張惠娟

物理教學(xué)中一些的定量計(jì)算，物理教師很多都通過計(jì)算告訴學(xué)生正確答案是什么？錯(cuò)在何處？但是對(duì)定性分析的問題，尤其是教師認(rèn)為簡單的定性的物理問題，教師在課堂上往往只告訴學(xué)生正確答案是什么，只講是什么，不講為什么，只講那個(gè)是對(duì)的，不分析為何錯(cuò)，錯(cuò)在哪里.忽略分析學(xué)生認(rèn)知錯(cuò)誤錯(cuò)在何處，會(huì)讓學(xué)生知其然不知其所以然，對(duì)問題本質(zhì)理解不透徹，遇到類似問題不能融匯貫通.尤其是學(xué)生有錯(cuò)誤前概念時(shí)，只有深入分析學(xué)生的錯(cuò)誤，才能徹底解決學(xué)生心中的疑惑，才能讓學(xué)生糾正錯(cuò)誤前概念，從而正確構(gòu)建物理知識(shí).

三步法深入分為如下三步：第一步：先創(chuàng)設(shè)情景，用問題引導(dǎo)學(xué)生思考，產(chǎn)生認(rèn)知沖突，讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)自己的錯(cuò)誤；第二步：用物理知識(shí)分析學(xué)生的疑問；第三步：建立正確的認(rèn)識(shí).下面結(jié)合兩個(gè)具體的案例進(jìn)行分析.

案例1 慣性概念的理解

到了高中學(xué)生知道：質(zhì)量是慣性大小的量度，質(zhì)量越大慣性越大，慣性與其它因素?zé)o關(guān).學(xué)生能對(duì)“同一汽車在同一路面上行駛初速度越大停下來的時(shí)間越長，滑行的距離越遠(yuǎn)，所以初速度越大慣性越大”做出正確判斷.但是當(dāng)遇到“跑跳運(yùn)動(dòng)員助跑是為了增大自己的慣性，以便自己跳的更遠(yuǎn)”和“坐在小汽車前排的乘客系上安全帶是為了增加慣性，減少汽車發(fā)生碰撞時(shí)對(duì)乘客的傷害”時(shí)，學(xué)生錯(cuò)誤率非常高.

學(xué)生之所以出錯(cuò)有三個(gè)重要的原因：一是，前面所敘述的情景與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)很吻合，看到這樣的選項(xiàng)時(shí)學(xué)生根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)作出判斷，而沒有用物理知識(shí)來分析實(shí)際問題；二是，教師雖然給學(xué)生多次強(qiáng)調(diào)“質(zhì)量是慣性大小的量度，質(zhì)量越大慣性越大，慣性與其它因素?zé)o關(guān)”，也給學(xué)生糾正過類似錯(cuò)誤，但是由于沒有深入分析學(xué)生的錯(cuò)誤，導(dǎo)致學(xué)生不明白自己錯(cuò)在哪里，甚至知道正確選項(xiàng)，但是不明白錯(cuò)誤選項(xiàng)錯(cuò)在哪里；三是，學(xué)生理解“質(zhì)量越大慣性越大”，但是對(duì)“慣性越大，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變?cè)嚼щy”理解不深刻.

要糾正學(xué)生錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)僅僅是強(qiáng)調(diào)“慣性只與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大慣性越大”，所以助跑和系上安全帶都不能改變?nèi)说馁|(zhì)量，也不能改變?nèi)说膽T性，學(xué)生還是不能很好地理解為何錯(cuò)誤.尤其是助跑可以讓運(yùn)動(dòng)員跳的更遠(yuǎn)，系上安全帶可以保護(hù)乘客這是不爭的事實(shí).在這里教師需要引導(dǎo)學(xué)生深入分析學(xué)生錯(cuò)在哪里，分析為何助跑可以跳的更遠(yuǎn)，跳的遠(yuǎn)與慣性有無關(guān)系，系上安全帶為何能保護(hù)乘客，保護(hù)乘客與慣性之間存在什么關(guān)系.

第一步，問題引導(dǎo)反思.（1）慣性與什么因素有關(guān)？（2）運(yùn)動(dòng)員助跑如果是為了增大自己的慣性，那么運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量是否發(fā)生變化？（3）實(shí)際生活中助跑時(shí)運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量會(huì)增加嗎？通過這幾個(gè)問題學(xué)生可以發(fā)現(xiàn)自己的觀點(diǎn)存在矛盾，是錯(cuò)誤的.助跑不會(huì)改變運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量，因而不可能改變運(yùn)動(dòng)員慣性的大小.同理，系上安全帶也不能改變乘客的質(zhì)量，故不能改變乘客的慣性.

第二步，應(yīng)用物理知識(shí)分析學(xué)生的疑問.運(yùn)動(dòng)員助跑為何可以跳的更遠(yuǎn)？為了計(jì)算簡單，可把運(yùn)動(dòng)員起跳后在空中的運(yùn)動(dòng)看成是斜拋運(yùn)動(dòng)的模型.設(shè)起跳速度v0與水平方向的夾角為θ，水平射程為x=v20sin2θg助跑可以讓運(yùn)動(dòng)員獲得更大的初速度v0，在θ一定的情況下，v0越大水平射程越大，跳的越遠(yuǎn).由x=v20sin2θg可知運(yùn)動(dòng)員跳的遠(yuǎn)近跟物體的質(zhì)量無關(guān)，故而與慣性大小無關(guān).而乘客系上安全帶后，在發(fā)生碰撞的瞬間收緊安全帶松弛部分，減少乘客向前的位移，減少乘客碰撞的速度，增大作用時(shí)間.由動(dòng)量定理可知，-Ft=0-mv0由于安全帶的作用減少人乘客二次碰撞的速度v0，增大碰撞接觸的時(shí)間t，所以碰撞的作用力F減小，從而起到了保護(hù)乘客的作用.

