中圖分類號:G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1003-6148(2025)4-0018-4
習(xí)題講解時,不少教師往往只停留于備課預(yù)設(shè),依據(jù)事先精心準(zhǔn)備的“標(biāo)準(zhǔn)答案”進(jìn)行分析講解。誠然,教師清晰的思路、完美的解答能讓學(xué)生如沐春風(fēng),聽懂習(xí)題的解答過程,但教師若長期僅僅停留在如此就題講題的單一層面,很難靈活地呈現(xiàn)班級各層次學(xué)生的思維方式和特點(diǎn),很難滿足他們多方面的思維需求,這樣的習(xí)題分析總讓人感覺缺點(diǎn)“味道”
相反,教師若能以學(xué)生原有思維為基點(diǎn),給予學(xué)生呈現(xiàn)解題思維的充分時空,并適時予以進(jìn)階引導(dǎo),則能大大提升習(xí)題分析的課堂魅力。
1 不同審題仔細(xì)程度的展現(xiàn)
案例1如圖1所示,傾角為 θ 、質(zhì)量為M的斜面體B底面粗糙、斜面光滑,放在粗糙水平面上,彈簧一端固定在墻面上,另一端與斜面上質(zhì)量為 m 的物塊A相連,彈簧的軸線與斜面平行。若物塊在斜面上做簡諧運(yùn)動,斜面體保持靜止,則地面對斜面體的摩擦力 f 與時間 的關(guān)系圖像是怎樣的?
學(xué)生思維1:因物塊在斜面上做簡諧運(yùn)動,簡諧運(yùn)動的圖像為正弦函數(shù),故地面對斜面體的摩擦力 f 與時間 的關(guān)系圖像如圖2所示。
教師引導(dǎo):由于審題不仔細(xì),導(dǎo)致看到題目中的“簡諧運(yùn)動”,就想當(dāng)然地和“正弦圖像\"聯(lián)系起來。
學(xué)生思維2:物體做簡諧運(yùn)動的回復(fù)力由彈簧彈力提供,由胡克定律 可知,圖像應(yīng)是正比例函數(shù)圖像,又因其往復(fù)運(yùn)動,故圖像如圖3所示。
收稿日期:2024-11-18作者簡介:胡曉強(qiáng) ( 1 9 8 2 - ) ,男,中學(xué)高級教師,主要從事高中物理教學(xué)研究工作。
教師引導(dǎo):該解法思路有何問題?
學(xué)生1:物體做簡諧運(yùn)動的回復(fù)力應(yīng)由彈簧彈力和重力沿斜面的分力共同提供
學(xué)生2:雖然彈簧彈力 與位移 x 成線性關(guān)系,但題中是求與時間
的關(guān)系。
學(xué)生3:況且是摩擦力 f 而不是彈簧彈力 與時間
的關(guān)系。
教師引導(dǎo):以上錯誤,仍是審題的不深人、不仔細(xì)造成的。
學(xué)生思維3:由于相對滑動,故物塊與斜面之間為滑動摩擦力,大小f=μmgcosθ為一定值,又因其來回振動,故圖像應(yīng)如圖4所示。
教師引導(dǎo):物塊與斜面之間有滑動摩擦力嗎?
學(xué)生恍然大悟,原來題目中斜面體B斜面部分是光滑的。
學(xué)生思維4:物塊在光滑斜面上做簡諧運(yùn)動,對斜面體壓力 等于物塊重力垂直于斜面的分力,即
。以斜面體為研究對象,受力分析如圖5所示。地面對斜面體的摩擦力
mgsin0cos0,其大小、方向不隨時間變化,故地面對斜面體的摩擦力 f 與時間
的關(guān)系圖像如圖6所示。(歷經(jīng)坎坷,終于迎來了正解)
不同的審題仔細(xì)程度,造成了以上不同的解題思維方向,教師適時地進(jìn)階引導(dǎo),充分展現(xiàn)了不同層次學(xué)生的審題癥結(jié)所在,更潛移默化地警示學(xué)生要充分重視仔細(xì)審題。這樣的課堂推進(jìn),看似走了很多“彎路”,但這些“彎路\"恰恰是培養(yǎng)學(xué)生仔細(xì)審題的必經(jīng)之路。
2 不同解法觀念的展現(xiàn)
案例2如圖7所示的 L C 振蕩電路中,某時刻線圈中磁場方向向上,且電路的電流正在增強(qiáng),則此時電容器兩極板間的電場強(qiáng)度如何變化?
