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试论提高讲评课实效的策略问题

2010-07-24顾建元张存国

物理教师 2010年3期
关键词:水平面势能斜面

顾建元 张存国

(1.苏州工业园区教研室,江苏苏州 215021; 2.苏州大学附属中学,江苏苏州 215021)

讲评课是物理复习中的常见课型,对学生而言,具有知识补缺、学法指导、提高素养、发展思维等功能.然而,目前讲评课的现状不容乐观,存在诸多问题.例如,教师在不了解学生答题情况下实施讲评,针对性不强;就题论题现象较为普遍,不能针对学生错误有效剖析,有效性不够;不以学生为本,学生参与评析不够,主体性不突出;批评责怪学生,挫伤学生积极性,缺乏激励性;没有巩固环节,缺少后续性.因此,如何提高讲评课的实效,值得我们不断思考与探索.

1 讲评课准备策略

1.1 策略1:把握学生情况

把握学生情况是教师上好讲评课的前提,教师首先应做好批改、统计、剖析等环节.批改是教师掌握学生答题情况的主要手段,不经批改就无法准确把握学生情况,后续的讲评就往往是盲目的,也无法使讲评具有针对性.统计是指教师在批改时统计学生的答题错误率,没有统计就不可能很好地把握讲评内容的重点.剖析是指对学生的典型错误进行认真分析,它是找准学生错误根源的有效途径,离开了剖析,不可能产生好的讲评设计.

1.2 策略2:讲评设计

讲评设计是教师上好讲评课的关键,应关注讲评目标、讲评内容、情境创设、学生活动、方法策略以及巩固练习等方面.没有讲评设计,不可能有好的讲评效果.教师为完成任务而实施讲评,导致逐题讲评、就题论题习以为常.教师讲、学生听,学生始终处于被动消极状态,如果教师立足于自己的思维角度分析问题,其结果必然是学生“似懂非懂、一做就错”.

2 讲评课实施策略

这里以一节高三复习讲评课为案例,谈谈讲评过程的实施策略.

2.1 策略3:针对错因,创设情景

图1

例1.现利用如图1所示的装置,探究物体的加速度与合外力、质量的关系,其中NQ是水平桌面,PQ是一端带有滑轮的长木板,1、2是固定在木板上的两个光电门(图中与之连接的两个光电计时器没有画出).小车上固定着用于挡光的窄片K,测得其宽度为d,让小车从木板的顶端滑下,与光电门各自连接的计时器显示窄片K的挡光时间分别为t1和t2.

(1)该实验中,在改变小车的质量 M或沙桶的总质量m时,保持 M≫m,这样做的目的是________.

(2)为了计算小车的加速度,除了测量 d、t1和 t2外,还需要测量________,若上述测得量用 x表示,则计算小车加速度的表达式为a=_______.

说明:第(1)问错误率较高,应作为本题讲评的重点,典型错误为“减小实验误差”或“减小沙桶质量的影响”.在评析过程中,我们针对学生的错误创设了如下几个情景.

情景1:如图 2(a)所示,小车在满足什么条件下能沿斜面匀速下滑?

情景2:如图2(b)所示,小车通过细绳加挂质量为 m的物体后,小车的加速度a为多大?当满足 M≫m时,绳子的拉力 T又为多大?

图2

小结:教师针对学生的错误有效地创设情景,不仅可以让学生找到错误的根源,而且还有利于促进学生把握问题的物理本质.第(1)问的错误表现,是混淆了实验中的平衡摩擦力.情景1是针对学生的错误而创设,目的在于让学生回顾平衡摩擦力在物理实验中的作用.情景2是指向问题本质,旨在让学生通过分析理解实验中保持 M≫m之目的.

2.2 策略4:有效分割,化难为易

例2.如图3所示的木板由倾斜部分和水平部分组成,两部分之间由一段圆弧面相连接.在木板中间有位于竖直面内的光滑圆槽轨道,斜面倾角为θ.现有10个质量均为m、半径均为 r的均匀刚性球,在施加于1号球的水平力F的作用下均处于静止,F与圆槽在同一竖直面内,此时1号球的球心距它在水平槽运动时的球心高度差为 h.现撤去F使小球开始运动,直到所有小球都运动到水平槽内.已知重力加速度为 g.试求:

(1)水平外力F的大小;

(2)1号球刚运动到水平槽时的速度;

(3)整个运动过程中,2号球对1号球所做的功.

