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        深度學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下的高三物理習(xí)題課教學(xué)

        2022-04-02 09:03:20馮蘭
        廣西物理 2022年3期
        關(guān)鍵詞:方向物理情境

        馮蘭

        (吳江中學(xué),江蘇 蘇州 215200)

        0 引言

        深度學(xué)習(xí)也可以叫做深層學(xué)習(xí),是相對(duì)于淺層學(xué)習(xí)提出的概念。深度學(xué)習(xí)是在掌握知識(shí)的基礎(chǔ)上,更強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者對(duì)原本掌握的知識(shí)和新學(xué)知識(shí)之間的對(duì)比、分析、整理、融合、理解、提升,最終實(shí)現(xiàn)新知識(shí)內(nèi)化為深層次的知識(shí)。深度學(xué)習(xí)要求教師在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)教學(xué)目標(biāo)、方法、內(nèi)容以及評(píng)價(jià)等方面做出變革,高三物理課,教師的主要任務(wù)是幫助學(xué)生把高中學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行回顧,并引導(dǎo)學(xué)生在情境中建模以解決實(shí)際問(wèn)題。下面,筆者以應(yīng)用斜面體上拋體運(yùn)動(dòng)規(guī)律突破跳臺(tái)滑雪類難題為例,淺談深度學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)下的高三物理習(xí)題課教學(xué)的開(kāi)展。

        1 實(shí)例

        2022 北京冬奧會(huì)的成功舉辦,我國(guó)運(yùn)動(dòng)員在多個(gè)項(xiàng)目中奪冠,在近期的各類試題中,出現(xiàn)了很多以東奧項(xiàng)目為情境的試題。其中滑雪大跳臺(tái)運(yùn)動(dòng)涉及到斜面上的直線運(yùn)動(dòng)、拋體運(yùn)動(dòng)以及圓周運(yùn)動(dòng)等多種運(yùn)動(dòng)模型的組合,尤其得到了命題老師的親睞,2022 年江蘇省鹽城三模的選擇題第10 題考察的就是自由式滑雪的情境。

        1.1 原題再現(xiàn),情境分析

        1.1.1 原題再現(xiàn)

        2022 年2 月8 日,在北京冬奧會(huì)自由式滑雪女子大跳臺(tái)決賽中,我國(guó)選手谷愛(ài)凌成功奪冠。圖1 中甲圖為滑雪大跳臺(tái)的滑道示意圖,在助滑道與跳臺(tái)之間用一段彎曲滑道銜接,助滑道與著落坡均可以視為傾斜直道。運(yùn)動(dòng)員由起點(diǎn)滑下,從跳臺(tái)上同一位置沿同一方向飛出后,在空中完成系列動(dòng)作,最后落至著落坡。運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)跳臺(tái)至落到著落坡階段的軌跡如圖1 中乙圖所示,不計(jì)空氣阻力,運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn)。關(guān)于運(yùn)動(dòng)員在空中的運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是:

        圖1

        A.離著落坡最遠(yuǎn)時(shí)重力的功率為零

        B.在相等的時(shí)間內(nèi),動(dòng)量變化量逐漸變大

        C.在相等的時(shí)間內(nèi),動(dòng)能的變化量逐漸變大

        D.落到著落坡時(shí)的速度方向與飛出時(shí)速度的大小無(wú)關(guān)

        1.1.2 試題分析

        A 選項(xiàng),當(dāng)運(yùn)動(dòng)員離著落坡最遠(yuǎn)的時(shí)候,速度方向與斜面平行,速度方向并不是水平方向,速度在豎直方向有分速度,根據(jù)p=mgvy可知重力的功率并不為零。

        B 選項(xiàng),根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)屬于勻變速曲線運(yùn)動(dòng)的特征,全程的加速度都是g,由Δp=mΔv=maΔt=mgΔt,可知,在相等的時(shí)間內(nèi),動(dòng)量的變化量保持不變。

