高中物理习题教学的优化策略

张丹彤

(扬州市教育局教研室,江苏扬州 225007)

高中物理教学过程中,习题教学贯穿始终,是中学物理教学的重要环节之一,是教学效果反馈的重要渠道.除了专门的习题课、试卷讲评课外,新授课、实验课中也会涉及例题讲解和课后练习的讲评.在教学实践中我们感到,即使师生常年在习题中滚打,但提高学生的解题能力依然是个难题,学生在考试中还是会出现诸如容易的题做错,经常讲的题做不对,稍难一点的题不会做等现象.这种现象与平时习题教学的简单化、粗犷式、不遵循思维规律、只求数量不重质量等有着直接的关系.

要提高学生的成绩和教学效率,习题教学应该进一步优化.教师在习题教学的过程中应该加强研究,充分把握学生的成长规律,深刻领会学生的思维规律,深入研究教材,勇于创新,概括起来要做到就是“四求”.

1 求是——选择合适起点,反对一步到位

求是就是要求我们遵循规律,要遵循人的成长规律和思维规律.高中3年尽管在同一个学段,但高一学生在身体、心智等方面跟高三比还是有着明显差距的.对一个刚接触高中物理的高一学生而言,我们应该立足于培养学习兴趣和良好的习惯.新课中的例题和新课后的练习,其目的应侧重于对本课所学知识的正确理解,以突出本课内容为主,应避免选择综合性较高的题目,不应强行“一步到位”.

例如,有教师在“热力学第一定律”新课中选用某年高考题作为例题,题及分析过程如下:

图1

例1.如图1所示,绝热隔板K把绝热的气缸分隔成体积相等的两部分,K与气缸壁的接触是光滑的.两部分中分别盛有相同质量、相同温度的同种气体a和b.气体分子之间相互作用势能可忽略.现通过电热丝对气体 a加热一段时间后,a、b各自达到新的平衡

(A)a的体积增大了,压强变小了.

(B)b的温度升高了.

(C)加热后a的分子热运动比b的分子热运动更激烈.

(D)a增加的内能大于b增加的内能.

分析:(1)a加热后若体积不变则压强比b大,因而活塞向右移动.(气体定律)

(2)重新平衡后 a、b压强相等.(平衡条件)

(3)活塞对b做功导致b内能增大,b温度升高,选项(B)正确.(热力学第一定律)

(4)b温度升高、体积缩小导致 b的压强增大,选项(A)不正确.(气体定律)

(6)a的温度升高比b多,a增加的内能比b多,选项(D)正确.(内能的概念)

由上述的解析过程,可以看出:本题只有选项B涉及热力学第一定律问题,而比较难确定的问题蕴含在选项(C)、(D)中,因此学生在解决本题时的思维活动主要围绕着综合运用气体定律的知识来进行,尽管这是一道好题,但如果把它作为热力学第一定律新课后的练习题,则对学生全面理解、巩固热力学第一定律会产生较大的干扰作用.

2 求真——遵循思维规律,反对生搬硬套

求真就是要求我们在遵循规律的基础上,引导和培养学生正确的态度和科学的思维方法.大家都有这样的体会,学生在遇到陌生复杂问题时常常会搜索记忆中教师讲过或自己做过的题型,看本题和哪种类型的例题吻合,套用解答这种例题的公式,甚至直接硬套例题的结论,其思维方式是“机械模仿,简单迁移”.毫无疑问,高考题中不可能出现完全重复的题目,“机械模仿式”的思维方式不可能应对高考中不断创新的物理问题.在教学过程中,我们应该坚持“具体问题具体分析”这个真理,逐步养成学生求真务实的良好品质,在平时教学中要注意引导学生在草稿纸上画思维导图,逐步养成手、眼、脑并用的分析习惯.

图2

图3

例2.如图2,AO是橡皮绳,BO为不能伸长的细绳,A、B点固定在木板上,木板竖直放置.绳OC穿过定滑轮(摩擦不计),其下端悬吊一个砝码.此时 O点到达一定的位置.问:如果任意改变定滑轮的位置,是否还可以找到不在OC直线上的另一处,也能使结点O到达原来的地方?

解题的思维过程分解如下表所示:

通过上述思维过程的慢动作回放,我们应该体会到,解决物理问题的思维过程关键在于分析,学生掌握了正确分析的方法,距离解题成功就不远了.本题中只要BO与OC的夹角不等于90°,就一定可以找到另一处符合题意的平衡位置.

