王明德
“物理難,難于上青天”,是很多學(xué)生在學(xué)習(xí)物理過程中經(jīng)常發(fā)出的呼聲.而其中的物理習(xí)題課,更是容易給學(xué)生諸如“聽天書”般枯燥乏味,影響學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣,傷害了學(xué)習(xí)物理的主動性和積極性.
傳統(tǒng)物理習(xí)題課中,有兩類現(xiàn)象較為突出:1. 題海戰(zhàn)術(shù).為了應(yīng)付各種考試,學(xué)生往往在一個時間段內(nèi)受訓(xùn)大量的散題,即一個個孤立的題,題與題之間沒有協(xié)同起來,沒有形成一個教學(xué)目標(biāo).2.解題教學(xué)條文化:教師上習(xí)題課時直接給出解題方法,題型分類細(xì)而全,對不同類型的題目,都給出明確的用語言文字表達(dá)的解題方法、步驟、思路,讓學(xué)生套用.
這兩種教學(xué)現(xiàn)象導(dǎo)致學(xué)生對物理習(xí)題“一聽就懂,一做就錯,再做再錯”. 表面上高效的教學(xué)方法,實(shí)則加重了學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān),不利于學(xué)生加深對知識的理解,學(xué)生思維能力受到抑制.一旦題目有所變化,學(xué)生就會束手無策,久而久之,學(xué)生做題積極性大打折扣,直接影響學(xué)習(xí)物理的興趣.下面結(jié)合自己的課堂教學(xué)實(shí)踐,談?wù)勗谖锢砹?xí)題課堂中,如何切實(shí)有效的鍛煉學(xué)生做題能力,培養(yǎng)學(xué)生做題興趣.
一、巧變善拓,用好母題
“某種題型、某種題目”的具有代表性的問題稱之為“母題”.母題可分為三類.第一類為基礎(chǔ)性的母題:即各章節(jié)教材后所配的練習(xí)題目.主要是促進(jìn)基本概念、基本規(guī)律的記憶理解的訓(xùn)練題目,強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)性和對問題的擴(kuò)展性.第二類為主干性的母題:是最為主要的一類,主要綜合大的基本規(guī)律或者典型的物理過程.如力學(xué)綜合,電學(xué)綜合等等問題,能使知識體系間的聯(lián)系、物理量間的聯(lián)系、物理過程間的聯(lián)系更加清晰,從而使分析問題、知識系統(tǒng)、遷移、組合、解決問題的能力得以充分提高.第三類為新穎性母題:它主要體現(xiàn)在知識向外結(jié)合和擴(kuò)展的跨學(xué)科問題.如生物和磁、感應(yīng)器與自動化、航天技術(shù)、天文知識等等.
通過對教材原題、經(jīng)典老題、自創(chuàng)題、高考原題等的分析歸納整理篩選,可以得到一個能滿足學(xué)生練題、教師備課需求的母題庫,并用以構(gòu)建“經(jīng)典模型”,運(yùn)用“一題多變”等練習(xí)方式使學(xué)生思維具有變通性、流暢性、嚴(yán)密性、概括性.
(1)一題多變,使思維具有變通性
思維的變通性指擺脫定勢的消極影響,能夠隨機(jī)應(yīng)變,舉一反三,觸類旁通.在母題基礎(chǔ)上,通過變換題設(shè)條件、變換物理情景等手段,達(dá)到做一題同一類的目的,有助于使思維具有變通性.
案例1如圖所示,水平傳送帶以5m/s的恒定速度運(yùn)動,傳送帶長s=7.5m,今在其左端A將一工件輕輕放在上面,工件被帶動,傳送到右端B,已知工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,試求:工件經(jīng)多少時間由傳送帶左端A運(yùn)動到右端B?(g=10m/s2)
變式一:若傳送帶長s=2.5m
變式二:若工件以對地速度v0=5m/s滑上傳送帶
變式三:若工件以速度v0=7m/s滑上傳送帶
變式四:若工件以v0=3m/s速度滑上傳送帶
變式五:若傳送帶與水平面間傾角θ=37°,如圖所示,其他條件不變,那么工件由A滑到B時間為多少呢?
變式六:當(dāng)傳送帶以5m/s速度向上運(yùn)動時,與水平面間傾角θ=37°
變式七:本題若求工件在傳送帶上滑過的痕跡長L是多少?
(2)一題多解,使思維具有流暢性
思維的流暢性指思維靈敏迅速、暢通無阻并能在短時間內(nèi)提出眾多的解答方案.解物理題過程中,可以通過“一題多解”訓(xùn)練拓寬自己的思路,在遇到新的問題時能順利挖掘出物理量間的相互關(guān)系和物理規(guī)律間的內(nèi)在聯(lián)系,培養(yǎng)求異思維,使自己的思維具有流暢性.