學(xué)生思維1:根據(jù)記憶中教材的圖像(圖8),可得題中對應(yīng)的過程(圖9)為 時刻),由圖9可得兩極板間電場強(qiáng)度正在變小[1]
教師引導(dǎo):以上兩位同學(xué)的答案固然正確,但物理學(xué)科單純靠記憶來判斷解題的話,大腦記憶負(fù)擔(dān)太重,不利于物理思維的培養(yǎng),更無法提升核心素養(yǎng)。
學(xué)生思維3:根據(jù)原有知識分析—磁場方向向上,由右手安培定則可得,回路中電流是順時針的。電路的電流正在增強(qiáng),可知電容器在放電,則電容器兩極板間電荷量減小,場強(qiáng)正在減小。
教師引導(dǎo):據(jù)此還能得到其他物理量的哪些特點(diǎn)?
學(xué)生思維4:因場強(qiáng)正在減小,故兩極板間的電壓 U 電場能正在減小。又根據(jù)能量守恒,電場能與磁場能此消彼長,進(jìn)一步可得線圈中磁場能在增大。
學(xué)生普遍對電磁振蕩過程中各物理量的變化混淆不清,本質(zhì)還是沒有掌握問題的原有思考方法。其實(shí),學(xué)生僅需掌握基本的右手安培定則及能量守恒定律,即可抽絲剝繭般推導(dǎo)出一系列物理量變化,并在潛意識里促進(jìn)學(xué)生形成正確的“能量觀”,進(jìn)而真正發(fā)展物理核心素養(yǎng)。
3 不同思維深度的展現(xiàn)
案例3如圖10所示,用長為不可伸長的輕繩,一端系質(zhì)量為 的小球,另一端固定在 o 處。把小球拉到輕繩與水平面間夾角為
的 A 點(diǎn)靜止釋放,則小球下落到最低點(diǎn) B 時輕繩的拉力 T 的大小為多少?
學(xué)生思維1:想當(dāng)然地認(rèn)為 A 至 B 做圓周運(yùn)動,由動能定理可得 ,計算得
。
在最低點(diǎn) B ,根據(jù)牛頓第二定律,有 T - m g = 2mvB,可得 T=4mg。
學(xué)生思維2:因計算受力時仍需 的值,故在運(yùn)算時不必將具體的
值算出,而是將
3mgl的值直接“打包\"代入后式計算即可。
學(xué)生思維3:小球開始做自由落體運(yùn)動,運(yùn)動至與初始位置關(guān)于水平線對稱的位置,有 m g × ,輕繩拉緊瞬間,沿繩方向速度“損失\"變?yōu)榱?,垂直于繩方向的速度為
,隨后小球沿圓弧運(yùn)動到最低點(diǎn) B ,有
,在最低點(diǎn) B ,根據(jù)牛頓第二定律,有T-mg=-
,聯(lián)立可得
(204號
學(xué)生對思維3的正確答案雖能接受,但停留在物理解題的機(jī)械接受。為何速度會“損失”,其中的能量轉(zhuǎn)化又是怎樣的這些問題始終會縈繞在學(xué)生心頭,若不能給予充分釋疑,學(xué)生會停留在一知半解的尷尬境地,不利于對習(xí)題解答的本質(zhì)理解,久而久之,會喪失對習(xí)題分析的熱情和興趣。不妨在思維3的基礎(chǔ)上進(jìn)行深入剖析。
教師分析:如圖11所示,小球自由下落至 c 點(diǎn)時,細(xì)線剛好伸直,此時速度方向豎直向下,由于輕繩不可伸長,故細(xì)線繃緊瞬間,沿細(xì)線方向的速度 “繃掉”,僅剩沿切線方向的分速度
(204號
學(xué)生:那損失的能量哪里去了?難道也消失了嗎?
