巧用变式教学提高学生物理解题能力

肖秋芳

摘   要：如何提高课堂效率，培养学生的解题能力，这是每一位高三物理老师面临的共同问题，要解决这一问题，在物理课堂教学中，习题的变式教学尤为重要。课堂变式教学中，可以让学生从“变”的现象中找出“不变”的本质，从“不变”中总结规律，渐渐地培养学生灵活多变的思维品质，从而提高学生应变应用能力，努力培养学生的探索精神和创造意识，达到对学生能力的培养落到实处。

关键词：习题教学;变式教学;多题归一; 一题多问;一题多解;  一题多变

1  质不变形变

所谓“质不变而形变”是指稳定的本质属性不变，而非本质物理属性处于经常的变化中。教学中加强“质不变而形变”这一类题目的训练，让学生学会排除非本质的干扰，形成正确的方法，从而加强对物理问题本质的理解。[  1  ]质不变形变也就是多题归一，有些题一看似乎是不同的类型的题目，或是不相关的题目，当我们认真分析、比较，排除题目的不必要的、干扰的文字，挖掘本质的属性时却发现是同一类物理模型或是涉及相同的物理知识。多题归一可以让学生触类旁通、举一反三，提高物理课堂复习效率。习题教学最关键在于让学生在审题时能够把握题目最本质的特征，通过模型认知，重现这类问题的解决思路和方法，达到物理知识的迁移应用。[ 2 ]

例1：在光滑的水平面上，质量为m1的小球以速度v1与质量为m2的小球发生弹性正碰，求：碰撞后它们的速度分别为v3和v4。

由动量守恒定律和机械能守恒定律得

例2：如图1所示，质量为M半圆轨道小车静止于光滑的水平面上，小车上表面水平部分及1/4半圆都是光滑，一个质量为m的小球以初速度v0水平冲向小车，当小球再返回左端脱离小车时，小球与小车的速度分别为多少？

分析：小球在圆弧轨道上运动与轨道相互作用，把小球与小车看成一个系统，除重力外，不受其他外力，所以小球当回到左端时，小球与轨道组成的系统机械能守恒，动量守恒，列例1中①②可以计算得出数据。本题与弹性碰撞的模型相同。

例3：如图2所示，一轻质弹簧的两端与两物块A、B相连接，弹簧处于原长并静止在光滑的水平面上，物块A、B质量分别为m1=2Kg和m2=3Kg，现物块A获得瞬时向右水平的速度v0=3m/s，求当弹簧再次恢复到原长时A、B的速度分别多少？

分析：A、B从原长到压缩到最短再原长通过弹簧的弹力作用，把A、B、弹簧看成一个系统，动量守恒，机械能也守恒，在原长时弹性势能为0。因此这时求弹簧再次恢复到原长时A、B的速度，只要列例1中①②可计算得出A，B的速度，本题也是相当于弹性碰撞。这三题是不同题型，但通过分析题目得出都满足弹性碰撞。这就要求平时教学中重视物理模型教学，例如（平抛运动、圆周运动、竖直上抛、人船模型、弹性碰撞、等时圆、子弹打木块等等）掌握各种物理模型具有哪些特点。这是变式教学中的多题归一，形变而质不变，教学引导学生掌握物理模型，在审题中排除干扰因素抓住本质建立物理模型，应用物理模型。这样可以大大提高解题的速度与准确率。

2  形不变质变

物理是一门严谨的学科，形不变质变包括一题多解、一题多问、一题多变。是从一典型题通过改变条件、物理情景，改变问题等等，问题本质也随之而改变。解题过程中就要求认真审题从不同角度思考，重新建模寻求解题方法从而达到培养学生灵活应变能力。形不变质变既加强对概念的理解，不同条件的理解。抓住物理问题的本质以不变应万变。

