管佩磊

摘? 要：對學(xué)生在高中物理學(xué)習(xí)過程中的一些抽象、復(fù)雜、新穎的知識，可以通過物理教師的深層次備課和巧妙的設(shè)計，以學(xué)生生活的實(shí)際情境、常見模型和思維實(shí)際特點(diǎn)出發(fā)，幫助學(xué)生將這些知識建立形象、簡單、熟悉的知識體系。

關(guān)鍵詞：新教材實(shí)施;高中物理教學(xué);轉(zhuǎn)化

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2021）6-0062-3

新版教材的實(shí)施過程中，發(fā)現(xiàn)部分物理概念和規(guī)律對學(xué)生而言，還是很抽象、很復(fù)雜。如加速度、動量、電磁感應(yīng)、動量守恒定律等，不少學(xué)生學(xué)起來如霧里看花。物理教師在教學(xué)中，如何才能將難點(diǎn)講清、將難點(diǎn)化解？——必須貼近學(xué)生的生活情境、問題解讀和思維想象實(shí)際，做到貼近生活、形象生動和深入淺出。

筆者通過教學(xué)過程中的探索，總結(jié)出下面三種方法，取得較好的效果，僅供各位參考。

1? ? 抽象轉(zhuǎn)化為形象

高中物理中，有不少概念既是難點(diǎn)，又比較抽象。這時可設(shè)計一些形象化的教學(xué)手段，將抽象知識形象化。

（1）例如，講力的分解——按力的作用效果分解，力的作用效果對不少學(xué)生來說是很抽象的。為此，在對斜面上物體的重力進(jìn)行分解時，筆者設(shè)計了實(shí)驗(yàn)1：

一木塊連接一根細(xì)橡皮筋，另一端固定在一塊薄木片的一端，然后將薄木片傾斜（圖1），學(xué)生們都看到了兩個十分明顯的形變：一個是薄木片被壓彎——說明重力有使物體壓緊薄木片的效果;另一個是橡皮筋被拉長——說明重力有使物體下滑的效果。

這樣，學(xué)生就對重力分解為平行于斜面使物體下滑的分力F1和垂直于斜面使物體緊壓斜面的分力F2（圖2）有了一個感性認(rèn)識，真正看到了重力的兩個作用效果，使抽象的問題變得可視化、形象化。

（2）利用有效類比也能將抽象概念變得形象化。

比如，在講授“電容”概念時，學(xué)生對電容的物理意義（表征電容器容納電荷能力大小的物理量）感到太抽象，不易理解。

結(jié)合學(xué)生的實(shí)際生活情境，可以把電容器類比為一個學(xué)生生活常見的圓柱形水杯：容納電荷的電量Q與圓柱形水杯裝的水量（體積V）相類比對應(yīng);電容器上所加電壓U與圓柱形水杯中的水位高度h相類比對應(yīng)。那么根據(jù)電容的定義C=Q/U，電容C就與圓柱形水杯的橫截面面積S相類比對應(yīng)了（V/h=S）[1]。

而圓柱形水杯的橫截面積具有什么特點(diǎn)呢？

其一，對于一個確定的圓柱形水杯，其橫截面積是一定的，無論盛水量多少或者不裝水，其橫截面積也是不變的;其二，圓柱形水杯的橫截面積是由這個水杯的自身結(jié)構(gòu)決定的，與外界各物理量無關(guān)。它反映了在相同水位高度下圓柱形水杯盛水量的多少。

那么類比分析，電容也應(yīng)該具有這樣類似的特點(diǎn)：對于一個固定電容器無論所帶電量多少或不帶電，其電容也是不變的，是由電容器的自身結(jié)構(gòu)決定的，與外界物理量無關(guān)。它反映在相同電壓下電容器容納電荷的多少——即容納電荷能力的大小。

這樣就把電容這個抽象的概念類比成了一個形象的——看得見摸得著的東西，學(xué)生非常容易接受。

2? ? 復(fù)雜轉(zhuǎn)化為簡單

在物理學(xué)中，有的物理量是由多個變量結(jié)合形成的，構(gòu)成了學(xué)生認(rèn)知的復(fù)雜性。這時我們可以引入學(xué)生的生活情境，化復(fù)雜為簡單的方法，通過控制變量的辦法逐步認(rèn)識該物理量的意義[2]。