教師引導(dǎo):繃緊瞬間,繩子實(shí)際略有伸長,繩子彈力做負(fù)功,轉(zhuǎn)化為繩子的內(nèi)能,最終耗散到周圍空氣中。因此,題中繩子“不可伸長\"屬于一種理想化的近似處理。
從學(xué)生恍然大悟的神情中,感受到大家對于此題來龍去脈的透徹理解,達(dá)到了“弄懂一道題,勝做百道題\"的良好效果。
4 不同條件遞進(jìn)的展現(xiàn)
案例4如圖12所示,一質(zhì)量為 M 的粗糙斜面體B靜止在粗糙水平地面上,斜面的傾角為θ ,質(zhì)量為 的物塊A恰好沿斜面勻速向下滑動,現(xiàn)對A施加一個沿斜面向下的推力
分析物塊A沿斜面下滑過程中地面對斜面體B的摩擦力的特點(diǎn)?
學(xué)生思維1:對A、B進(jìn)行整體法分析,系統(tǒng)受到一個沿斜面向左下方的推力后,B對地面的壓力將增大,并且產(chǎn)生向左運(yùn)動的趨勢,故B將受到地面水平向右的摩擦力 f=F c o sθ 。
進(jìn)階分析:當(dāng)A靜止或勻速運(yùn)動時,其所受B的支持力與摩擦力的合力豎直向上,與A的重力平衡;當(dāng)A受到平行推力 F 后加速下滑,但A對B的壓力及摩擦力沒有任何變化,其合力仍豎直向上,故B不受地面的摩擦力。
學(xué)生疑問:原來的整體法分析問題的根源是什么?
教師引導(dǎo)1:產(chǎn)生這種錯誤的原因在于忽視了A的運(yùn)動狀態(tài),A受到推力以后將沿斜面加速下滑,不能簡單地使用整體法進(jìn)行受力分析處理。
學(xué)生對于這樣的分析雖能完全理解,但對于如此經(jīng)典的情境,倘若就此“放過”,顯然感覺意猶未盡。此時,不妨進(jìn)行進(jìn)階引導(dǎo)。
進(jìn)階引導(dǎo)1:在物塊A勻速下滑過程中,若施加一個與斜面方向成 α 角的斜向下的作用力F ,如圖13所示,則在A下滑過程中,B與地面間的摩擦力如何變化?
進(jìn)階引導(dǎo)2:若題目中的“恰好勻速下滑”條件改為“勻減速下滑”,在A下滑過程中,給A施加一個與斜面平行的作用力,則B與地面間的摩擦力如何變化?
進(jìn)階引導(dǎo)3:若勻減速過程施加一個與斜面方向成 α 角的斜向下的作用力 F ,則在A下滑過程中,B與地面間的摩擦力又如何變化?
進(jìn)階引導(dǎo)4:若A下滑過程中施加如圖14所示的多個作用力,A下滑過程中斜面體B始終保持靜止,則B與地面間的摩擦力又如何變化?[2]
通過以上一系列的進(jìn)階引導(dǎo),學(xué)生最終感悟:不論對A施加一個什么方向的作用力 F ,只要A對B有壓力且沿斜面下滑,則B受到地面的摩擦力方向僅取決于 μ 與 的大小關(guān)系(表2),與外界對A的作用方式以及A受力后的下滑狀態(tài)無關(guān)。
如此一來,通過斜面-物體下滑的典型情境,由教師層層引導(dǎo),學(xué)生在遞進(jìn)條件下進(jìn)行對比分析,很好地鍛煉了分析推理能力,學(xué)生在這些相似相異的遞進(jìn)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律,總結(jié)方法,真正做到“會一題通一類\"的效果。
5 結(jié)束語
學(xué)生在展現(xiàn)自己原有解題思維的歷程中,同伴及教師適時地提問引導(dǎo)、進(jìn)階提升,能形成溫馨的課堂探究氛圍、和諧民主的情感投入,從而無形中培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶忣}習(xí)慣,形成正確的解題觀念,助推思維的縱向深度,拓展題設(shè)的類比推進(jìn),不失為習(xí)題分析過程中值得實(shí)踐的一個方向。
參考文獻(xiàn):
[1]人民教育出版社,課程教材研究所,物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中教科書物理選擇性必修第二冊[M].北京:人民教育出版社,2020.
[2]牛紅標(biāo).采取拋錨式教學(xué),提升物理復(fù)習(xí)習(xí)題課效果[J].教學(xué)考試,2020(13):63-66.
(欄目編輯 趙保鋼)