薛 甫
(江蘇省徐州市睢寧縣教師發(fā)展中心,江蘇 徐州 221200)
學生在高中物理學習中出現(xiàn)“會而不對”的原因有很多,如重結果、輕過程,沒有親歷概念的建構、規(guī)律的發(fā)現(xiàn)、實驗的設計和操作等過程;找不準關鍵詞或看錯題;識圖、作圖能力差,不能通過圖形重現(xiàn)物理情境,進而不能構建和運用物理模型解決問題;邏輯推理能力薄弱,思維混亂;運算能力差;不擅反思等等,本文從以下五個方面進行剖析。
有學生采用死記硬背的方式,沒有將基礎物理知識真正搞清弄懂、吸收內化,從而不能靈活遷移與正確應用,對知識一知半解,從而出現(xiàn)“會而不對”的現(xiàn)象。
在教學中應引導學生準確理解基本事實、概念、規(guī)律、方法,這是消除“會而不對”的最基本要求,而課本是課程專家集體智慧的結晶,是物理基礎知識呈現(xiàn)的重要載體?;貧w課本,反復閱讀,領會編者意圖,認清基本事實、建立基本概念、厘清基本規(guī)律、掌握基本方法。樹立單元意識,搞清物理知識點的來龍去脈,通過思維導圖等方法將前后知識的建構過程連貫起來,學完一節(jié)、一章或一冊后,能通過目錄想出具體內容,并能有意識地辨析相近的易混淆的概念,找出它們的區(qū)別與聯(lián)系。
例1:如圖1所示,斜劈形物體M的各表面光滑,上表面水平,放在固定的斜面上,在M的水平面上放一個光滑的小球m,后釋放M,則小球在碰到斜面前的運動軌跡是( )。
圖1
A. 沿斜面向下的直線
B. 豎直向下的直線
C. 無規(guī)則的曲線
D. 拋物線
剖析:很多學生根據生活經驗和直覺,選擇了A選項?;貧w課本,不難發(fā)現(xiàn)牛頓第一定律揭示了運動和力的關系:力不是維持物體運動的原因,而是改變物體運動狀態(tài)的原因。對此可以理解為:如果一個物體不受力的作用,它將保持靜止或勻速直線運動狀態(tài);如果一個物體受到力的作用,它的運動狀態(tài)將發(fā)生改變。進一步理解:如果一個物體受到某一方向的力的作用,則物體在該方向的運動狀態(tài)將發(fā)生改變,而其他方向不受力的作用,則運動狀態(tài)不發(fā)生改變。在本題中光滑小球放在水平面上,受到重力和豎直方向的支持力,合力的方向豎直向下,水平方向不受力的作用,故小球在水平方向的運動狀態(tài)不發(fā)生改變,速度為零,位移為零,做豎直向下的直線運動。
例2:一個長直螺線管中通有交變電流,把一個帶電粒子沿管軸線射入管中,不計重力,粒子將在管中( )。
A. 做圓周運動
B. 做勻加速直線運動
C. 沿軸線來回運動
D. 做勻速直線運動
剖析:本題重點考查通電螺線管中磁場特點和帶電粒子在磁場中受力的規(guī)律,有學生會錯選A、B、C。
錯選A的學生盲目運用“帶電粒子在勻強磁場中做圓周運動”的結論進行解答,而不去考慮螺線管中的磁場特點、帶電粒子的運動方向是否和磁場方向垂直等條件。
錯選B的學生不了解通以交變電流的螺線管中的磁場分布特點和不能區(qū)分帶電粒子在電場中和磁場中的受力規(guī)律,錯誤地認為“帶電粒子沿勻強電場的電場線做勻加速直線運動”。
錯選C的學生不能有效區(qū)分帶電粒子在電場和磁場中的受力特點,錯誤地運用了“帶電粒子受到的電場力的方向與電場線方向平行”的結論,認為帶電粒子在沿著軸線方向不斷變化的力的作用下做往復直線運動。
實際上,當長直螺線管通有交變電流時,螺線管內部會產生平行于軸線的非勻強磁場,雖然大小、方向發(fā)生周期性的變化,但是始終平行于軸線。運用“帶電粒子的運動方向平行于磁場方向時,不受洛倫茲力作用”的知識,可知帶電粒子沿著螺線管軸線射入管中,不受到洛倫茲力作用(不計重力),故應該做勻速直線運動,D選項正確。可見,只有搞清這些物理規(guī)律的適用范圍與條件,才能準確應用,實現(xiàn)“會而對”的目標。
審題不仔細,忽視隱含條件,是造成“會而不對”又一原因,挖掘隱含條件是解題的關鍵所在。挖掘隱含條件的基礎是對物理概念、規(guī)律和方法等必備知識的準確理解,只有基礎扎實了,才能從題目中順利挖掘出隱含條件。