案例2如圖所示:一重力為G的球用長為R的不可伸長的細(xì)線掛在光滑的墻壁上,求墻的支持力和繩的拉力.
方法1正交分解法
Ty=GTx=N
N=Gtgθ=R3RG=33G
T=Gcosθ=233G
方法2相似三角形法物體在三個共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài),則表示這三個力的有向線段必定構(gòu)成首尾相連的封閉三角形.
ΔABO∽ΔDCO,有ABDC=AODO=BOCO
GAB=NBO=TAON=33GT=233G
方法3拉密定理(正弦定理):物體在三個共點(diǎn)力作用下處于平衡狀態(tài),則表示這三個力的有向線段必定構(gòu)成首尾相連的封閉三角形,由正弦定理asinA=bsinB=csinC可知, Tsinθ3=Nsinθ1=Gsinθ2.
由三角形關(guān)系可知θ1=150°,θ2=120°,θ3=90°
所以T=233GN=33G.
(3)一題多問,使思維具有嚴(yán)密性
思維的嚴(yán)密性,主要表現(xiàn)在通過細(xì)致縝密的分析,從錯綜復(fù)雜的聯(lián)系中認(rèn)識事物的本質(zhì),在題目解完后再通過“一題多問”,讓自己考慮問題更加全面細(xì)致,使自己的思維具有嚴(yán)密性.
(4)多題歸一,使思維具有概括性
思維的概括性是指思維能夠反映一類事物的共同的本質(zhì)的特征以及事物之間的本質(zhì)聯(lián)系和規(guī)律.許多物理習(xí)題具有物理過程、規(guī)律和性質(zhì)類似的問題,它們之間只有量的差異而無質(zhì)的區(qū)別,做過一定量的習(xí)題后進(jìn)行反思,通過“多題歸一”,進(jìn)行有的放矢地精解,可以使思維具有概括性.
為了扭轉(zhuǎn)題海戰(zhàn)術(shù)、解題教學(xué)條文化的不良局面,在母題活用的基礎(chǔ)上,要重新確立學(xué)生在解題中的主體地位,讓學(xué)生從基本概念、基本規(guī)律出發(fā)分析問題,總結(jié)基本規(guī)律的應(yīng)用方法,形成自己的解題策略,形成一般的思維方式.歸納如下.
二、廣征博引,開發(fā)趣題
傳統(tǒng)的物理習(xí)題課課堂上往往比較枯燥、乏味,學(xué)生很難提起興趣,如果教師能在習(xí)題課上有意識的設(shè)置一些能激發(fā)學(xué)生興趣的“趣題”,將有效實(shí)現(xiàn)三維目標(biāo)的達(dá)成,促進(jìn)物理習(xí)題課的趣味性,增加學(xué)生作為習(xí)題課主體的參與度.
(1)以最新的科學(xué)技術(shù)為題源
案例32011年9月29日我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射了我國第一個目標(biāo)飛行器“天宮一號”.天宮一號的重量有8噸,類似于一個小型空間實(shí)驗(yàn)站,在發(fā)射天宮一號之后的兩年中,中國相繼發(fā)射神舟8、9、10號飛船,分別與天宮一號實(shí)現(xiàn)對接.若天宮一號 繞地球做勻速圓周運(yùn)動的速度為28000km/h,地球同步衛(wèi)星在 軌道上的繞行速度約為3.1km/s,根據(jù)以上信息可知().
A.天宮一號繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的周期比地球自轉(zhuǎn)周期長
B.天宮一號繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的角速度比地球自轉(zhuǎn)角速度大
C.天宮一號比地球同步衛(wèi)星向心加速度小
D.發(fā)射天宮一號比發(fā)射同步地球衛(wèi)星需要的能量大
(2)以最新新聞報(bào)道等生活實(shí)例為題源
案例4在平拋運(yùn)動中,有一道以掐掉平拋運(yùn)動的拋出位置為情景命題,形成“無頭”迷案,需要應(yīng)用“推論”破解.
“無頭迷案,推論破解”.在研究平拋運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)中,用一張印有小方格的紙記錄軌跡,小方格的邊長L=1.25cm,若小球在平拋運(yùn)動中的幾個位置如下圖中的a、b、c、d所示,則小球的初速度的計(jì)算公式為v0=,(用L、g表示),其值是(取g=9.8m/s2).
