劉玉明

【摘要】解決物理問題有很多方法，諸如模型法、分析法、數(shù)學(xué)法、實(shí)驗(yàn)法等，然而，根據(jù)物理事件建立相應(yīng)的物理情景，這對(duì)分析問題解決問題、尤其是在尋求破題方法時(shí)起著至關(guān)重要的作用?！扒榫稗D(zhuǎn)換”就是把學(xué)生難以想象的復(fù)雜事件，用一簡單而又恰當(dāng)?shù)钠渌榫按鷵Q，從而降低問題的難度、解除學(xué)生的困惑、提高教學(xué)的效益。

【關(guān)鍵詞】探究教學(xué)法 情景轉(zhuǎn)換法 控制變量法

【中圖分類號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）24-0098-02

案例一：

目標(biāo)要求：通過情景轉(zhuǎn)換使學(xué)生建立清晰的在不同電壓下電子通過兩極板時(shí)的運(yùn)動(dòng)情形，找到計(jì)算“有電子從極板的右端射出的時(shí)間與沒有電子從極板的右端射出的時(shí)間”的方法。

問題難點(diǎn)：射入的電子是連續(xù)不斷的與兩極板間加的電壓是交變電壓。

教學(xué)措施：采用探究教學(xué)法與情景轉(zhuǎn)換法相結(jié)合。

問題1：

在真空中有水平放置的兩個(gè)平行、正對(duì)的金屬平板，板長為L，兩板間距離為d，在兩極板間加一交變電壓u=Um sinωt?，F(xiàn)有質(zhì)量為m、電荷量為e的電子以速度ν（ν接近光速1/20）從兩極板左端中點(diǎn)沿水平方向連續(xù)不斷地射入兩平行板之間。若電子經(jīng)過兩極板的時(shí)間相比交變電流的周期可忽略不計(jì)，不考慮電子間的相互作用和相對(duì)論效應(yīng)。則：[ ]

教學(xué)過程：

教師：我們先看這樣一個(gè)問題2：“在真空中有水平放置的兩個(gè)平行、正對(duì)的金屬平板，板長為L，兩板間距離為d，在兩極板間加一電壓U.現(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為e的電子以速度ν從兩極板左端中點(diǎn)沿水平方向射入兩平行板之間。求兩極板間的電壓U為多大時(shí)電子能從極板的右端射出?！贝蠹矣懻摬⒆龇治?。

（學(xué)生討論并做分析）

教師：很好！現(xiàn)在我們回到問題1。大家比較一下，問題1與問題2的不同在哪里？

學(xué)生：問題1在兩極板間加的是交變電壓。

學(xué)生：問題1射入兩平行板之間的電子不是一個(gè)，而是連續(xù)的。

教師：不錯(cuò)！那我們采用什么辦法呢？

（學(xué)生討論并做分析）

教師提示：控制變量法——先研究一個(gè)變量問題。

學(xué)生：………………？

（學(xué)生困惑）

教師：問題1中射入兩平行板之間的電子是連續(xù)的，我們可不可以先考慮一個(gè)電子呢？

（學(xué)生似乎有些明白又感到無從下手，問題的根源在于頭腦中沒有建立相應(yīng)的物理情景。于是，教師引導(dǎo)他們到生活中去尋找）

教師：問題1中電子通過兩極板間的情景你能否在頭腦中建立起來？我們生活中有沒有類似的現(xiàn)象？

（學(xué)生思考、議論）

教師提示：高速公路收費(fèi)站的擋車橫杠是如何工作的？（教師開始幫助學(xué)生建立物理情景）

（學(xué)生清楚高速公路收費(fèi)站的擋車橫杠是如何工作的）

教師：如果擋車橫杠的高度比汽車的高度大，橫杠能否起到擋車的作用？（教師開始幫助學(xué)生進(jìn)行情景轉(zhuǎn)換）

學(xué)生：橫杠過高或汽車過低，橫杠都不起作用。

教師：大家分析得很好。我們?cè)僬J(rèn)真對(duì)比分析一下，問題1中電子通過兩極板間的情景跟擋車橫杠的工作情景是否有類似的地方？

（學(xué)生一下明白了許多）

學(xué)生：汽車像電子、橫杠的高度像電壓。

教師：對(duì)！大家能否改進(jìn)高速公路收費(fèi)站的擋車橫杠設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)通過的汽車做一個(gè)條件限制，結(jié)果會(huì)跟問題1中電子通過兩極板間的情景很相似？

