摘 要: 高中物理中的力學(xué)概念比較碎,規(guī)律比較多,但它們不是孤立的存在,相互存在關(guān)聯(lián),復(fù)習(xí)力學(xué)內(nèi)容的時候,如何引導(dǎo)學(xué)生掌握力學(xué)知識系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu),找到解決力學(xué)問題的基本途徑,是本文著重探討的問題。
關(guān)鍵詞: 力學(xué) 復(fù)習(xí) 整體觀念
所謂整體觀念,就是指人們在觀察事物的時候,不是把各個事物看成彼此靜止不變的,而是認(rèn)為客觀事物之間存在著某種聯(lián)系,具有一定的結(jié)構(gòu)。那么,在高中力學(xué)復(fù)習(xí)中,如何利用整體觀念,指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行力學(xué)學(xué)習(xí)呢?我結(jié)合多年教學(xué)實踐,在此談?wù)劸唧w的做法與體會,不足之處敬請各位老師諒解。
一、建立力學(xué)知識的整體結(jié)構(gòu)
任何系統(tǒng)都有自身的結(jié)構(gòu),力學(xué)知識也是如此,存在著自身的知識結(jié)構(gòu),學(xué)生掌握了知識結(jié)構(gòu),才能樹立整體觀念,才能懂得知識的來龍去脈,掌握的知識才牢靠。
高中力學(xué)知識由很多概念、規(guī)律和解題方法組成。而物理概念、規(guī)律和方法都不是孤立存在的,相互存在聯(lián)系,這些聯(lián)系就形成了力學(xué)知識的整體結(jié)構(gòu)。如果學(xué)生能掌握它們之間的聯(lián)系,就等于掌握了整體結(jié)構(gòu),學(xué)生掌握了整體結(jié)構(gòu),就能進(jìn)一步理解力學(xué)的知識系統(tǒng),為綜合運(yùn)用力學(xué)知識、優(yōu)化力學(xué)解題的思路打下堅實的基礎(chǔ)。學(xué)生以整體的觀念掌握力學(xué)知識體系,避免了死記硬背,記住幾個零星的知識點,從而全面地減輕了學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān),起到了減負(fù)增效的作用。
1.從力學(xué)的中心問題入手。在進(jìn)行力學(xué)復(fù)習(xí)的時候,要引導(dǎo)學(xué)生按照力學(xué)知識的內(nèi)在聯(lián)系去構(gòu)建知識系統(tǒng)的框架,那么,如何進(jìn)行引導(dǎo)呢?可以從力學(xué)的中心問題,即力與運(yùn)動的關(guān)系著手。首先用牛頓運(yùn)動定律將力的基本知識與物體做機(jī)械運(yùn)動的知識聯(lián)系起來,這樣能使學(xué)生掌握力與運(yùn)動的基本規(guī)律;其次,從力的作用一段位移或一段時間的累積效應(yīng)出發(fā),引出功與沖量、功能關(guān)系、沖量與動量關(guān)系、能與動量等知識,并揭示它們之間的聯(lián)系,形成較為完整的力學(xué)知識框架,這些知識也是力學(xué)整體知識系統(tǒng)中的中心內(nèi)容。
2.以實驗為基礎(chǔ)。物理學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué),物理知識和物理規(guī)律的得出都離不開實驗,物理結(jié)論的正確與否都需要依靠實驗來驗證。在力學(xué)復(fù)習(xí)的時候,要引導(dǎo)學(xué)生回顧重要的物理實驗,比如,力的合成、驗證牛頓第二定律和測定變速直線運(yùn)動的加速度等實驗,有條件的可以組織學(xué)生重新再做相關(guān)的物理實驗,從而有利于學(xué)生形成實驗的基礎(chǔ)知識,使學(xué)生的力學(xué)知識體系更加完整。
3.掌握科學(xué)方法。力學(xué)的知識體系,不僅僅由物理概念、規(guī)律、實驗等組成,還包括研究物理問題的方法,以及解決物理問題所用到的數(shù)學(xué)方法。這些方法的掌握,對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng),以及科學(xué)素養(yǎng)的提高起著非常重要的作用,它對學(xué)生形成正確的世界觀和培養(yǎng)科學(xué)精神起著非常巨大的作用。因此,在力學(xué)復(fù)習(xí)的時候,老師需要特別重視,甚至需要反復(fù)強(qiáng)調(diào)。比如,在驗證牛頓第二定律中用到控制變量法;研究牛頓第一定律時(初中物理)用到理想實驗法;對各種機(jī)械運(yùn)動進(jìn)行歸納時用到比較與分類法,等等。在解決物理問題的時候,常常用到圖像法、矢量運(yùn)算法、函數(shù)關(guān)系法,等等。只有當(dāng)學(xué)生掌握了這些科學(xué)方法后,他們的知識結(jié)構(gòu)才能形成體系。