三、事半功倍,反思錯題
做題過程中,出現(xiàn)錯解的情況是最為平常的情況,有時候甚至是一些低級錯誤,而對待錯解,學(xué)生往往在教師進(jìn)行講解后就不了了之,并未認(rèn)真對待.讓·皮亞杰認(rèn)為,讓學(xué)生犯些錯誤是應(yīng)該的,因?yàn)閷W(xué)習(xí)本身就是一種通過反復(fù)思考招致錯誤的緣由、逐漸消除錯誤的過程.學(xué)生學(xué)習(xí)中必然會犯錯誤,既然學(xué)生犯錯誤是一種普遍且無法回避的事實(shí),教師就應(yīng)該理性地對待錯解,去主動探知出錯的原因,深層次地去挖掘錯解的教學(xué)功能,真正實(shí)現(xiàn)“錯中得益”.
對待錯解,我們可以從幾個方面進(jìn)行考慮:錯在哪,為什么錯,應(yīng)該怎么做,有沒別的解法.在此基礎(chǔ)上,建立錯題集,并定期翻閱,充分挖掘錯題的價(jià)值,通過錯題辯概念,悟方法,學(xué)審題.
(1)通過錯題辯概念
案例5:一臺小型發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動勢隨時間變化的正弦規(guī)律圖象如圖甲所示.已知發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻為5.0 Ω,現(xiàn)外接一只電阻為95.0 Ω的燈泡,如圖乙所示,則( ).
A.電壓表的示數(shù)為220 V
B.電路中的電流方向每秒鐘改變50次
C.燈泡實(shí)際消耗的功率為484 W
D.發(fā)電機(jī)線圈內(nèi)阻每秒鐘產(chǎn)生的焦耳熱為24.2 J
錯誤解法選A
錯誤原因不能正確分辨電源電動勢和路端電壓這兩個概念
正確解法電壓表示數(shù)為燈泡兩端電壓的有效值,由圖象知電動勢的最大值Em=2202V,有效值E=220 V,燈泡兩端電壓U=RER+r=209 V
(2)通過錯題悟方法
案例6:某水電站,用總電阻為2.5 Ω的輸電線輸電給500 km外的用戶,其輸出電功率是3×106 kW,現(xiàn)用500 kV電壓輸電,則下列說法正確的是( ).
A.輸電線上輸送的電流大小為2.0×105 A
B.輸電線上由電阻造成的損失電壓為15 kV
C.若改用5 kV電壓輸電,則輸電線上損失的功率為9×108 kW
D.輸電線上損失的功率為ΔP=U2r,U為輸電電壓,r為輸電線的電阻
錯誤解法選D
錯誤原因沒有掌握求解輸電線的功率損失方法.
正確解法求解輸電線的功率損失方法,通常的求解方法是用ΔP=I2r來求,而若用ΔP=U2r來求解,則需要明確U的含義,U應(yīng)為輸電線上的電壓損失.
(3)通過錯題學(xué)審題
案例7:下表是某品牌的洗衣機(jī)相關(guān)數(shù)據(jù)
電動機(jī)名稱額定電壓頻率額定電流電動機(jī)直
流電阻電動機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)洗滌電動機(jī)220V50HZ0.5A20 1370脫水電動機(jī)220V50HZ0.8A151370(1)分別求出該洗衣機(jī)在額定電壓下工作時,洗滌電動機(jī)和脫水電動機(jī)的電功率各是多少?
錯誤解法(1)額定電壓下工作時,洗滌電動機(jī)功率為:P=I2r=0.52×20Ω=5W,脫水電動機(jī)功率為:P=I2r=0.82×15Ω=9.6W.
錯誤原因?qū)忣}不仔細(xì),沒有認(rèn)識到電動機(jī)是非純電阻電器,電功率大于熱功率,電功率不能用熱功率表達(dá)式P=I2r計(jì)算.
正確解法無論是純電阻電器還是非純電阻電器電功率都能用P=UI求解.因此,洗滌電動機(jī)功率應(yīng)為P=UI=220×0.5=110W,脫水電動機(jī)功率為P=UI=220×0.8=196W.
物理習(xí)題教學(xué)貫穿物理教學(xué)過程始終,是中學(xué)物理教學(xué)的重要環(huán)節(jié).沒有濃厚的做題興趣,沒有較強(qiáng)的做題能力,就幾乎沒有學(xué)好物理,培養(yǎng)較好物理思維能力的可能性.所以在實(shí)際的物理習(xí)題教學(xué)中,我們應(yīng)該具體而深入地對習(xí)題課堂的“三題”馬車進(jìn)行分析整合,力求每個習(xí)題都設(shè)計(jì)得恰到好處,兼具針對性、趣味性、實(shí)用性,從根本上提高習(xí)題課的質(zhì)量和效率,達(dá)到習(xí)題課的高效能.