习题教学中凸显物理情境的策略探讨

章金新

物理习题教学贯穿于整个物理教学过程的始终，是物理教学中一个重要的环节. 通过习题教学及练习，学生可以进一步深化、活化基本知识与基本技能，并能达到牢固地掌握概念，深刻地理解规律；通过习题教学和练习，教师可以随时得到有关学习情况的反馈信息，借以调整教学内容、方法和进程；特别是在当前新课标背景下，习题教学更应该也可能服务于新课程目标，促进学生创造性思维能力的发展，实现由知识到能力的质的飞跃.

但是，当前习题教学中存在着若干与新课程目标不符甚至相悖之处，比如选题只注意对知识的巩固，缺乏对知识和问题的探究和延伸；又比如只重视习题的数量，重结果， 轻过程. 特别突出的是物理习题缺乏应有的物理情境，习题的内容大多与生活实际或者科学的发展相脱离，完全是理想化的模型，这样的题目看到的是一堆数据、条件的堆砌. 很多教师在习题课教学中，忽视习题所描述的物理情境再现，忽视与实验的结合，使得学生难以清楚了解物理过程，难以准确把握事物内在的联系，从而对一些物理规律只能生搬硬套，无法灵活应用.

为此，在新课程背景下，笔者认为应该在习题教学中凸显习题物理情境并提出以下策略.

一、通过实验展示真实的物理情境，给学生提供真实的解题和进一步探究的环境

实验能够提供丰富的感性材料，变抽象为形象，可以很好地创造情境. 我们可以通过实验提出探究性的问题，也可以在习题教学中结合实验，将这些习题所依托的物理情境在课堂上设计和再现出来，让学生身临其境，动脑动手，观察思考，这有利于激发学生的学习兴趣，培养学生的探索精神和开拓性思维，养成理论联系实际，实事求是的科学素养.

例1 在饮料瓶的下方戳一个小孔，瓶中灌水，手持饮料瓶，小孔中有水喷出. 现放手让瓶自由下落，问小孔喷水情况是怎样变化的，并解释这个现象.

这样的题目如果凭空让学生回答，答案可能是五花八门的，而如果把题目的情境通过实验展示出来，则情况完全不一样了.

让一学生进行演示：发现只有少量水自孔中喷出，然后水就不再流出. 引发了思考：要让水继续流出，可采取什么措施？并试着解释其中的原因.

学生积极讨论，提出解决方案：拧开瓶盖或在瓶的上方再戳一个孔. 保持瓶中水面上方的空气压强等于大气压，这样瓶子下方孔处水的压强就大于大气压，水在内外压力差的作用下就会喷出. 然后让一学生在瓶的上方再戳一个孔，发现水能持续地喷出，验证了刚才的设计方案是正确的，同学们露出了成功的喜悦之情.

继续提问：放手让瓶子自由下落，大家先猜想喷水情况的变化. 然后实验，看哪一组同学猜想、分析得正确.

学生思考、讨论，并进行解释：瓶自由下落后，瓶和水处于完全失重状态，内外压强均是大气压强，在小孔处选取的液面所受合力为零，故水不能从瓶中流出. 接着研究竖直上抛饮料瓶，瓶子出手前、出手后，喷水的情况将如何变化？

最后用多媒体投影仪放映中国航天员在完全失重状态下的训练片断，以及乘坐“神舟”载人飞船进入太空，绕地球飞行时的几个精彩画面，增强同学们对完全失重状态的感性认识，激发大家学好科学文化知识的志趣.

通过以上结合实验进行的的习题教学，由浅入深，悬念丛生，同学们“带着兴趣，带着悬念，带着思考，带着强烈的求知欲”去学习. 在同学们的全程参与互动中，使“要我学”的外压力变成“我要学”的内动力，学生成为课堂上真正的主体，从而教师少教，学生多学、好学、会学，增强了学生的参与意识和探索精神.

例2 如图1所示，有一物体从倾斜的传送带的顶端由静止下滑，当传送带静止时，物体下滑到底端所用的时间为t1，当传送带顺时针转动时，物体下滑到底端所用的时间为t2，则（）

A. t1=t2 B. t1＜t2

C. t1＞t2 D. 无法确定

该题是一典型的动力学问题，做好物体的受力分析和运动分析后，从理论上不难推导出正确的结论是A. 但许多学生受思维定势的影响，心存疑虑，认为传送带顺时针转动足够快时，便会把物体沿着斜面“带”上去. 为此，我们设计了一个小实验，如图2所示，长木板（长约1米）倾斜放置，木板上平放一长纸带（与木板等宽，长约1.5米）. 释放物体，由静止开始下滑，随即沿木板方向抽动纸带，观察发现，无论纸带运动如何快，物体都一如既往地滑落至木板的底端，而不会被“带”上去. 至此，大家心服口服，做到了理论和实践的有机结合.

二、结合生产、生活以及科技实际，改造传统习题，还原和揭示习题鲜活的物理情境

一个好的习题就是一个科学问题. 在设计、选取习题时，应多选用有实际科技背景或以真实的物理现象为依据的问题. 实际上，中学的许多物理习题均有其深刻的物理背景，换言之，这些习题本身就是由实际的物理问题抽象出来的. 教师在习题教学中要善于把所隐含的物理背景揭示出来，赋予习题以实际背景，这样就把模型化以及与生活、生产、科技脱节的习题和活生生的实际联系起来，创设了一个具有学生所熟悉的或者感兴趣的物理背景的鲜活的问题.