比如，引入動量概念，筆者是這樣設(shè)計的：

問：如果飛來一只足球你敢用頭頂嗎？如果飛來一只鉛球你敢用頭頂嗎？為什么，學(xué)生討論……教師歸納：一個物體對另一物體的作用效果與物體的質(zhì)量、速度等因素有關(guān)。然后通過實(shí)驗(yàn)2來討論。

實(shí)驗(yàn)2：雙層碰撞實(shí)驗(yàn)器是由結(jié)構(gòu)相同的軌道相互平行的兩個碰撞實(shí)驗(yàn)器組裝而成的，如圖3，讓小球A和B（mA>mB）同時分別沿平行導(dǎo)軌從離斜槽各自底端同一高度由靜止開始運(yùn)動，去碰撞位于各自斜槽底端的小球D和E（mD=mE）。

學(xué)生觀察：小球D、E被碰后，D球速度較大。

教師分析：我們知道，小球A、B跟小球D、E在碰撞前的即時速度是相等的，從D球被碰后的速度較大，可知A球?qū)球的作用效果大，其原因是mA>mB。

結(jié)論：在速度相等時，質(zhì)量越大的物體，對另一物體的作用效果也越大。

實(shí)驗(yàn)3：若讓球B、C（mB=mC）同時分別由平行導(dǎo)軌離各自斜槽底端不同距離處（LBD=4LCE）從靜止開始運(yùn)動，去碰撞位于各自斜槽底端的小球D、E（mD=mE），如圖4。

學(xué)生觀察：小球D、E被碰后，D球速度較大。

教師分析：雖然mB=mC，但因LBD>LCE，B球到達(dá)斜槽底端的即時速度大于C球到達(dá)斜槽底端的即時速度，使B球?qū)球的作用效果大于C球?qū)球的作用效果。

結(jié)論：在質(zhì)量相等時，速度越大的物體對另一物體的作用也越大。

以上實(shí)驗(yàn)證實(shí)了一個物體的質(zhì)量越大，速度越大，則它對另一物體的作用效果也越大，為了表明運(yùn)動物體的這一特性，引入一個新的物理量——動量。

這樣也就很自然地引入了動量概念，這種把多因素轉(zhuǎn)化為單因素的處理方法，化復(fù)雜為簡單的效果是顯著的。

在物理解題訓(xùn)練時也常常遇到比較復(fù)雜的問題，有的物理過程由幾個“子過程”組合而成，這時可從分析物理情境入手，建立過程模型，分段解決，分解難點(diǎn)，化大題為小題，化復(fù)雜問題為簡單問題。這是物理學(xué)中化解難題的一種非常重要的方法。

3? ? 新穎轉(zhuǎn)化為熟悉

除了上面所說的，由于問題的抽象和復(fù)雜，使學(xué)生感到疑難外，另一種就是問題的形式和內(nèi)容比較新穎，使學(xué)生感到無從下手傻了眼，而成為難點(diǎn)。

解決新穎問題的關(guān)鍵在于教學(xué)中注意提高學(xué)生的應(yīng)變能力，極大地發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新意識，化新穎為熟悉，提高解決新穎問題的能力[3]。

（1）比如，在電磁感應(yīng)中，做“斷環(huán)閉環(huán)”實(shí)驗(yàn)時，可幫助學(xué)生分析，磁極（無論是N還是S）插入閉合導(dǎo)體環(huán)，其本質(zhì)意義是什么？——原磁通量增強(qiáng)，我們看到此時閉環(huán)會退走，其本質(zhì)意義又是什么？——閉環(huán)受到排斥力;磁極抽出閉合導(dǎo)體環(huán)，閉環(huán)會跟著來相互吸引，總是阻礙導(dǎo)體和磁場間的相對運(yùn)動——這就是著名的“斷環(huán)閉環(huán)”模型。凡是碰到原磁通量增強(qiáng)的情況就可想象成磁鐵插入閉環(huán)——受到斥力;凡是遇到原磁通量減弱即可看成是磁鐵從閉環(huán)中抽出——受到引力。經(jīng)過這樣總結(jié)、拓展和變通，可提高應(yīng)變能力。

例題1 如圖5，導(dǎo)體線圈abcd與直線電流共面，當(dāng)線圈向右運(yùn)動（遠(yuǎn)離導(dǎo)線）時，等效于將磁鐵從線圈中抽出，迅速判定：此時直線電流應(yīng)與線圈相互吸引，根據(jù)同向電流相互吸引，可判定ab上電流方向?yàn)閎→a。

