新课程理念下培养学生物理问题解决能力

方福举

摘 要：在课程改革背景下，强调基础知识的灵活运用与迁移，突出了对能力的全面考查，注重将物理基础知识与生产、生活和现实的应用相结合，特别对学生的解决问题能力有了更高的要求，而教师要通过基础知识、方法教学，建立物理模型，加强图象教学，注重物理过程分析，从而提高解决问题能力。

关键词：基础知识；基本方法；物理建模；图象图景；实验教学

提高物理问题解决能力是物理学习的主要目标之一，然而，教学实践表明，部分学生物理解题能力并不令人满意，主要表现在以下几个方面：同一类型的问题，稍做变换，却不知如何解决；看问题，尤其是不熟悉的问题，不知从何处下手；解决问题过程中有时会生搬硬套或不会灵活应用知识，还有部分学生单独各部分内容学得不错，但在综合性试题中却难以胜任，学生中常有“一听就懂，一做就错”的感慨。这些现象说明学生没有真正掌握解决物理问题的能力。那么在新改革形势下，如何指导学生分析物理问题，培养提高解决问题能力呢？这就要求我们必须转换教学观念，教学方法的改革势在必行，为此，我觉得应做如下几点。

1 掌握必要的基础知识和基本方法 ，提高物理问题解决能力

掌握必要的基础知识和基本方法是解决物理问题的必要条件，否则，就会成为“无源之水，无本之木”。达尔文说过“最有价值的知识是关于方法的知识”，研究物理问题有哪些科学方法呢？主要有分析与综合的方法、比较与分类的方法、抽象与概括的方法、科学推理等方法，在教学中应结合具体事例让学生在实践中去应用、体会、总结这些基本方法。比如：

例1 某同学质量为50kg，站在以1m/s2匀加速上升的电梯中，求人对电梯的压力。

在与同学讨论中，可归纳出用牛顿运动定律解题的一般方法：

（1）确定研究对象（对人）

（2）对人受力分析情况（如图1所示）

（3）分析运动情况（画出人的加速度、速度方向）

（4）取坐标、建立方程（先用字母式）

竖直： FN-mg=ma

（5）求解（代数法）

用牛顿第三定律说明压力大小与方向

（6）判断答案的合理性

掌握以上基本方法后，学生再遇到牛顿定律类似问题时，思维就有了一定的“方向”，就能提高分析和解决问题的能力。

同时，高中物理中用到许多的数学基本方法：函数法、微元法、比例法、极限法、矢量分析法、三角函数公式等。应用数学工具解决问题，是学习物理时最基本和重要的能力。

2 重视物理建模思维，提高物理问题解决能力

物理题目千变万化，即使掌握了基本知识和基本方法，又如何确定用哪种方法解题呢？一些物理概念、现象、过程、规律和结构乃至物理习题都是在一定的物理模型上建立和设计的，学生能否根据题意建立正确的物理模型是学生解题的关键，这就需要把具体的物理问题抽象成“物理模型”，才能有效地確定用哪些方法解题。对基本的物理模型建立掌握好后，还要注意物理模型的变化，在变化中找本质。

例2 如图2所示，静止在光滑水平面上的小滑块A和B，质量分别为2m 和m；现给小滑块A水平向右的瞬间冲量，小滑块向右运动与小滑块B发生正碰，并粘在一起，恰好能通过半径为R的半圆形光滑轨道最高点C，飞出后做平抛运动，重力加速度为g。求：

（1）小滑块在最高点C的速度大小 ；

（2）小滑块落地点到C点的水平距离。

本题第（2）问就考查平抛运动的物理模型，老师要培养学生掌握平抛运动物体的受力情况，初速度与力的夹角关系，运动速度的大小和方向变化情况，运动位移的变化情况，速度改变角的正切值与位移改变角正切值关系，水平方向运动和竖直方向运动的特点及公式化曲为直的方法。才能掌握平抛运动建模思维。

例3 （2017天津高考）如图3所示，平面直角坐标系xOy中，第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的匀强磁场，第Ⅲ象限存在沿y轴负方向的匀强电场，如图所示。一带负电的粒子从电场中的Q点以速度v0沿x轴正方向开始运动，Q点到y轴的距离为到x轴距离的2倍。粒子从坐标原点O离开电场进入磁场，最终从x轴上的P点射出磁场，P点到y轴距离与Q点到y轴距离相等。不计粒子重力，问：

