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站在“巅峰”体验“一览众山小”

2016-07-20王岳

课程教育研究·下 2016年6期
关键词:巅峰条件规律

王岳

【摘要】在新课程教学理念的引领下,笔者把学生说题引入高中物理习题教学,使学生在教学行为实施过程中,主动参与思考,在积极的探索中让学生不仅学会“想”物理、“做”物理,更善于“说”物理。以学生说题引领高中物理解题教学,能够使学生通过不断分析物理过程和状态,掌握分析的方向和目标,找到解决问题的规律和方法,从而达到深刻地理解物理原理和物理规律,更好地掌握解题技能,提高解题能力。

【关键词】学生说题 条件 过程 规律

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)06-0145-02

高中物理新课程标准中提出:“教学中要提供学生当众交流的机会”。为了给学生提供交流的机会,笔者在高中物理解题教学中,采用以“学生说题”作为解题教学的突破口,收到了良好的教学实效。下面,就结合教学实践,谈谈以“学生说题”引领高中物理解题教学的策略。

一、追寻考查意图——说“题目条件”

在解题时,通熟题意是最重要的,吃透题中各个条件及关系是展开思维的基础,找出题目中关键字眼。要求:说出题中的已知条件,主要指各物理量的数据、单位及图示含义、器材等;说出题中的未知物理量及所求量;说出本题考查的知识点并尽量说出考查意图。

例:质量为m的钢板与竖直轻弹簧的上端连接,弹簧下端固定在地上。平衡时弹簧的压缩量为x0,如图1所示。一物块从钢板正上方距离为3x0的A处自由落下,打在钢板上并立刻与钢板一起向下运动,但不粘连。它们到达最低点后又向上运动。已知物块质量为m时,它们恰能回到O点。若物块质量为2m,仍从A处自由落下,则物块与钢板回到O点时,还具有向上的速度。求物块向上运动到达的最高点与O点的距离。

题目中的关键字有:“自由落下”、“立刻”、“不粘连”、“恰能”、“还具有向上的速度”等,借用弹簧弹力特点和做功性质,已知下落和反弹的高度以及反弹时的速度情况,要求当质量改变为原来的二倍时,反弹的最大高度。题目通过自由落体运动、竖直上抛运动、动量守恒定律、能量守恒定律等知识为依托,训练学生挖掘隐含条件的能力及运用动量观点、能量观点综合分析解决物理问题的能力。

二、分析关联点——说“物理过程”

一个较为复杂的物理过程,往往是由几个不同的阶段连接而成。由于组成整个过程的各个阶段具备不同的特征,遵循不同的规律,因此对这类过程的分析,一般需要首先把各个阶段作出合理的划分。要求:按照时间顺序说出题中物理情境分几个阶段,每个阶段研究对象的受力情况,运动特点,能量转化特点;说出不同阶段之间的关联点。

上题中,第一过程:物体从A处自由落下,只受重力,下落时做初速为零的匀加速直线运动,只有重力势能与动能相互转化。第二过程:物体下落3x0时与钢板碰撞,时间极短,与钢板获相同速度。第三过程:物体和钢板一起向下压缩弹簧至最低点,受到重力和大小不断变化的弹力,速度先增加再减少至零,加速度先减少再反向增加。只有重力势能、弹性势能与动能相互转化。第四过程:物体和钢板从最低点反弹,反弹至弹簧的初始位置是与第三过程是一个逆过程,由于有速度仍能向上,至弹簧恢复原长。第五过程:若物体和钢板在弹簧恢复原长时仍具有速度,物体又与钢板不粘连,钢板将受到弹簧由于伸长而产生的向下的弹力,物体将与钢板分离,物体作竖直上抛运动至最高点。

三、探索过程本质——说“物理规律”

一个物理问题的求解,很重要的环节即是对题目中包含物理过程和物理状态的分析。要求:说出每一过程满足规律的条件,题目是否满足该条件;应用规律的原始公式及变形式。

本例中,物体自由落体时可应用自由落体规律或机械能守恒定律,物体与钢板碰撞时时间极短,内力远大于外力,符合动量守恒定律的条件,应运用动量守恒定律,在弹簧压缩或反弹的过程中只有势能和动能相互转化满足机械能定恒定律的条件,物体竖直上抛时符合抛体运动规律。

四、找准突破口——说“量的相关性”

在过程的分析中,了解物理过程的物理量间变化关系的特征,是了解过程变化趋势的一个突破口。可见,因为物理量间变化关系的特征能定量反映物理过程的特征,所以,将了解物理量间变化关系的特征,作为了解物理过程的变化趋势的突破口,是物理过程分析中的重要的环节。

上题中,由下落的高度3x0可得物体与钢板碰前的速度,对物体和钢板列动量定恒定律方程可求出碰后两者粘连的共同速度,由质量为m的物体反弹后只能上升到x0处,由机械能守恒,能求出弹簧物体与钢板碰前被压缩时的弹性势能,这个弹性势能也就可以应用到质量为2m的物体下落的过程中,从而能得到它上升的最大高度。

(五)能力展现——说“解题规范”

物理规范化解题主要体现在三个方面:思想、方法的规范化,解题过程的规范化,物理语言和书写的规范化。

上题中,由自由落体运动知识,知碰前物体的速度为v0= ,设碰后速度为v1,因碰撞过程时间极短,故物体与钢板系统动量守恒.

mv0=2mv1 ∴v1== /2

弹簧开始压缩到又伸长至O点的过程.

刚碰完弹簧开始压缩时的弹簧的弹性势能令为Ep,当它们一起回到O点时,弹簧无形变,弹性势能为零.由机械能守恒,有Ep+2mv12=2mgx0

所以Ep=mgx0

当物体质量为2m时,由自由落体知识及动量守恒定律,有v0′= 和2mv0′=3mv2,解得v2= ,其中v2为物体与钢板碰后的共同速度.

刚碰完时弹簧的弹性势能为Ep′,它们回到O点时,弹性势能为零,但它们仍继续向上运动,设此时速度为v,则有Ep′+(3m)v22=3mgx0+(3m)v2.

又因与钢板碰撞的两次过程中,弹簧的初始压缩量都是x0,故有Ep′=Ep,从而由以上求得:v=

物体回到O点后继续上升过程.

当质量为2m的物块与钢板一起回到O点时,弹簧的弹力为零,物块与钢板只受到重力作用,加速度为g,一过O点,钢板受到弹簧向下的拉力作用,加速度大于g.由于物块与钢板不粘连,物块不可能受到钢板的拉力,其加速度仍为g,故在O点物块与钢板分离,分离后,物块以速度v竖直上抛,因此,物块上升的最大高度为H=.

总之,通过“学生说题”,让学生充分参与了课堂学习,调动了学生的自主性,使学生的潜能得到挖掘,能力得以提高。如果一如既往地坚持下去,就可以让学生站在知识的“巅峰”,去体验“一览众山小”的感觉。

参考方献:

[1]《物理教学论》阎金铎主编 广西教育出版社

[2]《说课与新课改》 宋乐勋主编 陕西人民教育出版社

[3] 物理规范化解题基本要求[J] 宁夏教育 2007年06期 58

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