图3

说明:本题中学生的错误主要在于第(3)问,表现为没有把握小球整个运动过程,致使解题无从下手、不知所措.评析时,我们创设了如下几个问题情景.

问题1:如图4(a)所示,单个小球1从斜面 h高处无摩擦地滑下,滑至水平面时的速度 v1多大?

问题2:如图4(b)所示,单个小球2从斜面的h2(h+2rsinθ)高处无摩擦地滑下,滑至水平面时速度 v2多大?

问题3:如图4(c)所示,小球1和2靠一起同时从斜面上无摩擦地滑下.

图4

(1)在斜面滑行过程中,小球2对1是否做功?

(2)在小球2滑至水平面上后,小球2对1是否做功?

学生:在斜面上滑行的过程中,小球1和2都做加速度为gsinθ的匀加速直线运动,在此过程中小球2对1不做功.当小球2滑至水平面时,由于 v2>v1,此时2对1做功,直至趋于共同速度v3.由机械能守恒定律得mgh+由此可求出 v3.根据动能定理得由此可求出小球2对 1所做的功W.

问题4:当10个小球一起从斜面上滑下,直到所有小球都运动到水平槽内,那么如何表示2对1所做的功?(以前3问为基础,第4问便迎刃而解了)

2.3 策略5:呈现错解,引导自纠

例3.如图5所示,空间存在水平向右的匀强电场,在虚线MN的右侧有垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场,质量为 m、带电荷量为+q的小颗粒自A点由静止开始运动,刚好沿直线运动至光滑绝缘水平面的 C点,与水平面碰撞的瞬间小颗粒的竖直分速度立即减为零,而水平分速度不变,小颗粒运动至D刚好离开水平面,然后沿图示中的曲线DP轨迹运动,而 AC与水平面夹角α=30°.已知重力加速度为 g,试求:

(1)匀强电场的场强E;

(2)AD之间的水平距离d;

(3)已知小颗粒在轨迹DP上某处的最大速度为vm,该处轨迹的曲率半径是距水平面高度的k倍,则该处的高度为多大?

说明:学生的典型错误是对第(3)问中达到最大速度时受力条件的判断.在评析过程中,我们采取了呈现错解、引导自纠的策略.

典型错解:当小颗粒在 DP某点处,满足 f洛=时,速度达到最大值 vm.

图5

图6

学生自纠:小颗粒受力情况如图6所示,此时小颗粒做曲线运动,不满足平衡条件,这是错解之所在.小颗粒达最大速度值 vm的条件,由向心力公式可得

小结:教师呈现典型的错解,以此引导学生自己纠正,旨在激发学生的学习状态,培养学生自主分析和判断实际问题的能力.

对照组接受常规产后护理,包括母乳喂养知识、乳房热敷、护士床旁指导正确喂养方式、心理支持等。观察组在对照组基础上使用射频电疗,产妇取仰卧位,进行双侧乳房局部清洁,治疗片置于纱布上,贴紧乳房四周,以外用固定带加压,再根据产妇耐受程度调节治疗强度,从0Hz开始,逐渐增加至产妇可耐受强度,持续15~25min,1次/d。剖宫产后次日开始,直至出院当天。

2.4 策略6:对比分析,引导选择

例4.如图7所示,光滑金属导体 ab和cd水平固定,相交于 O点并接触良好,∠aoc=60°.一根轻弹簧一端固定,另一端连接质量为 m的导体棒ef,ef与ab和cd接触良好.弹簧的轴线与∠bod平分线重合.虚线MN是磁感应强度大小为B、方向垂直纸面向里匀强磁场的边界线,距 O点距离为L.ab、cd、ef单位长度的电阻均为r.现将弹簧压缩,当 t=0时,使 ef从距磁场边界处由静止释放,进入磁场后刚好做匀速运动,当ef到达O点时,弹簧刚好恢复原长,并与导体棒ef分离.已知弹簧形变量为 x时,弹性势能为为弹簧的劲度系数.不计感应电流之间的相互作用.

