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        多樣化策略助力物理習(xí)題設(shè)計(jì)

        2025-01-19 00:00:00肖鋒
        湖北教育·教育教學(xué) 2025年1期

        在物理習(xí)題設(shè)計(jì)中,聯(lián)系生活設(shè)計(jì)綜合性習(xí)題,有利于激發(fā)探究興趣;針對(duì)重難點(diǎn)設(shè)計(jì)辨析性習(xí)題,有利于實(shí)現(xiàn)深度理解;結(jié)合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)探究性習(xí)題,有利于提升思維能力。筆者以具體題目為例分析。

        一、聯(lián)系生活設(shè)計(jì)綜合性習(xí)題,激發(fā)探究興趣

        教師利用生活中的物理現(xiàn)象命制習(xí)題有利于激發(fā)學(xué)生的探究興趣,引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。

        習(xí)題1"如圖1,小明洗碗時(shí)發(fā)現(xiàn)同一只碗有時(shí)漂浮在水面,有時(shí)沉入水底,下列說(shuō)法正確的是(""")。

        A.碗沉入水底時(shí)比漂浮時(shí)排開(kāi)水的質(zhì)量小

        B.碗沉入水底時(shí)所受的浮力等于它的重力

        C.碗沉入水底時(shí)比漂浮時(shí)所受的浮力大

        D.碗沉入水底時(shí)比漂浮時(shí)所受的重力大

        習(xí)題1整合了阿基米德原理和物體的沉浮條件等知識(shí),學(xué)生需要正確理解浮力的大小取決于物體排開(kāi)液體體積的大小和液體的密度,與物體的形狀和重力大小無(wú)關(guān),而物體的沉浮狀態(tài)取決于物體重力大小與所受浮力大小的關(guān)系。具體來(lái)說(shuō),碗沉入水底時(shí)所受浮力小于它的重力,碗漂浮時(shí)所受浮力等于它的重力,由于碗所受重力相同,由F浮=G排可知,碗沉入水底時(shí)比漂浮時(shí)排開(kāi)水的重力減小了,則排開(kāi)水的質(zhì)量減小了,故A正確,B和C錯(cuò)誤;碗沉入水底時(shí)與漂浮在水面上時(shí)質(zhì)量相同,所以所受重力相同,故D錯(cuò)誤。

        二、針對(duì)重難點(diǎn)設(shè)計(jì)辨析性習(xí)題,實(shí)現(xiàn)深度理解

        教師要針對(duì)教學(xué)重難點(diǎn)、易混淆點(diǎn)設(shè)計(jì)習(xí)題,通過(guò)“一題多變”引導(dǎo)學(xué)生深度理解物理概念和規(guī)律,提高其發(fā)散性思維能力。

        習(xí)題2"甲、乙、丙、丁4個(gè)燒杯中分別盛有密度不同的液體,同一物體在4個(gè)燒杯中的沉浮情況分別如圖2所示,物體靜止時(shí)4個(gè)燒杯的液面相平。請(qǐng)分別基于這4種情況對(duì)以下4個(gè)要素作比較:①物體在燒杯中受到的浮力大?。虎谖矬w在燒杯中排開(kāi)液體所受的重力大??;③燒杯中液體的密度大?。虎軣撞渴艿降囊后w壓強(qiáng)大小。

        習(xí)題2以“一題多變”的方式考查影響浮力大小的因素,旨在讓學(xué)生知道物體的沉浮條件,加深對(duì)液體壓強(qiáng)與液體密度關(guān)系等知識(shí)的理解。作答時(shí),教師要注重指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用控制變量法對(duì)比分析,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維能力。

        根據(jù)圖2中物體沉浮情況可知:G物=F甲浮=F丙浮=F丁浮;G物=G甲排=G丙排=G丁排,F(xiàn)乙浮=G乙排<G物,V甲排<V丁排<V乙排,V乙排=V丙排=V物,所以由阿基米德原理得出ρ甲液gV甲排=ρ丙液gV丙排=ρ丁液gV丁排=ρ物gV物>ρ乙液gV乙排,進(jìn)而得出ρ甲液>ρ丁液>ρ丙液=ρ物>ρ乙液,又因?yàn)橐后w的壓強(qiáng)P液=ρ液gh,在液體深度相同的情況下,ρ液越大其壓強(qiáng)越大,故P甲液>P丁液>P丙液>P乙液。由此題學(xué)生可以得出規(guī)律性認(rèn)識(shí):當(dāng)ρ液>ρ物時(shí),物體漂??;當(dāng)ρ液=ρ物時(shí),物體懸??;當(dāng)ρ液<ρ物時(shí),物體下沉。

        三、結(jié)合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)探究性習(xí)題,提升思維能力

        物理課程是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)課程,基于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的習(xí)題要體現(xiàn)探究性,引導(dǎo)學(xué)生挖掘隱含條件,綜合運(yùn)用所學(xué)的物理概念和規(guī)律等解決問(wèn)題,培養(yǎng)逆向思維等思維能力。

        習(xí)題3"利用如圖3所示的裝置探究電流與電阻的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)中,電源電壓為4.5V,保持不變,有5個(gè)阻值分別為5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、30Ω的定值電阻供選用,可選用的兩只滑動(dòng)變阻器的規(guī)格分別為甲“10Ω、2A”、乙“30Ω、1A”。

