一道考查知識遷移能力試題的賞析[文檔資料]

一道考查知識遷移能力試題的賞析 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 知識遷移能力是將所學(xué)知識應(yīng)用到新的情境、解決新問題時所反映出的一種素質(zhì)和能力，它包含對新情境的感知和處理能力、舊知識與新情境的鏈接能力、對新問題的認(rèn)知和解決能力等層次 .形成知識的遷移能力有利于認(rèn)識新事物的本質(zhì)和規(guī)律，提高解決問題的靈活性和有效性 .知識遷移能力的形成必須以扎實的基礎(chǔ)知識、系統(tǒng)的知識結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ) . 高考作為選拔性考試，試題的立意在于對考生的能力考查 .近年來在 各地高考物理試卷中出現(xiàn)了很多非常好的試題 ,對學(xué)生的知識遷移能力進行考查 .現(xiàn)就一道高考物理試題的解題分析，談一談如何利用學(xué)過的知識進行遷移來解決實際問題 . 題目將一只皮球豎直向上拋出 ,皮球運動時受到空氣阻力的大小與速度的大小成正比 . 下列描繪皮球在上升過程中加速度大小 a 與時間 t 關(guān)系的圖象 ,可能正確的是（） . 這是 2012 年江蘇省高考物理試卷中的第 4 小題，作為選擇題，很多參考資料上只給出了正確選項，而沒有給出詳細的解題過程 .有的資料上給出了解題過程，但不夠準(zhǔn)確 .在一份高考資料匯編中有如下的一 種參考答案，我們來分析一下 . 解析由牛頓第二定律可知，上升過程中 ,速度隨時間逐漸減小，所以加速度隨時間逐漸減小，在最高點時，加速度為 mg+kv+ma,即不為 0，所以選項 C 正確 . 上述解題過程提供了兩個方面有價值的信息，信息一 ,加速度隨時間逐漸減??；信息二 ,在最高點時，加速度為 g,不為 0；由信息二可以判斷選項 B 和 D 是錯誤的，答案應(yīng)在選項A 和 C 之間 .信息一告訴我們加速度隨時間逐漸減小，而選項A 和 C 均滿足這一條件，不足以判斷選項 A 和 C 孰是孰非 .因此，上述解法不全面 . 根據(jù)牛頓第二定 律 ,容易分析得出上述兩個方面的信息 ,可以判斷出正確答案在選項 A 和 C 之間 .選項 A 和 C 的共同點是加速度都隨時間增加而減小 ,區(qū)別是加速度的變化率是不同的 .因此 ,本題若能判斷出加速度的變化率的變化情況 ,則問題就可迎刃而解 . 變化率在物理學(xué)中是一個很重要的概念，位移對時間的變化率就是物體的速度，速度對時間的變化率就是物體的加速度 .對于速度和加速度兩個概念，學(xué)生已經(jīng)很熟悉，本題要求學(xué)生分析加速度的變化率，將學(xué)過的知識和能力進行遷移，要求還是比較高的 . 下面就這個問題的處理提供三種解法 ,看一看學(xué)生的思維障礙在什么地方 ,如何引導(dǎo)學(xué)生將學(xué)過的知識及方法進遷移 . 很顯然，這是一道應(yīng)用牛頓第二定律來分析、討論的動力學(xué)試題，由于數(shù)學(xué)知識的限制，學(xué)生沒有辦法直接求出小球的加速度的表達式，從而也無法從這一角度直接判斷加速度的變化情況 , 只能根據(jù)牛頓第二定律來定性分析、討論 ,作出正確的判斷 .因此，本題是一道很好的知識遷移能力考查題 . 解法一 設(shè)空氣阻力為 f=kv,其中 k 為常數(shù) ,阻力方向向下 . 在小球上升過程中 ,根據(jù)牛頓第二定律可得 a=F 合 m=mg+kvm=g+kvm 當(dāng) v 為 0 時，小球達最高點， a=g，不為零，可排除選項 B 和 D. 在小球上升過程中 ,重力 G 方向向下 ,空氣阻力 f 方向向下 ,合外力 F 合方向向下 ,加速度 a 方向向下 ,小球一定作減速運動 ,速度 v 逐漸減小 ,由 式可知 , 加速度 a 逐漸減小 .由加速度的物理意義可知 ,速度的變化率逐漸減小 ,即速度變化越來越慢 ,從而空氣阻力變化越來越慢 ,合外力變化越來越慢 ,所以加速度變化越來越慢 ,即加速度變化率逐漸減小 . 加速度變化率對應(yīng)于 a-t 圖線上切線的斜率 ,即 a-t 圖線上的切線的斜率逐漸減小 ,因此 ,正確選項應(yīng)為 C. 本題中，學(xué)生利用已有的知識或方法不能直接得出加速度變化的情況，所以不能直接作出判斷 .上述解法 ,依據(jù)牛頓第二定律 ,將加速度的變化率轉(zhuǎn)換為對合外力的變化快慢來研究，這其實是一種知識的遷移 . 解法二 直接從圖象分析入手 .因小球達最高點時 a=g，不為0，可排除選項 B 和 D. 選項 A 和 C 對加速度描述都是減小的 ,但加速度的變化率 (即 a-t 圖線上各點的切線斜率 )是不同的 ,A圖表示的加速度的變化率是逐漸變大的 , C 圖表示的加速度的變化率是逐漸變小的 . 小球加速度的變化快慢取決于合外力的變化 快慢 , 合外力的變化快慢取決于小球速度的變化快慢 ,而速度的變化快慢取決于加速度的大小 .由題設(shè)條件很容易得到 ,小球上升過程是加速度逐漸減小的減速運動 ,所以加速度的變化率也是逐漸減小的 ,即選項 C 正確 . 利用物理量之間的內(nèi)在聯(lián)系，將不便直接計算、分析、推導(dǎo)的物理量轉(zhuǎn)換為其他容易確定的物理量來討論 ,這是一種基本的、重要的知識遷移能力 . 解法三 數(shù)學(xué)知識是解決物理問題的有力工具 .高中階段學(xué)生已學(xué)過導(dǎo)數(shù)的基本知識，將學(xué)過的導(dǎo)數(shù)知識遷移應(yīng)用到本題中來，會使過程更加簡捷，而且物理意義非常明確 . 根據(jù)牛頓第二定律得 a=g+kvm 式兩邊同時對時間 t 求導(dǎo)，得 a=kmv=kma ，即加速度的變化率正比于加速度的大小 .由于小球上升過程中加速度逐漸減小 , 所以加速度變化率逐漸減小 ,即選項 C 正確 . 當(dāng)然 ,本題可以用高等數(shù)學(xué)知識將小球的速度、加速度、位移與時間的關(guān)系式求出來，從而畫出相應(yīng)的圖象 .但高中學(xué)生還不具備這樣的數(shù)學(xué)知識 . 由上述三種解題方法可以看出，要提高知識的遷移能力來解決實際問題，首先要深刻理解物理概念，對概念的內(nèi)涵和外延要有全面的把握；其次要能熟練 地掌握和運用物理規(guī)律 .掌握基本的物理概念和規(guī)律是培養(yǎng)知識遷移能力的基礎(chǔ) .再次 ,要注意引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)的、完整的知識體系 ,在各個知識點上能建立起縱向或橫向的聯(lián)系 ,這是培養(yǎng)知識遷移能力的關(guān)鍵 ,使得知識的遷移成為可能 .同時在教學(xué)中要創(chuàng)設(shè)有效的情境，多為學(xué)生提供訓(xùn)練