注重思維發(fā)展,培養(yǎng)探索精神

1、注重思維發(fā)展，培養(yǎng)探索精神物理習(xí)題訓(xùn)練中發(fā)展思維的三個環(huán)節(jié)上海師范大學(xué)附屬外國語中學(xué) 薛 琴 中學(xué)物理教學(xué)不僅僅是給學(xué)生傳授物理知識，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的能力，因此思維能力的培養(yǎng)是物理教學(xué)重要任務(wù)之一。習(xí)題教學(xué)是培養(yǎng)思維能力的一個有效途徑,讓學(xué)生聽懂一道題并不難,可是要讓學(xué)生認(rèn)識掌握解題思路、解題方法,進(jìn)而由此及彼,實現(xiàn)認(rèn)知遷移,那就不那么容易了。在多年教學(xué)實踐中,筆者根據(jù)學(xué)科特點,總結(jié)了通過把握理清思路歸納提高探索遷移三個環(huán)節(jié)發(fā)展學(xué)生思維的教學(xué)方法,取得了一定效果。 一、理清思路: “理清思路”是指:有意識地通過審題、解題過程來幫助理清概念、定理公式的適用條件、內(nèi)容要點,通過解題訓(xùn)練、歸納、

2、總結(jié)、體驗,找到解題的辦法、合理步驟。例如:一個質(zhì)量為M,頂端水平,所有表面均光滑的物體A靜止在光滑的水平面上,A頂端平面距地面高度為H,其表面下端與水平面光滑接觸。另一質(zhì)量為m的小物體B沿地面以速度V0沖向A時,恰能停在A的頂端平面。現(xiàn)讓A仍保持靜止,B以V0/2的水平初速沖上A時,求:B能沖上的高度? 首先請同學(xué)分析用什么概念解題。有的同學(xué)提出用機械能守恒做,理由是A表面光滑;有的同學(xué)提出用F=ma和運動學(xué)公式做,經(jīng)過討論,從解題的簡便程度考慮,最后認(rèn)為用機械能守恒做較好,但在解題過程中發(fā)現(xiàn),有相當(dāng)一部分同學(xué)認(rèn)為:當(dāng)B沖上A物體過程中,B物體把動能全部轉(zhuǎn)化為重力勢能,忽略了A物體也會運動,

3、B物體把一部分動能要轉(zhuǎn)移到A物體上。針對這種情況,我就提醒同學(xué)注意:當(dāng)B沖上A物體表面時,是否對A物體施加作用力,根據(jù)地面光滑條件,A物體是否運動?這時候,同學(xué)開始研究A物體的受力情況了,從受力分析知道,A物體確實要運動。然后根據(jù)機械能守恒定律,列出了: 當(dāng)B以V0沖上時: 當(dāng)B以V0/2沖上時:從公式中知道,如果要求h大小,必須先求出V'和V"大小,如何求?同學(xué)們馬上提出用F=ma和運動學(xué)公式求,但在分析B物體受力時,由于A表面形狀已知中沒有交待,無法畫出B受到A斜面對它的彈力,解題出現(xiàn)了困難,我就這樣引導(dǎo):能否不考慮彈力,而把A、B看作一個系統(tǒng),彈力作為一個內(nèi)力,整個系統(tǒng)

4、開始時,A靜止,B運動,當(dāng)B沖到A表面最高點時,A、B具有共同速度,這種情況是否跟子彈射進(jìn)靜止的木塊;然后一起運動的現(xiàn)象有點類似?經(jīng)這樣引導(dǎo),同學(xué)們馬上想到用動量守恒定律求V',V"。最后請同學(xué)分析是否符合動量守恒條件。整個題目的解題思路分析到此已非常清楚了,接下來的解題步驟比較簡單(略)。 把握“理清思路”這個環(huán)節(jié)在解題訓(xùn)練中,就是要選擇好題目,運用多種問題造成思維沖突來幫助搞清物理概念及適用條件,懂得了選什么概念解題的正確思維方式,所以說這一環(huán)節(jié)是培養(yǎng)學(xué)生分析能力、理解能力、培養(yǎng)思維的準(zhǔn)確性。 二、歸納提高: 解完題目不是習(xí)題訓(xùn)練的終結(jié),要讓學(xué)生不僅知其然而且知其所以然,