2.1  形不变质变之一：一题多解

在这题教学中，应用变式教学中一题多解，引导学生用四种方法解题，第一种常规思路，应用基本分式v=2as 和vt=v0-at。 第二种是逆向思维法：物体沿斜面向上做匀减速直线运动，可以看成反向沿斜面向下初速度为0相同加速度的匀加速直线运动，直接应用s=at2/2。第三种应用比例法：物体向上运动可以看成反向做初速度为0相同加速度的运动。做匀加速度直线运动，可应用连续相等的时间内通过的位移之比为s1∶s2∶s3∶…=1∶3∶5∶…可以求得时间。第四种应用图象法：根据匀变速直线运动的规律，画出v-t图象，由几何关系，面积之比等，求得时间。通过这题四解后学生一定对这个题目印象深刻，使物理过程更清晰，对几种方法、公式的使用更加熟练。

一题多解的变式教学是对同一物理题应用不同物理原理，可以应用牛顿运动定律、动能定理、功能关系，也可以应用动量定理;在解题应用的方法：应用公式法、应用图象法等等;思考方式：可以是正向思维，也可以反向思维。一题多解从不同角度运用多种方法解决物理问题，可以加深对物理过程的分析，能够更加灵活、熟练地掌握、应用物理原理、方法，培养学生的发散思维和应变能力。

2.2  形不变质变之二：一题多问

对于一个问题可以从不同角度，不同的侧面问问题使问题更加的完整，使学生的思维更加的严谨、全面性。

例5：如图3所示，水平的传送带始终以恒定速率v1顺时运行，一质量为M物块以初速度v2从与传送带等高的右端A处滑上传送带.从物块刚滑上传送带时开始计时，已知v2>v1， 不计物块的大小，传送带足够长，物块与传送带的摩擦因数为μ。求：物块离开传送带时的速度大小？

在这题变式教学中应用一题多问。可以增加以下五个问题：

（1）物块向左运动的最大位移？

（2）物块离开传送带时，物块运动的时间？

（3）从物块进入到物块离开传送带时，传送带的位移？

（4）从物块进入到物块离开传送带时，传送带对物块做的功？

（5）从物块进入到物块离开传送带时，电机对传送带多做多少功？

点评：本题通过一题多问的变式教学，使学生在解题中从多角度全面分析、思考问题，运用了牛顿运动定律、动能定理，功能关系的知识解决问题。提高了学生的分析问题与解决问题的能力。

2.3  形不变质变之三：一题多变

在例5变式教学中再采用一题多变，以下变式

变式1：变v2

点评：这时小物块离开传送带的速度为v2，向左做减速的加速度和向右做加速的加速度大小相等，相同位移根据v2=2as，使学生在分析过程中对模型和问题更加清晰。

变式2：把小物块放在左端，v2>v1，v2，v1 都是向右，同样的问题。

变式3：把水平的传送带变为传送带左端与水平面为θ，以顺时针速度v1，物块从传送带的顶端以v2下滑，同样问题。

变式4：把水平的传送带变为传送带左端与水平面为θ，以逆时针速度v1，物块从传送带的顶端以v2下滑，同样问题。

点评：通过几个变式，涉及到水平传送带和倾斜传送带问题，学生通过变式比较学习中找不同点和相同点及问题的关键。在变式教学中，一题多变，从一个题目变换题目的初始条件，或物理情景，或是一个关键词，使一题变为一类题，这样变式教学有助于加深理解变式系列的问题，揭露问题的本质。改变题目，进行横向纵向的联系使知识更加系统，学生在高三物理复习中不至于陷入题海中。同时培养学生创新能力与解题的灵活性。

总之：在高三物理习题复习过程应用到变式教学是可以加强学生对物理知识的理解，达到知识的融汇贯通，从而提高学生解题速度，大大了提高了复习效率。

参考文献：

[1] 汤家合. 高中物理习题教学实施“变式探究学习模式”初探[J].教学月刊·中学版（教学参考），2011（10）.

[2]郑偉文.利用习题变式教学提高高三物理复习效率[J]. 物理教学探讨，2018（8）.