosθ,也可以寫成112mgsin2θ。同理,有方程式 ΣFy=(M+m)g-N=masinθ=mgsin2θ。 則斜面體受水平地面支持力是(M+m)g-mgsin2θ。
上述案例中可以發(fā)現(xiàn),正確分析題意,確立某個(gè)物體或多個(gè)有相互聯(lián)系、依賴的物體作為一個(gè)整體目標(biāo)來進(jìn)行受力分析,可以簡(jiǎn)化解題過程,減少犯錯(cuò)的幾率。
二、抽象模型,發(fā)展思維
通過對(duì)近些年高中物理考題的分析發(fā)現(xiàn),一些來自于生活實(shí)際,用于考察學(xué)生對(duì)物理規(guī)律或者公式的掌握程度的題目成為學(xué)生們頭痛的難點(diǎn)。這類題的解題關(guān)鍵,是能把題目描述的情景用高中物理中的符號(hào)進(jìn)行精確表示,接著再進(jìn)行常規(guī)的解題步驟。這要求老師日常教學(xué)中,將教材上的知識(shí)用相應(yīng)的物理模型來表示,讓學(xué)生熟悉如何建立模型來簡(jiǎn)化問題的處理。以下面兩個(gè)例題來做更深入的分析。
案例2一個(gè)光滑的圓弧形軌道固定在水平地面上,圓弧 對(duì)應(yīng)圓心角度數(shù)不足10度。有兩個(gè)完全相同的小球 、 分別以靜止?fàn)顟B(tài)從圓弧軌道的頂端和正中開始下滑,如圖2所示。 兩個(gè)小球到達(dá)底端的時(shí)間分別是ta、tb,請(qǐng)問二者之間的關(guān)系。
解析通過題目給出的數(shù)據(jù),容易想到高中物理中的單擺模型,因?yàn)閳A弧 對(duì)應(yīng)圓心角度數(shù)不足10度,所以兩個(gè)小球在軌道上的運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于單擺的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)時(shí)間都是四分之一周期,所以ta=tb。
案例3 小明參加跳繩比賽,一分鐘內(nèi)小明跳繩180次?,F(xiàn)在假設(shè)小明每次跳繩過程中,腳在地面上停留的時(shí)間占他一次完整跳躍時(shí)間的 2/5,小明體重50千克,請(qǐng)問在上述條件下,小明跳繩時(shí),克服重力做功的平均功率是多少?( g=10 m/s2)
解析這是一道求豎直上拋運(yùn)動(dòng)的題目,乍一看感覺有些摸不到頭腦,不知從哪里入手。可以引導(dǎo)學(xué)生先將題目中的描述轉(zhuǎn)化為我們熟悉的高中物理中知識(shí)或模型。題目需要求解重力做功的平均功率,我們可以從跳繩時(shí)重力勢(shì)能的變化入手。需要知道小明跳繩時(shí)重心變化的距離,這個(gè)距離可以通過題目中已知的跳繩時(shí)間求解。這樣,就將題目描述的場(chǎng)景抽象為學(xué)生所熟悉的豎直上拋運(yùn)動(dòng)模型,如圖3所示。題目的解決一下就簡(jiǎn)單了。因?yàn)樾∶饕环昼娍梢蕴K180次,每次跳繩中,腳與地面接觸的時(shí)間占總時(shí)間的2/5,所以小明上升的時(shí)間
t=112×(1-215)×601180s=0。1 s,
重心變化的距離h=112gt2=0。05 m,
則小明跳繩時(shí),克服重力做功的平均功率
p=mgh1t總=50×10×0。05160/180W=75 W。
通過上述二則案例可以發(fā)現(xiàn),通過抽象模型能夠大大簡(jiǎn)化問題的求解,并且提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。因此,平時(shí)教學(xué)中,一定要著重培養(yǎng)學(xué)生用物理模型思維。
三、明確始末狀態(tài),確定各力做功
在確立了目標(biāo),抽象出模型之后,就需要明確研究目標(biāo)的狀態(tài)。高中物理中,狀態(tài)包括很多種情景,以力學(xué)為例,包括平衡和非平衡兩種狀態(tài)。無論哪種狀態(tài)都由研究目標(biāo)受到的合力所影響。狀態(tài)和受力相互依存,所以需要明確目標(biāo)的受力和狀態(tài),幫助更好地解決問題。以下面一個(gè)簡(jiǎn)單的例子進(jìn)行說明。
案例3A和B是豎立在地面上相距4米的兩根桿子,一根長(zhǎng)為5米的繩子分別系在兩根桿子的頂端。一個(gè)光滑輕質(zhì)的掛鉤勾著10 N的物體掛在繩上,如圖4所示。請(qǐng)問達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),繩中的張力是多少?
解析這是一道求共點(diǎn)力平衡的題目,首先要明確共點(diǎn)力、平衡狀態(tài)和共點(diǎn)力作用下的物體的平衡條件。然后運(yùn)用解決平衡問題的常用方法,明確始末狀態(tài),確定各力做功。本題中,可以選定不同的研究目標(biāo),進(jìn)行受力分析,進(jìn)而做出解答。比如選定掛鉤作為研究目標(biāo),通過分析,運(yùn)用圖解法,可以得到掛鉤的受力圖,如圖5所示。其中 是繩子與水平線的夾角α。因?yàn)槭芰ζ胶?,所以可以得?Tsinα=F,其中T是要求的張力,F(xiàn)=12 N。將AO延長(zhǎng)至D,已知繩長(zhǎng)5米,兩根桿子相距4米,所以sinα=315,則T=10N。
總之,正確審題在解題中的重要性不言而喻。教師在平時(shí)的練習(xí)中有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真審題、規(guī)范答題習(xí)慣,根據(jù)題目中給出的具體數(shù)值和已知條件,剔除無關(guān)信息,找出隱含的與待求解問題間接的關(guān)系,克服思維定勢(shì),作出正確的示意圖,確立解題思路,踏踏實(shí)實(shí)邁好解題的第一步。endprint