3 求变——倡导举一反三,反对就题论题

求变一方面要求教师善于从教材上的例题、习题和我们熟悉的常见问题(陈题)出发,进行有效的改造和变化,通过变化,可以从平易中变出精彩,从而提高学生的学习兴趣,激发学生的求异思维.应该说几乎所有的物理习题都可以进行改造和变化,教师充满智慧的求变并有意识地引导学生从“变”的现象中发现“不变”的本质,能够不断促进学生的有效思维,提高学生的思维品质.

改造和变化习题一般可以按照逆向反推(物理条件和所求结论之间互换)、纵向延伸(在一个相对简单问题的基础上前延后伸)、横向拓展(物理量或物理规律之间发生较为复杂的横向联系,形成综合)等方法进行.高考试题中这类问题经常出现,如测定金属导体的电阻率这样一个常规物理实验在江苏省2009年高考试卷上拓展为测定一个圆台形导体的电阻率;江苏省2010年高考试卷选择题第3题求照相机三脚架每根支架中承受的压力大小,实际上是把平时常见的平面内的力的合成与分解拓展为空间的力的合成与分解;上海市2010年高考试卷中出现的一正两负3个电荷的静电场问题是从最常见的等量同种和异种电荷的电场变化而来的,轻灵一变,题目变得更精彩,考查学生能力更有效.

4 求新——勇于创新探索,反对因循守旧

求新就是不断追求题目创新,常见的方法一般是把物理学新的发展成果作为命题背景,或者是以生产生活中的实际应用作为命题的背景并赋予新的应用,或者是在常见物理现象中选择新的视角作为命题的原则,或者创设新的物理情景并在新情景下考查学生的各种能力.求新要求我们要不断学习,关注物理学的最新发展动态;要求我们深入研究,不断在司空见惯的物理问题中寻找新视角,创设新情景,探究新发现.

2004年高考江苏卷第7题就是一条体现“新”的试题,该题以雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(νC)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖的最新成果作为命题背景,用这一即使在近代物理中也是很新的内容来考查高中学生灵活运用所学知识分析解决问题的能力.

再看一例:

例3.(2010年高考江苏物理卷第5题)空间有一沿 x轴对称分布的电场,其电场强度 E随x变化的图像如图4所示.下列说法正确的是

(A)O点的电势最低.

(B)x2点的电势最高.

(C)x1和-x1两点的电势相等.

(D)x1和 x3两点的电势相等.

图4

讨论:本题仅给出一个比较罕见的E-x图像,没有其他信息可用,由于这种场强空间变化问题高中阶段非常少见,面对本题,不少学生读不懂图像,感到无从下手.

暂且不去讨论本题,而来看另一个问题:等量同种电荷电场线分布是高中生非常熟悉的模型,学生可以比较容易地画出电场线的分布图,但很少关注场强大小变化的情况.借助这一模型我们来创设这样一个新问题:

如图5,等量同种电荷处在一竖直线上,过两电荷的中垂线作一 x轴,x轴与两电荷连线的交点为原点,试定性在图6中画出 x轴上的电场强度E随x变化的E-x图线.

图5

图6

讨论:显然,在 O点场强为0.沿 x轴正向很远处,场强趋近于0.从O点沿x轴正向,场强先逐渐增大,再逐渐减小,途中某处场强一定有一个最大值,因此可定性画出沿x轴正向的E-x图线,再根据对称性可以画出完整的图像如图7所示.

图7

到这里我们应该能发现,前面题中出现的E-x图线原来是我们非常熟悉的等量同种电荷的沿中垂线的场强变化图线,至此,解决这一问题就变得十分容易:由熟悉的等量同种电荷的等势线分布图不难知道,在 x轴上O点电势最高,x1和-x1两点处在同一等势线上.

本例是一个非常精彩的创新案例,它从非常熟悉的问题情景中以一个独特的视角作为命题背景,能够很好地考查学生的联想能力.本案例同时也给我们一个启示,创新并不神秘,完全可以从教材中、从平时熟悉的模型中去寻求创新问题.

在当前新课程背景下,提高课堂效率已经成为广大教师的共识,但提高学生训练效率更应得到重视.如果教师能进一步遵循学生思维规律,不断研究物理习题,研究习题的解法,让学生感受更新、更活、更精彩的物理问题和更有效的解法,减少随意、杂乱和无意义的重复,一定可以达到激发学生学习兴趣,提高教学质量的目的.