第三步，深入理解慣性.學(xué)生對(duì)“慣性越大的物體要改變其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變?cè)嚼щy”理解不是很到位，有必要深入分析.運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變，其實(shí)就是運(yùn)動(dòng)物體速度改變.在時(shí)間相同，速度的改變量一樣時(shí)，由加速度定義式知質(zhì)量不同的兩個(gè)物體加速度一樣，由牛頓第二定律F=ma可知：要產(chǎn)生相同的加速度，質(zhì)量越大的物體需要更大的力.

案例2 牛頓第三定律的應(yīng)用

牛頓第三定律闡明：“作用力與反作用力總是大小相等、方向相反、作用在一條直線上”.我們想當(dāng)然的認(rèn)為這一定律的應(yīng)用比較簡單，學(xué)生不應(yīng)該存在問題.其實(shí)有經(jīng)驗(yàn)的教師都知道，牛頓第三定律的應(yīng)用，學(xué)生的表現(xiàn)往往低于我們的預(yù)期，甚至與我們的預(yù)期有不小的差距.例如學(xué)生當(dāng)遇到如下問題時(shí)還是有不少疑惑.

例題 以下說法正確的是

A.馬拉車在水平面上運(yùn)動(dòng)，若加速前進(jìn)時(shí)，馬向前拉車的力大于車向后拉馬的力

B.馬拉車在水平面上運(yùn)動(dòng)，只有勻速前進(jìn)時(shí)馬向前拉車和車向后拉馬的力大小才相等

C.馬拉車在水平面上運(yùn)動(dòng)，馬拉車無論加速還是勻速前進(jìn)，馬向前拉車的力都等于車向后拉馬的力

D.人走在沼澤地上容易下陷，下陷過程看成先加速后勻速，則人對(duì)沼澤地的壓力先大于后等于沼澤地對(duì)人的支持力

有不少同學(xué)認(rèn)為：車加速前進(jìn)時(shí)馬拉車的力大于車?yán)R的力，只有勻速前進(jìn)時(shí)這兩個(gè)力才會(huì)力相等；人走在沼澤地上加速下陷時(shí)人對(duì)沼澤地的壓力大于沼澤地對(duì)人的支持力，勻速下陷時(shí)二者相等.造成這樣的錯(cuò)誤有三個(gè)重要原因：一是，學(xué)生沒有理解作用力與反作用力的關(guān)系，沒有分辨清楚一對(duì)平衡力與一對(duì)作用力與反作用力；二是，學(xué)生受力分析存在問題，受力分析思路混亂，把一對(duì)作用力與反作用都看成是車或者人受到的，殊不知畫受力分析圖時(shí)只要分析物體作為受力物體的力；三是，學(xué)生受到日常生活經(jīng)驗(yàn)的困擾，想當(dāng)然認(rèn)為車加速向前所以馬向前拉車的力大于車向后拉馬的力，人加速下陷所以向下的壓力大于人受到的向上的支持力.

對(duì)學(xué)生錯(cuò)誤的糾正按照三步驟進(jìn)行：

第一步，設(shè)置問題，引導(dǎo)學(xué)生反思，產(chǎn)生認(rèn)知沖突.以馬拉車為例，可以設(shè)置如下幾個(gè)問題：（1）馬拉車的力施力物體是誰？受力物體是誰？（2）車?yán)R的力施力物體和受力物體分別是誰？（3）馬拉車的力與車?yán)R的力作用在幾個(gè)物體上？（4）馬拉車的力與車?yán)R的力是什么關(guān)系？滿足什么規(guī)律？（5）馬拉車加速前進(jìn)時(shí)，馬拉車的力與車?yán)R的力什么關(guān)系？（5）車受到幾個(gè)力的作用？分別是？通過對(duì)這幾個(gè)問題的思考學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)自己的錯(cuò)誤，逐漸明白：無論車做什么運(yùn)動(dòng)二者受到力總是相等.

第二步，分析學(xué)生的疑問.有同學(xué)想不明白車?yán)R的力與馬拉車的力相等為何車能加速前進(jìn).在這里選車為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，水平方向車受到的力有馬對(duì)車的拉力和地面給車摩擦力.若車勻速前進(jìn)時(shí)，馬拉車的力與摩擦力是一對(duì)平衡力，二者大小相等；若車加速前進(jìn)時(shí)，馬拉車的力大于摩擦力.

第三步，加深對(duì)牛頓第三定律的理解.同上述第一、第二步對(duì)學(xué)生的疑問進(jìn)行深入分析解釋之后，為了加深學(xué)生對(duì)牛頓第三定律的理解有必要以上述例子為例對(duì)研究對(duì)象涉及的一對(duì)作用力與反作用力和一對(duì)平衡力進(jìn)行比較鑒別，深化學(xué)生對(duì)牛頓第三定律的理解，也培養(yǎng)學(xué)生“選取研究對(duì)象、受力分析、判斷運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”的良好習(xí)慣.

總之，在物理教學(xué)中對(duì)一些定性的物理問題，教師也要深入分析學(xué)生的錯(cuò)因，才能幫助學(xué)生正確構(gòu)建物理知識(shí)，否則學(xué)生知其然不知其所以然，對(duì)物理知識(shí)理解不透徹，不會(huì)靈活應(yīng)用，容易忘記.有了有效糾正學(xué)生的錯(cuò)誤前概念，先引導(dǎo)思考產(chǎn)生認(rèn)知沖突，接著分析疑問，最后建立正確的認(rèn)識(shí)的三步法來糾正學(xué)生錯(cuò)誤，加深學(xué)生影響.