（學(xué)生討論，對(duì)問題1開始有了比較清晰的認(rèn)識(shí)）

教師、學(xué)生：我們?cè)O(shè)想擋車橫杠不是轉(zhuǎn)動(dòng)的，而是上下運(yùn)動(dòng)的（簡諧運(yùn)動(dòng)），汽車的高度一樣且長度不計(jì)。這樣，電子通過兩極板間的情景就跟汽車通過橫杠的情景相似。

至此，通過生活中熟悉的情景已經(jīng)使學(xué)生建立了清晰的在不同電壓下電子通過兩極板時(shí)的運(yùn)動(dòng)情形，較好地破解了“射入的電子是連續(xù)不斷的與兩極板間加的電壓是交變的”困難，也能理解并能計(jì)算“有電子從極板的右端射出的時(shí)間與沒有電子從極板的右端射出的時(shí)間”。

案例二：

目標(biāo)要求：通過情景轉(zhuǎn)換使學(xué)生建立清晰的CCD攝相機(jī)（攝相機(jī)拍攝不受光照影響）隨著衛(wèi)星的飛行，對(duì)月球表面進(jìn)行連續(xù)拍攝的情景，找到計(jì)算“在月球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間內(nèi)，將月球表面各處全部拍攝下來，攝相機(jī)拍攝時(shí)拍攝到的月球表面寬度至少是多少”的方法。

問題難點(diǎn)：攝相機(jī)（攝相機(jī)拍攝不受光照影響）隨著衛(wèi)星的飛行，對(duì)月球表面進(jìn)行連續(xù)拍攝，其拍攝到的月球表面寬度與月球表面積的關(guān)系。

教學(xué)措施：采用探究教學(xué)法與情景轉(zhuǎn)換法相結(jié)合。

問題3：

月球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間與月球繞地球運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間相等，都為T0。我國的“嫦娥1號(hào)”探月衛(wèi)星于2007年11月7日成功進(jìn)入繞月運(yùn)行的“極月圓軌道”，這一圓形軌道通過月球兩極上空，距月面的高度為h.若月球質(zhì)量為M、月球半徑為R、引力常量為G。

⑴求“嫦娥1號(hào)” 繞月運(yùn)行的周期。

⑵在月球自轉(zhuǎn)一周的過程中，“嫦娥1號(hào)”將繞月球運(yùn)行多少圈？

⑶“嫦娥1號(hào)”攜帶了一臺(tái)CCD攝相機(jī)（攝相機(jī)拍攝不受光照影響），隨著衛(wèi)星的飛行，攝相機(jī)將對(duì)月球表面進(jìn)行拍攝，要求在月球自轉(zhuǎn)一周的時(shí)間內(nèi)，將月球表面各處全部拍攝下來，攝相機(jī)拍攝時(shí)拍攝到的月球表面寬度至少是多少？

教學(xué)過程：[這里只討論問題⑶]

教師：首先，我們?cè)谏钪姓乙徽?，有沒有這樣的事件，它跟衛(wèi)星繞月球運(yùn)行有相似的地方。

（學(xué)生議論并做分析）

學(xué)生：………………？

（學(xué)生困惑）

教師提示：想想家里用的簡易水果削皮機(jī)。（教師幫助學(xué)生進(jìn)行情景建立）

學(xué)生：水果轉(zhuǎn)動(dòng)、刀片不動(dòng)，刀片一圈一圈（連續(xù)）把水果皮全部削去。

教師：這種水果削皮機(jī)的工作跟衛(wèi)星繞月球運(yùn)行有什么相似的地方？（教師幫助學(xué)生進(jìn)行情景轉(zhuǎn)換）

（學(xué)生一下明白了許多）

學(xué)生：水果削皮機(jī)削去的水果皮的總面積等于水果的表面積，這跟衛(wèi)星繞月球運(yùn)行攝相機(jī)拍攝月球的表面相似。

教師：不錯(cuò)！我們能否把削皮機(jī)做一些改動(dòng)，使削皮機(jī)削皮的工作過程跟衛(wèi)星上的攝相機(jī)對(duì)月球表面進(jìn)行拍攝的過程更加相似？

（學(xué)生思考討論并做設(shè)計(jì)）

教師、學(xué)生：我們?cè)O(shè)想水果做圓周運(yùn)動(dòng)、刀片也做圓周運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)的線速度方向互相垂直，這樣改動(dòng)后的“水果削皮機(jī)” 跟衛(wèi)星上的攝相機(jī)對(duì)月球表面進(jìn)行拍攝的過程就完全相似了。

接下來，學(xué)生不難找到解決問題⑶的方法。

“情景轉(zhuǎn)換”的教學(xué)方法，其核心就是利用生活中大家熟悉的情景（事件）來分析復(fù)雜的物理過程、幫助找到解決問題的思維方法，它對(duì)提高學(xué)生靈活的思維能力、培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)都起著非常積極的作用。