巧用“四字诀”提升物理课堂教学效率

2019-04-24云南李鑫磊

教学考试(高考物理) 2019年1期

云南李鑫磊

高中物理有很多概念比较抽象，好多规律学生很难掌握，本文主要阐述“四字诀”在物理理论和实际物理问题中的运用。结合笔者多年的教学实践总结出“四字诀”的优缺点，并提出相应的教学建议。

1.物理理论中的“四字诀”

1.1几种常见的电场线

电场线能够形象地描述电场，教学过程中在学生充分了解几种常见的电场的基础上，我们可以根据电场线的特点总结得出“四字诀”来提高学生的兴趣并加深记忆。孤立的正点电荷：光芒四射；孤立的负点电荷：万箭穿心；匀强电场：齐头并进；等量同种正点电荷：分道扬镳；等量异种点电荷：殊途异归；等量同种负点电荷：藕断丝连。

1.2楞次定律——“增反减同”

感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

楞次定律中学生很难理解“阻碍”的含义，而且在实际应用楞次定律的时候把握不住重点，总是混淆感应电流的磁场和原磁场，也把握不好感应电流的磁场阻碍原磁场磁通量的变化。导体棒切割磁感线引起感应电流的变化也是楞次定律的特例，但是学生在理解上感觉很困难。因此我们可以将楞次定律具体地分为三种情况并用相应的“四字诀”来帮助学生理解和运用。第一种：引起磁通量变化——“增反减同”；第二种：引起相对运动——“来拒去留”；第三种：引起电流变化——“增反减同”“来拒去留”“增缩减扩”。

1.3机械波——“球波同向”

高中物理选修3-4中，机械波是一个重点内容，波动方向和质点振动方向是解决机械波问题的基础也是关键。我们可以引导学生用“四字诀”来解决这个问题——“球波同向”“同侧垂直”“逆向生长”。

球波同向：在波动图象的凹部位置放一个小球，波传播的方向就是球滚动的方向，所以球滚动前面的点都向下振动，球后面的点都向上振动。如图3中，波向右传播，a、b、e点这一侧的点都向上振动，c、d点这一侧的点都向下振动。

同侧垂直：沿着波传播的方向，质点的振动方向与波的传播方向在波动图象的同一侧垂直。如图3中，波向右传播，a、b、e这一侧的点都向上振动，c、d这一侧的点都向下振动。

逆向生长：可以将质点振动方向看成小草生长方向，则顺着波传播方向的小草都向下生长，即质点向下振动。逆着波传播方向的小草都向上生长，即质点都向上振动。如图3中，波向右传播，c、d这一侧的点都顺着波的传播方向，所以都向下振动。a、b、e这一侧的点逆着波传播的方向，所以都向上振动。

在物理教学当中还有好多物理理论和规律都可以用“四字诀”来总结概括，从而提高学生的学习兴趣，加深记忆和理解。例如：(1)电场力、重力、弹簧弹力做功与势能变化简单关系可以总结为：“负大正小”，即力做负功势能增大，力做正功势能减小。(2)电流经过用电器“正进负出”。螺线管、条形磁铁的磁场“南进北出”。(3)超重和失重问题可以概括为“同失反超”，即加速度a与重力加速度g同向时失重，反向时为超重。(4)左手定则，右手定则，安培定则(右手螺旋定则)可以概括为“左力右动”。即左手拇指是力的方向(宏观：安培力，微观：洛伦兹力)，右手拇指为导体棒切割磁感线的运动方向，(右手螺旋定则、环形电流、直导线电流：右手拇指是感应电流或者磁场方向)。当然，左、右手定则使用的前提条件必须是让磁场垂直穿过手心。(5)区别平衡力和牛顿第三定律时可以重点强调牛顿第三定律是“异体同性”，即分别作用在两个物体上，性质相同。

2.物理实际问题中的“四字诀”

2.1电表的改装和电流表的内接、外接问题

2.1.1电表改装的“四字诀”——“串压并流”

在电学实验中，有时候为了满足测量的需要，要将小量程的G表头改装成大量程的电流表或者电压表。笔者根据多年的教学实践总结出 “四字诀”——“串压并流”。第一层意思：串联分压，并联分流，学生根据已经学习的知识很容易理解。第二层意思：G表头串联一个电阻改装成一个量程较大的电压表，G表头并联一个电阻改装成一个量程较大的电流表。

改装成电压表(如图4中图a):

U=Ug+URx

=IgRg+IgRx

改装成电流表(如图4中图b):

I=Ig+IRx

【例1】(2018年全国Ⅱ卷第22题)某同学组装一个多用电表。可用的器材有：微安表头(量程100 μA 内阻900 Ω)；电阻箱R1(阻值范围0～999.9 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～99 999.9 Ω)；导线若干。要求：利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡。