再比如：異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)動問題，對旋轉(zhuǎn)磁極式電動機(jī)，當(dāng)磁極轉(zhuǎn)動時，相當(dāng)于把磁極從線圈中抽出，此時要阻礙導(dǎo)體和磁場間的相對運(yùn)動，線圈受到吸引力。線圈會跟著磁極同方向轉(zhuǎn)起來，但其轉(zhuǎn)速肯定要小于磁極的轉(zhuǎn)速——因?yàn)槿艮D(zhuǎn)速相同，就沒有相對運(yùn)動了，也就沒有電磁感應(yīng)了。

碰到電磁感應(yīng)中新穎的問題，如果能將它們回歸到熟悉的“斷環(huán)閉環(huán)”模型中來，就會大大降低題目的難度，也提高了物理解題的速度，同時也逐步理解電磁感應(yīng)的本質(zhì)。

（2）在學(xué)習(xí)“動量守恒定律的應(yīng)用”時，筆者給學(xué)生總結(jié)了兩大基本模型：“人船模型”和“子彈打木塊模型”。很多問題都可回歸到這兩個基本模型來解決。關(guān)鍵在于怎樣從具體的物理情境中抽象提煉出“人、船”或“子彈、木塊”來。

例題2 如圖6，質(zhì)量為M的木塊A靜置于光滑水平面上，其1/4圓弧部分光滑且底端切線水平（半徑為R），水平部分DE是粗糙的，現(xiàn)有一小物體B（質(zhì)量為m），自最高點(diǎn)靜止下滑，設(shè)DE足夠長，物體B最后停在水平部分P點(diǎn)上，且DP=d。

（1）物體B停在P點(diǎn)后，木塊A如何運(yùn)動，為什么？

（2）物體B停在P點(diǎn)時，木塊A運(yùn)動了多大位移？方向如何？

不少學(xué)生將這個物理過程分成兩個階段來解決：第一階段物體B在光滑圓弧面上下滑至D點(diǎn)，利用系統(tǒng)水平方向動量守恒和機(jī)械能守恒，求出物體B和木塊A的速度;第二階段物體B在木塊A的水平段相對滑動并停在P點(diǎn)，利用動量守恒和能量守恒求解，但很難求出在第一階段兩物體的位移。

若圓弧是粗糙的，更無法求解了。

但仔細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)這整個過程就是一個“人、船”模型。物體B即是“人”，木塊A即是“船”，“人”在“船”上向右走了（R+d）的距離。當(dāng)然“船”會向左后退m（R+d）/（M+m）的距離，人走船走，人停船停，所以最后系統(tǒng)是靜止的。

這樣就將一個新穎而復(fù)雜的問題，轉(zhuǎn)化成了一個熟悉而簡單的問題。在新高考形勢下，對學(xué)生的建模能力、思維遷移能力和綜合分析能力的要求越來越高，因此在平時思考和訓(xùn)練中多設(shè)計一些情景化的案例，多進(jìn)行“一題多解”“一題多變”“多題一解”“多題歸類”“舉一反三”“舉三反一”的訓(xùn)練，對一些經(jīng)典物理模型進(jìn)行總結(jié)、拓展和變通，進(jìn)行一些“與生活實(shí)際相聯(lián)系的小實(shí)驗(yàn)”等，都是提高靈活運(yùn)用物理知識、提高應(yīng)變能力解決新穎問題的重要途徑。

綜上，在高中物理教學(xué)中，如果我們做到了三個“轉(zhuǎn)化”，會大大地降低學(xué)物理的難度，也會極大地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性，同時也符合新教材的實(shí)施特點(diǎn)，符合新高考的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳立勇，靳志穩(wěn).深入淺出 優(yōu)化物理教學(xué)[J].陶瓷研究與職業(yè)教育，2006，4（03）：30-31+48.

[2]胡偉東.試論物理課堂教學(xué)的最優(yōu)化[J].科學(xué)大眾（科學(xué)教育），2011（05）：57.

[3]張代富.例談突破物理教學(xué)難點(diǎn)的方法[J].中國現(xiàn)代教育研究雜志，2005（08）：15.

（欄目編輯? ? 羅琬華）