粒子到达O点时速度的大小和方向。

解：在电场中，粒子做类平抛运动，设Q点到x轴的距离为L，到y轴的距离为2L，粒子的加速度为a，运动时间为t，有

本题第（1）问考查类平抛建模，但要明确改变合外力和加速度的大小和方向，不再是重力和重力加速度。可以延伸出许多变式题型。如斜面上的类平抛，水平面上的类平抛，电场中的类平抛，复合场中的类平抛，才能培养学生对物理建模深层次的认识，触类旁通，抓住问题的本质特征，提高解决物理问题的能力。

3 加强图象图景教学，培养好的画图习惯，提高物理问题解决能力

苏霍姆林斯基说过：“教会学生把应用题画出来，其意在于保证由具体思维向抽象思维的过渡”，实际上，我们在黑板上给学生讲解题目时，很自然地把示意图画在黑板上了，学生一看图，题目已解决了大半，可问题是学生不具备这种看题画图的能力，因此，在平时教学中，一定要重视示意图的画法训练。教师在讲题、布置课堂练习和考查学生时，最好要求学生将文字题“翻译”成图形，建立正确的物理情景，同时还要重视课本插图的观察和思考，领会插图的物理思想及反映的物理规律，更要注意培养学生根据题目学会审题画图、读图、把图的信息与过程变化和状态对应起来。

例4 一小车由静止开始做匀变速运动，先匀加速运动了6s，又匀速运动了12s，再匀减速运动了8s后停止，它共前进了1200m，求它在整个运动过程中的最大速度vm。

[解析] 该问题可用运动学公式计算，但较为繁杂；若通过物理图象、图景创设，问题就变得简单易懂。

此题可利用“作图法”描绘出物理情景，如图4，该图形能所围“面积”表示物体运动的位移，梯形的高即为最大速度vm，

实践证明：加强图象图景教学，养成良好的画图习惯，有利于培养学生的形象思维和自觉思维，提高解决物理问题的能力。

4 注重实验教学，提升实验能力，提高物理问题解决能力

高考物理实验题有力学和电学两部分，分值15分。实验能力是高考物理的能力要求，也是提高物理问题解决能力有效途径。

老师上实验课时经常存在几个误区：（1）以讲实验来代替做实验；（2）以多媒体展示实验来代替做实验；（3）把学生分组实验改为演示实验；（4）老师越俎代庖替学生动手做实验；（5）实验过程缺乏学生的探究过程。所以平时要注重实验教学，要发挥學生的主体地位，在实验中要使学生多动手动脑。除了教材中的实验外，老师还要注重实验的改装、实验的拓展，去提高实验能力。

例5 在用伏安法测某元件的伏安特性实验中，小张同学将采集到的数据记录在I-U坐标图上（如图5甲所示），请完成下列问题。

（1）请在图5甲中绘出伏安特性曲线，并由此图线得出该电阻的电阻值Rx= Ω。

（2）除了待测元件、导线和开关外，还有以下一些器材可供选择：

A.电压表V1（量程3V，内阻约30kΩ）

B.电压表V2（量程15V，内阻约150kΩ）

C.电流表A1（量程0.6A，内阻约0.5Ω）

D.电流表A2（量程3mA，内阻约300Ω）

E.滑动变阻器R1（0～300Ω，额定电流0.5A）

F.滑动变阻器R2（0～50Ω，额定电流60mA）

G.滑动变阻器R3（0～10Ω，额定电流0.3A）

H.电源E1（电动势为1.5V，内阻约为0.5Ω）

I.电源E2（电动势为3.0V，内阻约为1.2Ω）

根据所绘的伏安特性曲线，为了调节方便，测量准确，实验中应选用的器材是 （填器材前面的字母）。

（3）根据所选器材，按要求补充完善图5乙所示实物连线，实验前变阻器的滑片P应置于最 （填“左”或“右”）端。

本题要求学生掌握教材中描绘小灯泡伏安特性曲线实验，测电阻的伏安法、滑动变阻器的限流式与分压式接法。第（2）问很多学生选滑动变阻器G，正确答案选E。学生认为分压式连接 滑动变阻器就应该选阻值小的。却没有考虑到电流条件限制。这种将已学知识应用到未知领域，不是生搬硬套，而是活学活用，提高物理问题解决能力。

总之，教师应深刻领会新课程改革所提出的新思想，新理念，创造性指导学生培养物理解题能力，使学生学会学习、学会思维，培养学生分析问题、解决问题的能力。