例3:如圖2所示,同一豎直面內有上下兩條相同材料做成的水平軌道MN、PQ,兩個完全相同的物塊AB放置在兩軌道上。物塊A在物塊B的正上方,A、B之間用一不可伸長的細線相連。在細線的中點O施加拉力,使物塊A、B一起向右做勻速直線運動,則拉力F的方向的說法正確的是( )。
圖2
A. 與兩條軌道在同一豎直面內,沿著水平向右方向
B. 與兩條軌道在同一豎直面內,且要斜向右下方
C. 與兩條軌道在同一豎直面內,且要斜向右上方
D. 沿著任意方向都可以
剖析:學生錯誤把物塊A、B當成整體作為研究對象,認為拉力F與A、B在水平方向受到軌道的摩擦力大小相等,方向相反,所以拉力F的方向沿著水平方向。錯誤地以為繩OA、OB中的拉力相等,得出整體受到的支持力和重力大小相等。由整體分析得:豎直方向上合力為零,水平方向上合力也為零,所以拉力F的方向水平向右。殊不知,本題“使物塊A、B一起向右做勻速直線運動”中隱含著“OA、OB中的拉力不相等,且OA中的拉力FA大于OB中的拉力FB”的條件。
圖3
可見,忽視隱含條件的挖掘,會影響學生的物理模型的構建,從而導致物理規(guī)律的應用錯誤,最終導致“會而不對”。
有學生考試后感覺考得很不錯,可是成績與心理預期落差較大,造成這種“會而不對”現(xiàn)象的重要原因是忽視答題規(guī)范要求。試卷中往往會對計算題的解答提出要求:“解答時請寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟.只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位?!?/p>
例4:如圖4所示,AB為固定在豎直面內、半徑為R的四分之一圓弧形光滑軌道,其末端切線水平,且距水平地面的高度也為R。1、2兩小滑塊(均可視為質點)用輕細繩拴接在一起,在它們中間夾住一個被壓縮的微小輕質彈簧。兩滑塊從圓弧形軌道的最高點A由靜止滑下,當兩滑塊滑至圓弧形軌道最低點時,拴接兩滑塊的細繩突然斷開,彈簧迅速將兩滑塊彈開,滑塊2恰好能沿圓弧形軌道運動到軌道的最高點A。已知R=0.45m,滑塊1的質量m1=0.16kg,滑塊2的質量m2=0.04kg,重力加速度g取10m/s2,不計空氣阻力。求:
圖4
(1) 兩滑塊一起運動到圓弧形軌道最低點細繩斷開前瞬間對軌道的壓力大??;
(2) 在將兩滑塊彈開的整個過程中彈簧釋放的彈性勢能。
剖析:有學生的答題實錄如圖5。存在的問題是解題不規(guī)范,現(xiàn)僅就第(1)問的解答進行分析:
圖5
(2) 用到題目中沒有出現(xiàn)的物理量符號時沒有進行必要的文字說明,如h、vB、v等,同時滑塊從A滑到B的過程中下落的高度應該是圓弧半徑R,也不應重新設定為h。符號使用混亂,兩個主要方程中的vB與v不一致。
原因剖析:(1) 該生的嚴謹科學思維習慣沒有養(yǎng)成,解決力學問題時沒有形成“審題→明確研究對象→受力分析→運動分析→運用物理規(guī)律和物理量之間的關系列方程求解”的思維習慣。
(2) 選取研究對象的意識不強,基礎知識掌握不扎實。在牛頓第二定律F=ma中,各個物理量應是對應同一個研究對象、同一時刻。不知道運用牛頓第三定律時應進行研究對象的靈活轉換。
(3) 重結果、輕過程傾向嚴重,不能做到具體問題具體分析,僅憑記憶做題。
教學建議:不能只關注主要方程和答案而忽視做題的規(guī)范化要求。嚴格要求學生答題時要做到排版美觀大方、書寫清晰工整、表達言簡意賅,突出主要步驟,特別關注研究對象的選定和畫出受力示意圖。
由艾賓浩斯遺忘曲線知:遺忘在學習之后立即開始,最初遺忘速度很快,以后逐漸緩慢。對于做錯的題,一定要及時整理在錯題本上,因為時間久了,就會記憶模糊,忘記錯因,造成過一段時間后又做不對的現(xiàn)象的發(fā)生。整理錯題集時,要寫齊題目、錯解、錯因、正解。
為了充分發(fā)揮“錯題資源”的學習功效,應做到:及時獨立剖析,如遇困難,可尋求他人的幫助;分類整理,如按力學、電磁學等分類;定期回看,如每天晚上、每個周末、月末、考試前回看;有添有減,添上新的,標注已會的,對錯題本經常“瘦身”;寧缺勿濫,重視錯題的質量,選擇值得記錄的錯題;變式訓練,在錯題糾錯之后,做一道補償性練習題。如此持之以恒、高質量地整理糾錯本,對培養(yǎng)學生的批判性思維能力是極為有利的。