管佩磊

摘? 要：對(duì)學(xué)生在高中物理學(xué)習(xí)過(guò)程中的一些抽象、復(fù)雜、新穎的知識(shí)，可以通過(guò)物理教師的深層次備課和巧妙的設(shè)計(jì)，以學(xué)生生活的實(shí)際情境、常見(jiàn)模型和思維實(shí)際特點(diǎn)出發(fā)，幫助學(xué)生將這些知識(shí)建立形象、簡(jiǎn)單、熟悉的知識(shí)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(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2021）6-0062-3

新版教材的實(shí)施過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)部分物理概念和規(guī)律對(duì)學(xué)生而言，還是很抽象、很復(fù)雜。如加速度、動(dòng)量、電磁感應(yīng)、動(dòng)量守恒定律等，不少學(xué)生學(xué)起來(lái)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(wèn)題解讀和思維想象實(shí)際，做到貼近生活、形象生動(dòng)和深入淺出。

筆者通過(guò)教學(xué)過(guò)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(shí)可設(shè)計(jì)一些形象化的教學(xué)手段，將抽象知識(shí)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(duì)不少學(xué)生來(lái)說(shuō)是很抽象的。為此，在對(duì)斜面上物體的重力進(jìn)行分解時(shí)，筆者設(shè)計(jì)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(gè)十分明顯的形變：一個(gè)是薄木片被壓彎——說(shuō)明重力有使物體壓緊薄木片的效果;另一個(gè)是橡皮筋被拉長(zhǎng)——說(shuō)明重力有使物體下滑的效果。

這樣，學(xué)生就對(duì)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(gè)感性認(rèn)識(shí)，真正看到了重力的兩個(gè)作用效果，使抽象的問(wèn)題變得可視化、形象化。

（2）利用有效類(lèi)比也能將抽象概念變得形象化。

比如，在講授“電容”概念時(shí)，學(xué)生對(duì)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(lèi)比為一個(gè)學(xué)生生活常見(jiàn)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(lèi)比對(duì)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(lèi)比對(duì)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(lèi)比對(duì)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(duì)于一個(gè)確定的圓柱形水杯，其橫截面積是一定的，無(wú)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(gè)水杯的自身結(jié)構(gòu)決定的，與外界各物理量無(wú)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(lèi)比分析，電容也應(yīng)該具有這樣類(lèi)似的特點(diǎn)：對(duì)于一個(gè)固定電容器無(wú)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(wú)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(gè)抽象的概念類(lèi)比成了一個(gè)形象的——看得見(jiàn)摸得著的東西，學(xué)生非常容易接受。

2? ? 復(fù)雜轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單

在物理學(xué)中，有的物理量是由多個(gè)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(shí)我們可以引入學(xué)生的生活情境，化復(fù)雜為簡(jiǎn)單的方法，通過(guò)控制變量的辦法逐步認(rèn)識(shí)該物理量的意義[2]。

比如，引入動(dòng)量概念，筆者是這樣設(shè)計(jì)的：

問(wèn)：如果飛來(lái)一只足球你敢用頭頂嗎？如果飛來(lái)一只鉛球你敢用頭頂嗎？為什么，學(xué)生討論……教師歸納：一個(gè)物體對(duì)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(guò)實(shí)驗(yàn)2來(lái)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(gè)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(shí)分別沿平行導(dǎo)軌從離斜槽各自底端同一高度由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，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(shí)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(shí)，質(zhì)量越大的物體，對(duì)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(shí)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(kāi)始運(yùn)動(dòng)，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(shí)速度大于C球到達(dá)斜槽底端的即時(shí)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(shí)，速度越大的物體對(duì)另一物體的作用也越大。

以上實(shí)驗(yàn)證實(shí)了一個(gè)物體的質(zhì)量越大，速度越大，則它對(duì)另一物體的作用效果也越大，為了表明運(yùn)動(dòng)物體的這一特性，引入一個(gè)新的物理量——?jiǎng)恿俊?/p>

這樣也就很自然地引入了動(dòng)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(jiǎn)單的效果是顯著的。

在物理解題訓(xùn)練時(shí)也常常遇到比較復(fù)雜的問(wèn)題，有的物理過(guò)程由幾個(gè)“子過(guò)程”組合而成，這時(shí)可從分析物理情境入手，建立過(guò)程模型，分段解決，分解難點(diǎn)，化大題為小題，化復(fù)雜問(wèn)題為簡(jiǎn)單問(wèn)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(shuō)的，由于問(wèn)題的抽象和復(fù)雜，使學(xué)生感到疑難外，另一種就是問(wèn)題的形式和內(nèi)容比較新穎，使學(xué)生感到無(wú)從下手傻了眼，而成為難點(diǎn)。

解決新穎問(wèn)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(shí)，化新穎為熟悉，提高解決新穎問(wèn)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(shí)，可幫助學(xué)生分析，磁極（無(wú)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(shí)閉環(huán)會(huì)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(huì)跟著來(lái)相互吸引，總是阻礙導(dǎo)體和磁場(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)——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(guò)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(dòng)（遠(yuǎn)離導(dǎo)線）時(shí)，等效于將磁鐵從線圈中抽出，迅速判定：此時(shí)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(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)問(wèn)題，對(duì)旋轉(zhuǎn)磁極式電動(dòng)機(jī)，當(dāng)磁極轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于把磁極從線圈中抽出，此時(shí)要阻礙導(dǎo)體和磁場(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，線圈受到吸引力。線圈會(huì)跟著磁極同方向轉(zhuǎn)起來(lái)，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(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)了，也就沒(méi)有電磁感應(yīng)了。

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

（2）在學(xué)習(xí)“動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用”時(shí)，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(wèn)題都可回歸到這兩個(gè)基本模型來(lái)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(lái)。

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(zhǎng)，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(dòng)，為什么？

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

不少學(xué)生將這個(gè)物理過(guò)程分成兩個(gè)階段來(lái)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(dòng)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(duì)滑動(dòng)并停在P點(diǎn)，利用動(dòng)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(wú)法求解了。

但仔細(xì)分析，發(fā)現(xiàn)這整個(gè)過(guò)程就是一個(gè)“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(huì)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(gè)新穎而復(fù)雜的問(wèn)題，轉(zhuǎn)化成了一個(gè)熟悉而簡(jiǎn)單的問(wèn)題。在新高考形勢(shì)下，對(duì)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(lái)越高，因此在平時(shí)思考和訓(xùn)練中多設(shè)計(jì)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(lèi)”“舉一反三”“舉三反一”的訓(xùn)練，對(duì)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(shí)、提高應(yīng)變能力解決新穎問(wèn)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(gè)“轉(zhuǎn)化”，會(huì)大大地降低學(xué)物理的難度，也會(huì)極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的積極性，同時(shí)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(guó)現(xiàn)代教育研究雜志，2005（08）：15.

（欄目編輯? ? 羅琬華）