(1)证明:导体棒在磁场中做匀速运动时,电流的大小保持不变;

(2)求导体棒在磁场中做匀速运动的速度大小v0和弹簧的劲度系数k;

(3)求导体棒最终停止位置距O点的距离.

图7

说明:学生的错误主要是在第(2)问,即在运用能量守恒观点列式时,末状态选择不当.评析时,分别以 MN和O处为末状态,用能量守恒观点写出表达式,通过对比让学生做出合理的选择.

学生:以 MN处为末状态,则由能量守恒得

以O处为末状态,则由能量守恒得

由于安培力是变力,求变力做功相对复杂.通过对比,选择以MN为末状态较为合理,设弹簧的形变量为 x,根据平衡条件得

联立(1)、(2)式即可正确求解.

小结:同一个问题往往有不同的解题思路或方向,但难易程度往往是不同的,有的简单明了、省时高效,有的繁难费时甚至徒劳无功.在评析时,我们引导学生以末状态的选择为切入点,让他们通过对比分析,从而自己做出正确的选择.

2.5 策略7:构建模型,类比分析

例5.人造地球卫星绕地球旋转时,既具有动能又具有引力势能(引力势能实际上是卫星和地球共有的,简略地说此势能是人造卫星具有的).设地球质量为 M,以卫星离地无限远处时的引力势能为零,则质量为 m的人造卫星在距离地心r处的引力势能为为万有引力常量).

(1)证明:在大气层外任一轨道绕地球做匀速圆周运动时,人造卫星所具有机械能的绝对值恰好等于其动能.

(2)当物体在地球表面的速度等于或大于某一速度时,物体就可以挣脱地球引力的束缚,成为绕太阳运动的人造卫星,这个速度叫做第二宇宙速度,用 v2表示.用R表示地球的半径,M表示地球的质量,G表示万有引力常量.写出第二宇宙速度的表达式.

(3)设第一宇宙速度为v1,证明

说明:学生在做本题的第(2)、第(3)问时普遍感到困难,能解答的学生很少,主要是对零势能以及重力势能为负值的表达式不理解.在评析过程中,我们启发诱导学生创设了如下的简捷模型.

模型:如图8所示,在水平地面上放置高度为 h的桌子,设桌面为零势能面,现给地面上的物体M以一定初速度向桌面运动,问小球正好能到达桌面的最小初速度v2?

学生:以桌面为零势能面,则由机械能守恒定律得

图8

教师:在认识该模型的基础上,将模型与问题进行类比,从而寻求解题思路.

类比:地球表面相当于模型中的地面,无穷远处相当于模型中的桌面,位于地面的物体具有重力势能-mgh,位于地表的卫星具有引力势能为.设卫星位于地表时的速度为 v2,它恰好挣脱地球引力的束缚运动至无穷远处,此时速度为零.由机械能守恒定律得0,则.由第一宇宙速度为绕地球表面运行的速度即可证明

小结:构建简单、明了的物理模型,能使抽象问题具体化、形象化,运用类比方法使学生对抽象问题能有效地把握.在评析时,我们引导学生呈现了上述物理模型,通过类比又促进了学生对引力势能表达式的进一步理解,从而使问题迎刃而解.

3 讲评后续策略

策略8:设计练习,加以巩固

通过教师精心准备、用心设计、细致评析,学生已有了一定收获,但学生离熟练掌握、灵活应用还有距离.为了使学生能举一反三、融会贯通,还需为学生精心设计与讲评内容相关的练习及时巩固,以此加深对评析试题的理解,使学生在实际应用中真正得到体验和领悟.同时,巩固练习又为学生的第2次纠错创造了条件.

总之,搞好讲评课需要教师的勤奋和智慧,需要教师的精心准备和创新设计,需要教师关注学生的知识基础和思维发展.只有这样,才能更好地发挥讲评课的教育教学功能,切实提高讲评实效,达成讲评目标.

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