        (1)連接電路時(shí),開(kāi)關(guān)應(yīng)處于"""""""" 狀態(tài)。

        (2)某次實(shí)驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)電壓表無(wú)示數(shù)、電流表有示數(shù),電路故障可能是(")。

        A.定值電阻R短路""B.定值電阻R斷路

        C.滑動(dòng)變阻器斷路""D.滑動(dòng)變阻器短路

        (3)按正確的操作步驟實(shí)驗(yàn),將5Ω電阻接入電路,閉合開(kāi)關(guān)后電流表示數(shù)為0.3A,移動(dòng)滑動(dòng)變阻器滑片,電壓表示數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值""" V時(shí),電流表示數(shù)為0.6A。分別將10Ω、15Ω、20Ω、30Ω電阻接入電路,將調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片向""" 移動(dòng)(填a或b),能使電壓表示數(shù)仍為預(yù)設(shè)值。記錄數(shù)據(jù)如下表所示,其中第""" 次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是偽造的。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論:"""""""

        [實(shí)驗(yàn)次數(shù)\amp;1\amp;2\amp;3\amp;4\amp;5\amp;電阻/Ω\amp;5\amp;10\amp;15\amp;20\amp;30\amp;電流/A\amp;0.6\amp;0.3\amp;0.2\amp;0.15\amp;0.1\amp;]

        (4)要順利完成5次實(shí)驗(yàn),我們有多種改進(jìn)方法。

        ①若選用甲滑動(dòng)變阻器,預(yù)設(shè)電壓值為3V,則電源電壓的控制范圍應(yīng)為""""""""。

        ②若選用甲滑動(dòng)變阻器,電源電壓為6V,則預(yù)設(shè)電壓值的控制范圍應(yīng)為""""""""。

        ③若選用乙滑動(dòng)變阻器,電源電壓為6V,預(yù)設(shè)電壓值為2V,要至少串聯(lián)一個(gè)""""""""Ω的定值電阻。

        ④若選用乙滑動(dòng)變阻器,電流表的量程為0~0.6A,電壓表的量程為0~3V,則電壓表示數(shù)的控制范圍應(yīng)為""""""""。

        (5)用小燈泡代替定值電阻進(jìn)行電流與電壓的實(shí)驗(yàn)研究""""(填“可行”或“不可行”),原因是"""""。

        習(xí)題3旨在考查學(xué)生正確理解歐姆定律以及運(yùn)用控制變量法研究物理問(wèn)題的能力,有利于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維和逆向思維。

        第(1)題考查常規(guī)知識(shí),答案是“斷開(kāi)”。

        第(2)題考查電路常見(jiàn)故障分析,“電流表有示數(shù)”就不會(huì)是斷路,“電壓表無(wú)示數(shù)”就應(yīng)該是與其并聯(lián)的元件出現(xiàn)短路或其接線(xiàn)接觸不良,故D正確。

        第(3)題的隱含條件是閉合開(kāi)關(guān)時(shí)滑動(dòng)變阻器調(diào)到了最大阻值處。根據(jù)電源電壓為4.5V,閉合開(kāi)關(guān)時(shí)電流為0.3A,得出滑動(dòng)變阻器的最大阻值為10Ω,即電路中使用的是甲滑動(dòng)變阻器。將5Ω電阻接入電路,根據(jù)電壓表示數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)電流為0.6A,得出電壓預(yù)設(shè)值U=IR=0.6A×5Ω=3V。分別將10Ω、15Ω、20Ω、30Ω電阻接入電路時(shí),要使預(yù)設(shè)電壓仍為3V,就要將滑動(dòng)變阻器滑片向阻值大的方向即a端移動(dòng),以控制定值電阻與滑動(dòng)變阻器兩端電壓不變,也就是它們接入電路中的阻值比不變,所以在第2~5次實(shí)驗(yàn)中滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值應(yīng)分別是5Ω、7.5Ω、10Ω、15Ω。其中,15Ω與甲滑動(dòng)變阻器的規(guī)格不符,因此第5次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是偽造的。

        第(4)題是串聯(lián)電路,電流處處相等,因此[U定R定]=[U電源-U定R滑],變形得①“[U定U電源-U定]=[R定R滑],②U定=[R定(U電源-U定)R滑],③U電源=[U定(R定+R滑)R定],④R滑=[R定(U電源-U定)U定]”,由此可以解決題中的相應(yīng)問(wèn)題。當(dāng)然,作答時(shí)還要考慮允許通過(guò)的最大電流。定值電阻阻值最小時(shí),電路中的電流最大,所以Imax=[U定R定],這可以作為電流表量程的選擇依據(jù)。綜合以上公式、相關(guān)數(shù)據(jù),學(xué)生可以順利得出如下答案:①3V~4V;②4.5V~6V;③30Ω;④2.25V~3V。

        第(5)題的實(shí)驗(yàn)前提是定值電阻阻值不變,而在電壓發(fā)生變化時(shí)燈絲的溫度會(huì)改變,其電阻就會(huì)隨著溫度的變化而變化,故不能用小燈泡代替定值電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。

        文字編輯"劉佳

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