1. 与实际生活相结合，赋予习题以实际的情境

例3 （2008年江苏物理高考题）抛体运动在各类体育运动项目中很常见，如乒乓球运动. 现讨论乒乓球发球问题，设球台长2L、网高h，乒乓球反弹前后水平分速度不变，竖直分速度大小不变、方向相反，且不考虑乒乓球的旋转和空气阻力（设重力加速度为g）.

（1）若球在球台边缘O点正上方高度为h1处以速度v1水平发出，落在球台的P1点（如图3实线所示），求P1点距O点的距离x；

（2）若球在O点正上方以速度v2水平发出后. 恰好在最高点时越过球网落在球台的P2点（如图3虚线所示）. 求v2的大小；

（3）若球在O点正上方水平发出后，球经反弹恰好越过球网且刚好落在对方球台边缘P3处，求发球点距O点的高度h3.

一个平抛运动的问题， 与学生感兴趣又熟悉的乒乓球运动联系起来，由于赋予了实际背景， 物理知识被活化了， 抽象的平抛规律与活生生的生活一下子贴近了，在解决实际问题的过程中培养了学生解决实际问题的能力，同时又让他们切实地感受到了学习物理知识的必要性.

2. 寻找前沿物理与基础物理的结合点，选编具有物理前沿背景的习题

物理学的前沿发展蕴涵最高深的物理知识，但也可以在这些发展中找到基础物理知识应用的结合点，如果能够把这些结合之处编写成习题，无疑是鲜活的，定能体现习题的时代感，也能充分地体现物理知识的应用价值.

例4 2007年11月5日，“嫦娥一号”探月卫星沿地月转移轨道直奔月球，在距月球表面200km的P点进行第一次“刹车制动”后被月球捕获，进入椭圆轨道Ⅰ绕月飞行，如图4所示. 之后，卫星在P点又经过两次“刹车制动”，最后在距月球表面200km的圆形轨道Ⅲ上绕月球做匀速圆周运动. 对此，下列说法正确的是（）

A． 由于“刹车制动”，卫星在轨道Ⅲ上运动周期比在轨道Ⅰ上长

B． 虽然“刹车制动”，但卫星在轨道Ⅲ上运动周期比在轨道Ⅰ上短

C. 卫星在轨道Ⅲ上运动的速度比沿轨道Ⅰ运动到P点（尚未制动）时的速度更接近月球的第一宇宙速度

D． 卫星在轨道Ⅲ上运动的加速度小于沿轨道Ⅰ运动到P点（尚未制动）时的加速度

这个例题实际上就是我们在“万有引力”一章经常涉及的飞船变轨的问题，但这道例题却向我们展现了最新科技动态，激发了学生对新技术应用的兴趣和对知识的求知欲. 新技术广泛应用于当前的生产、生活中，又促进了人类的文明进步，这类习题，不但拓宽了学生的知识面，还使学生有振兴中华的使命感与责任感，有将科学服务于人类的意识.

这样与现代高科技有关的问题在近年高考试题中出现了许多，[1]这实际上也为我们编选习题提供了启示，指出了方向.

三、把习题回归原始问题，创设真实的物理情境

物理中的许多习题本身是从实际问题中抽象出来，忽略了许多次要因素，或者为了适应中学生知识、能力的水平做了许多近似的加工后编写而成的. 对于这些题目不妨将它们还原到其原型，即原始的物理问题. 所谓的原始物理问题是自然界及生活、生产中客观存在且未被加工的物理问题，是对生活中物理现象的描述，保持着生活中物理现象的“原汁原味”. 而物理习题则是从实际问题中经过分解、简化、抽象，经过人工加工出来的练习作业. 两者的关系如图5所示. [2]

如果能将图5的过程先逆转，即先将习题还原到原始的物理问题，通过让学生看看真实的实际问题是怎样的，再一步一步地把问题简化到学生能够解决的程度. 这样做一方面看到了问题的物理背景，看到了物理现象真实而鲜活的一面，而不再是与物理现象相脱离的“小球”“斜面”“光线”“无摩擦”等一些理想化的模型和条件；另一方面在对原始的物理问题简化到学生能够应用所学知识解决的过程中，学会从实际问题建模的能力，提高物理思维能力、想象能力，学会应用物理知识和科学方法解决问题的能力.

例如质点自由下落的运动. 实际的物体下落的情况怎样？怎样过渡到自由下落的情况的？没有阻力吗，显然不是，那么有阻力的情况是怎样运动的？阻力与速度的关系是怎样的，是与速度的一次方还是二次方成正比？如果是与一次方成正比则可以在高中知识范围内得到解决，如果更复杂一点，可能就要应用信息技术，利用计算机来解决问题，以回避高中生数学知识的不足，实际上这也是信息技术与课程整合的意义所在. 通过这样的还原，清晰地展示了自由下落的原型，看到了真实的物体运动是怎样抽象到理想化模型的过程，从而也在这过程中学会了理想化模型建立的方法和程序.

总之，在习题教学中注重物理习题的物理过程体验和凸显物理习题的物理情境，使物理习题真实化、生活化，有效地激发了学生探究习题的兴趣，也有效地提高学生解决实际问题的能力，使学生领略到物理学“森林”的美妙与和谐.

参考文献：

[1] 张庆枝.让物理学的现代成果融入中学物理教学中[J]. 物理教师，2006（7）.

[2] 付兴锋. 运用原始物理问题培养中学生物理能力的研究[J]. 物理教学探讨，2006（11）.