二、用整體的觀念解決物理問題
知識體系不是把各個知識點簡單地疊加而得到的和,而是將它們的內(nèi)在聯(lián)系有機(jī)地整合在一起。學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中,得到的力學(xué)知識常常是孤立的,他們所能解決的問題也是簡單的或個別的。在力學(xué)復(fù)習(xí)的時候,要引導(dǎo)學(xué)生研究各力學(xué)知識點之間的內(nèi)在聯(lián)系,揭示其整體性質(zhì),用整體的觀念解決物理問題。用整體的觀念解決物理問題是學(xué)生物理學(xué)習(xí)上的一次質(zhì)的飛躍。
力學(xué)的中心問題是力與運(yùn)動的關(guān)系問題,牛頓運(yùn)動定律是動力學(xué)的基本規(guī)律,也是討論力的瞬時效應(yīng)的依據(jù)。在力學(xué)知識結(jié)構(gòu)中的力、力與運(yùn)動關(guān)系、機(jī)械運(yùn)動自成一個小的系統(tǒng),構(gòu)成了解決力學(xué)問題的知識基礎(chǔ)——力的觀點。
從力的時間累積效應(yīng)出發(fā),可以形成解決力學(xué)問題的另一個基本觀點——動量觀點。這個觀點的基礎(chǔ)知識是沖量、動量,以及沖量與動量的關(guān)系。這個關(guān)系也是力學(xué)中的一個小的知識系統(tǒng)。
從力的空間累積效應(yīng)出發(fā),可以形成力學(xué)中的又一個基本觀點——能量觀點。力學(xué)知識結(jié)構(gòu)中的功能量和功能關(guān)系也是力學(xué)中的一個小系統(tǒng)。
上面的三個小的知識系統(tǒng)不是孤立的,它們存在著內(nèi)在聯(lián)系,具體的聯(lián)系:以牛頓定律為基本規(guī)律,在一定的條件下可以用數(shù)學(xué)方法分別推導(dǎo)出動量定律、動量守恒定理,以及動能守恒定理和機(jī)械能守恒定律。
樹立解決力學(xué)問題的三個基本觀點,使學(xué)生有了解決力學(xué)問題的三個途徑,假如比較復(fù)雜的問題,常常需要綜合運(yùn)用這三個觀點,多層次、多方位地探索解決物理問題的途徑。學(xué)生通過一些綜合性習(xí)題的訓(xùn)練,可以逐步體會到系統(tǒng)掌握力學(xué)知識的結(jié)構(gòu)、明確力學(xué)知識的整體功能。
需要說明的是,在討論比較復(fù)雜的物理問題時,特別是與其他學(xué)科綜合性問題的時候,能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律常常是解決這些問題的有效辦法。
三、優(yōu)化解力學(xué)題的思路
人們在研究和解決問題的時候,需要有整體觀念,優(yōu)化各種手段,最后得出最佳的方案,從而取得最佳的效果。
解決力學(xué)問題的時候,一樣需要有整體觀念,通過分析,認(rèn)清事物內(nèi)部與外部的聯(lián)系,把握各個物理量之間的關(guān)系,找到解決物理問題的最佳方案。
在力學(xué)復(fù)習(xí)的時候,應(yīng)該結(jié)合平時的解題訓(xùn)練進(jìn)一步小結(jié)、優(yōu)化力學(xué)解題的思路,具體做法如下:對于涉及因素比較多的、設(shè)置的情境又很復(fù)雜的物理問題,首先要從整體出發(fā),統(tǒng)領(lǐng)全局,把握解題方向。其次,對各個局部進(jìn)行分析:應(yīng)該分幾個過程討論?每個過程涉及的問題有哪些?這些因素的內(nèi)在聯(lián)系與外界作用情況又是怎樣的?用什么物理規(guī)律進(jìn)行討論才合適?最后,要把各個局部問題再有機(jī)地聯(lián)系起來,從而把握整體,得到最佳的解決問題的方案。
總之,在物理教學(xué)中,要幫助學(xué)生建立知識體系,讓學(xué)生學(xué)會用整體的觀念審視問題,解決物理問題,在力學(xué)復(fù)習(xí)的時候,特別要引導(dǎo)學(xué)生利用整體的觀念分析問題,解決問題,這樣才能取得顯著的教學(xué)效果。只有用整體的觀念進(jìn)行教學(xué),才能培養(yǎng)出時代需要的具有創(chuàng)新能力的人才。
參考文獻(xiàn):
?。?]孫威立,楊祖念.物理教學(xué)實施指南.華中師范大學(xué)出版社,2003.
[2]物理課程標(biāo)準(zhǔn).北京師范大學(xué)出版社,2001,(7).
?。?]陸光中,葉延鎡.現(xiàn)代人應(yīng)有的思維方式.南京:江蘇科技出版社,1993.