摘" "要:對比學習在辨析概念、處理形似問題時有很好的效果。通過列舉平衡中死結和活結的對比分析、變壓器副線圈端有無二極管的對比分析、帶電粒子在電場中偏轉和在磁場中偏轉對比分析可以看出,對比法能夠幫助學生在高三復習中打破章節(jié)壁壘,將各章知識進行有效整合,減少重復練習,降低學習難度,進而突破重難點,提高課堂效率,培養(yǎng)良好的思維習慣。
關鍵詞:高中物理;對比;課堂效率;思維;大單元教學
中圖分類號:G633.7" 文獻標識碼:A" 文章編號:1009-010X(2023)20/23-0110-04
學生在學習的過程中,會遇到一些似是而非、容易混淆的知識和問題,也會遇到不容易理解的抽象概念和情景。此時,利用對比的方法,在辨析概念、處理形似問題時可起到良好的效果。對比學習符合新課程改革背景下的大單元教學的要求。對比法不僅能夠幫助學生在學新課時深刻理解物理概念和規(guī)律,還能幫助其在高三復習中打破章節(jié)間的壁壘,將各章知識進行有效地整合,減少重復練習,降低學習難度,進而突破重難點,提高課堂效率,培養(yǎng)良好的思維習慣。例如在學習動量定理和動量守恒定律的時候,教師常將動量定理和動能定理進行對比講解,將動量守恒定律和機械能守恒定律進行對比學習,使學生不僅對規(guī)律理解得更加深刻,同時對矢量規(guī)律和標量規(guī)律的應用認識得更加透徹;學習電場的時候,常將電場和重力場進行對比學習,學習電路的時候,常將電池供電的電路和抽水泵供水的水路進行對比學習,如此可使學生理解多電場中和電路中抽象的概念更加容易。
物理試題中也有很多形似但本質又不同的問題,學生容易在解題過程中混淆,這就需要教師在日常教學中對這些問題進行區(qū)分,以幫助學生澄清概念、了解本質、明確規(guī)律,進而達到準確應用物理規(guī)律去解決實際問題的目的。
一、平衡中死結和活結的對比分析
【例1】如圖(a)所示,輕繩AD跨過固定在水平橫梁BC右端的定滑輪掛住一個質量為M的物體,∠ACB=30°;如圖(b)所示輕桿HG一端用鉸鏈固定在豎直墻上,另一端G通過細繩EG拉住,EG與水平方向也成30°角,輕桿的G點用細繩FG拉住一個質量也為M的物體,求:
(1)輕繩AC段的張力F1與橫梁BC對定滑輪的支持力大小FN1和方向;
(2)細繩EG的張力F2和輕桿HG受到繩子作用力的大小和方向。
方法指導:本題的兩個圖十分相似,學生在受力分析中經常出現問題,這需要通過題干中的描述,抓住問題的本質。圖(a)中,水平橫梁BC右端的定滑輪和繩子的接觸點不是固定的,為了方便描述,我們把這樣的連接方式叫“活結”。圖(b)中輕桿HG的右端和繩子是拴在一起,栓接點是固定的,我們把這樣的連接方式叫“死結”。同時,圖(a)中的橫梁BC的左端固定在墻上不可轉動,稱為“死桿”,圖(b)中輕桿HG的左端用鉸鏈和豎墻鉸接可以轉動,稱為“活桿”,也叫“二力桿件”。解決問題的關鍵點有兩個,一是同一根繩子上的張力處處相等,二是“二力桿件”所受的力一定沿桿的方向。仔細分析,圖(a)中ACD是一根繩子,繩子上的張力處處相等;BC不是“二力桿件”,即BC桿對繩子的支持力不沿BC桿的方向,應該在AC繩拉力和重力合力的方向上,并于這兩個力合力的方向相反。圖(b)中,EG和GF不是一根繩子,繩子上的張力自然不同,HG是“二力桿件”,桿HG對G點的支持力沿著桿的方向。受力分析如圖(c)和如圖(d)所示。
解析:(1)圖(a)選滑輪為研究對象進行受力分析如圖(c)所示,由平衡狀態(tài)可知,F1=Mg,且F1和Mg之間的夾角為120°,故FN1與二者的合力等大反向,即FN1=Mg,方向與水平方向成30°角,指向斜右上方。
以上分析可知,根據繩和桿的連接方式的不同,對比分析出為“死結”“活結”是不同的,“死桿”“活桿”也有很大區(qū)別,學生掌握這種區(qū)別就能正確的受力分析,從而解出正確結果。
二、變壓器副線圈端有無二極管的對比分析
理想變壓器的副線圈電路中含有二極管的有效值計算問題,學生不容易理解。教師可通過常規(guī)電路和含有二極管的電路中電壓和電流有效值的對比計算,使學生深刻理解有效值的概念。
三、帶電粒子在電場中偏轉和在磁場中偏轉對比分析
帶電粒子垂直進入勻強磁場和垂直進入勻強電場的運動都是曲線運動,但運動規(guī)律卻不相同。粒子在磁場中做勻速圓周運動,需要圓周運動規(guī)律來求解,粒子在電場中做類平拋運動,需要平拋規(guī)律來求解。帶電粒子分別在電場和磁場中運動,兩次運動的初速度以及初位置和末位置相同,在這種情景下來設計問題,不僅需要知道兩種運動規(guī)律的不同,還要找到物理量的關聯(lián),同時需要數學幾何關系。教師可先列表對比“電偏轉”和“磁偏轉”運動規(guī)律,如表1,然后再實例說明這種問題的具體解法,通過對比讓學生對這類問題的處理有一個清晰的認識。
經過力學、交流電、電磁學中三道典型例題的對比學習,不難發(fā)現,對比學習能夠使學生知識結構更加清晰,對知識的理解更加準確和深刻,真正做到透過現象看本質。對比學習不僅高效,同時能夠激發(fā)學生的學習興趣和探索欲,培養(yǎng)學生認真審題和辨析問題的能力。同時,對比學習還是一種高級的學習方法,是學習能力的體現,對比學習不僅可以區(qū)分易混淆的知識,還能減輕學生的記憶負擔,避免過度記憶。學生在高中物理學習中,尤其高三復習中,善用對比學習,可降低學習強度,提高學習效率,避免無效重復訓練,保持一定的思維靈活度,有效提高解題速度和準確度。