        C 選項(xiàng),在上升階段,豎直方向上,速度逐漸減小,在相同時(shí)間內(nèi)上升的高度逐漸減小,由W=mgh,可得克服重力做的功逐漸減小,根據(jù)動(dòng)能定理可知,動(dòng)能的變化量逐漸減小。

        針對(duì)D 選項(xiàng),將本題情境抽象出如圖2 所示模型,假設(shè)跳臺(tái)傾角為α,位移與水平方向夾角為θ,從跳臺(tái)飛出時(shí)速度為v0,將斜拋運(yùn)動(dòng)分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的豎直上拋運(yùn)動(dòng)。則位移關(guān)系:

        這道題目給出的參考答案是D,這是一道錯(cuò)題,而本題的D 選項(xiàng)是一個(gè)難點(diǎn),也是教師在講評(píng)試題時(shí)需要進(jìn)行深層教學(xué)的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。

        1.2 追根溯源,拓展延伸

        1.2.1 追根溯源

        圖3

        因此,如果物體在斜面上平拋,出發(fā)點(diǎn)和著陸點(diǎn)都在斜面上,那么速度方向就是一致的。

        點(diǎn)評(píng):這是學(xué)習(xí)平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,學(xué)生們都已經(jīng)了然于胸的基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn),屬于淺層學(xué)習(xí)范疇,如果學(xué)習(xí)停留在這個(gè)層面,很容易錯(cuò)選成D 選項(xiàng)。

        1.2.2 拓展延伸

        圖4

        綜上所得,拋出點(diǎn)和著陸點(diǎn)在同一個(gè)斜面上的拋體運(yùn)動(dòng),初速度方向不變的情況下,末速度的方向與初速度大小無(wú)關(guān)。

        點(diǎn)評(píng):這個(gè)推導(dǎo)過(guò)程在教師的引導(dǎo)下,由學(xué)生來(lái)完成。學(xué)生不能成為教師的“提線木偶”,教師設(shè)計(jì)好問(wèn)題,用任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí),只有學(xué)生自己掌握了學(xué)習(xí)方法,才能夠舉一反三,由此及彼。

        1.3 類比分析,模型應(yīng)用

        依據(jù)上述結(jié)論:如果斜面的延長(zhǎng)線交于拋出點(diǎn),不論初速度大小如何,只要拋出方向相同,速度方向都相同。反之則不同。

        鹽城三模的選擇題第10 題可將斜面延長(zhǎng),如圖5 所示,與上述結(jié)論進(jìn)行類比,由于延長(zhǎng)線不過(guò)拋出點(diǎn),則速度方向相同,由于速度大小不同,則上升過(guò)程交于斜面延長(zhǎng)線上時(shí)速度方向不同,因此,落到斜面上時(shí)速度方向不同。

        圖5

        點(diǎn)評(píng):在教學(xué)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)中,驅(qū)動(dòng)學(xué)生積極思考,激活學(xué)生的思維狀態(tài),形成新的知識(shí)點(diǎn)。遇到復(fù)雜的物理問(wèn)題時(shí),建模能力和遷移能力就顯得格外重要,因此,在日常學(xué)習(xí)中,不能一解出答案,就萬(wàn)事大吉。而應(yīng)看一看此題中用到什么物理規(guī)律,結(jié)論能否推廣,能不能這道題中總結(jié)出更普遍規(guī)律,從而,應(yīng)用它們?nèi)ソ馄渌嗟牧?xí)題。通過(guò)歸納總結(jié),構(gòu)建物理模型,探索物理規(guī)律,是提升分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力的最有效的方法。

        2 小結(jié)

        教師在確定了教學(xué)內(nèi)容和深度學(xué)習(xí)的課題后,課堂教學(xué)的過(guò)程一定是學(xué)生親自經(jīng)歷的學(xué)習(xí)過(guò)程,學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、探討問(wèn)題的過(guò)程是不可壓縮的。就好像“化蛹成蝶”的過(guò)程那樣,應(yīng)該是從內(nèi)部努力破繭而出,而不可以外部幫助。因此,需要物理教師經(jīng)常引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主探究,深入理解物理試題所考查的知識(shí)點(diǎn)。

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