(1)略

(2)电阻箱的阻值应取R1=________Ω;R2=________Ω(保留到个位)。

由此可见“四字诀”的方便快捷之处，学生根据“串压并流”很快就知道要如何改装，再用欧姆定律进行简单的计算就可以正确地解决问题。

2.1.2电流表连接“四字诀”——“内大外小”

【例2】(2018年天津卷第9(3)题)某同学用伏安法测定待测电阻Rx的阻值(约为10 kΩ)，除了Rx，开关S、导线外，还有下列器材供选用：

A．电压表(量程0～1 V，内阻约为10 kΩ)

B．电压表(量程0～10 V，内阻约为100 kΩ)

C．电流表(量程0～1 mA，内阻约为30 Ω)

D．电流表(量程0～0.6 A，内阻约为0.05 Ω)

E．电源(电动势1.5 V，额定电流0.5 A，内阻不计)

F．电源(电动势12 V，额定电流2 A，内阻不计)

G．滑动变阻器R0(阻值范围0～10 Ω，额定电流2 A)

①为使测量尽量准确，电压表选用________，电流表选用________，电源选用________(均填器材的字母代号)；

②画出测量Rx阻值的实验电路图；

③该同学选择器材、连接电路和操作均正确，从实验原理上看，待测电阻测量值会________其真实值(填“大于”“小于”或“等于”)，原因是________。

【特别说明】在使用口诀“内大外小”的时候要注意它的适用条件，即在已知电压表内阻RV，电流表内阻RA的估计值而非准确值时，为减小实验的系统误差，才用该口诀进行判断，这一条件在教学中也是被很多老师忽略掉了的。当电压表和电流表内阻均知道其准确值时候，无论电流表是内接还是外接，均不会引起系统误差。

2.2万有引力与航天——“一言四鼎”

万有引力与航天是物理教学中的一个重点知识，也是一个难点知识，更是高考内容中常考不衰的热点。这部分内容相当抽象，学生理解和运用都比较困难。笔者根据多年的教学经验和学生实际学习反应情况总结得出“四字诀”——“一言四鼎”。

一言四鼎：(1)在中心天体(M)确定后，距离它r的卫星的v，ω，T，a四个量可以确定。反之距离中心天体r的卫星的v，ω，T，a四个量中只要有一个物理量可以确定，就可以确定中心天体的质量M(知道中心天体半径R时可以计算密度)和环绕卫星的其他三个物理量，但是不能确定环绕卫星的质量。(2)一言：万有引力定律；四鼎：主要解决环绕卫星的v，ω，T，a四个物理量；对于同一个中心天体，r增大时只有T增大，环绕卫星的v，ω，a减小。

【例3】(2017年北京卷第17题)利用引力常量G和下列某一组数据，不能计算出地球质量的是

( )

A．地球的半径及重力加速度(不考虑地球自转)

B．人造卫星在地面附近绕地球做圆周运动的速度及周期

C．月球绕地球做圆周运动的周期及月球与地球间的距离

D．地球绕太阳做圆周运动的周期及地球与太阳间的距离

【“四字诀”解析】根据“一言四鼎”可知：距离中心天体r的卫星的v，ω，T，a四个量中只要有一个物理量可以确定，就可以确定中心天体的质量M。所以A、B、C都能够计算地球的质量。D中地球不再是中心天体，是环绕天体，根据“一言四鼎”可知环绕天体的质量不能计算。答案选D。

【例4】(2018年江苏卷第1题)我国高分系列卫星的高分辨对地观察能力不断提高。今年5月9日发射的“高分五号”轨道高度约为705 km，之前已运行的“高分四号”轨道高度约为36 000 km，它们都绕地球做圆周运动。与“高分四号”相比，下列物理量中“高分五号”较小的是

( )

A.周期 B.角速

C.线速度 D.向心加速度

【“四字诀”解析】根据“一言四鼎”，对于同一个中心天体，r增大时只有T增大；v，ω，a都在减小。立马就有答案选A。

用“四字诀”来解决物理实际问题，可以大大提高学生的学习兴趣，加深记忆和理解。类似的“四字诀”笔者还总结了好多。比如:(1)恒定电流电路的动态分析可以用“串反并同”来解决。“串反”，即电路中某一电阻增大(减小) 时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(增大)；“并同”，即电路中某一电阻增大(减小) 时，与它并联的或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(减小)。(2)在研究平抛运动(类平抛运动)的相关问题时可以用“延必过中”，即速度的反向延长线一定经过水平位移的中点。关于解决物理实际问题的“四字诀”还有很多，在此不再一一举例。