5、老師還要幫助學(xué)生進(jìn)行分析、歸納。歸納題目中用到的物理概念的內(nèi)容,歸納適用條件,歸納用這個概念解題方法,總結(jié)這個概念可解決哪一類題目。 例如:上題解答完后,可向?qū)W生提這樣幾個問題:1.能量守恒定律和動量守恒定律的具體內(nèi)容是什么?應(yīng)用時有什么條件限制?2.應(yīng)用兩個守恒定律解題時一般方法怎樣?3.用守恒定律一般解決哪一類題目?然后請同學(xué)思考。適當(dāng)組織討論。如第二個問題同學(xué)通過上面解題,一部分同學(xué)認(rèn)為:首先確定研究對象,然后分析初狀態(tài)的總動量和總能量,未狀態(tài)的總動量和總能量,還有一部分同學(xué)認(rèn)為:用守恒定律解題不需要考慮中間過程,只要初、末兩個狀態(tài),我對上面同學(xué)的歸納作了肯定,然后再問同學(xué):“用守恒定律

6、解題還應(yīng)注意什么?”同學(xué)聯(lián)系上面例題,認(rèn)為:研究對象中的各個物體都應(yīng)進(jìn)行受力分析,從受力分析判斷物體是否運動,不能光憑自己感覺猜想。物體間能量轉(zhuǎn)移不能遺漏。最后歸納用守恒定律解決問題的一般類型。這時可讓同學(xué)充分議論,有同學(xué)講:可以解兩個物體碰撞題目,還可以解A物體在B物體表面運動題目,物體在粗糙表面上滑動題目等等,例子舉不勝舉。再請同學(xué)分析,平時用守恒定律做的大多數(shù)題目中的研究對象是什么物體,是宏觀?還是微觀物體?同學(xué)一致認(rèn)為是宏觀物體,那么宏觀物體的運動在物理學(xué)中是屬于力學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)中的哪一類?同學(xué)講是屬于力學(xué),最后歸納:守恒定律通?？梢越饬W(xué)中的兩個物體之間的相互作用這一類題目。

7、 解題后“歸納提高”這一環(huán)節(jié)的訓(xùn)練既復(fù)習(xí)了物理概念,又使學(xué)生對概念、定律、公式的理解,從具體、感性的低層次向概括、理性的高層次發(fā)展,訓(xùn)練了歸納思維的能力。 三、探索遷移: “探索遷移”是指老師引導(dǎo)學(xué)生用某一物理概念解一類題目遷移到解另一類題目,思維從一個領(lǐng)域擴展到另一領(lǐng)域。開拓了學(xué)生解題視野,探索物理學(xué)各領(lǐng)域中的共性和規(guī)律。 例如,上面用兩個守恒定律解決力學(xué)中兩個物體之間相互作用的題目。其思想還可拓展到熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)等其它內(nèi)容,筆者曾設(shè)計引導(dǎo)學(xué)生思考能否把守恒定律應(yīng)用到如熱學(xué)、電磁學(xué)中去呢?請同學(xué)從具體的題目中分析、思考。例1:一水平放置在光滑平面上的氣缸, 用活塞封閉部分理想氣體,氣缸和

8、活塞的質(zhì)量均為 m,現(xiàn)給活塞一個向左的沖量,使其向左運動,在以后的運動中,系統(tǒng)絕熱,求封閉氣體內(nèi)能改變量的最大值? 解此題時,要求同學(xué)從兩個守恒定律角度去思考,首先找研究對象及研究對象在初狀態(tài)的動量和能量,我引導(dǎo)學(xué)生,外界給活塞以沖量I,活塞的速度為多少?向什么方向運動,氣缸是否運動?經(jīng)提示學(xué)生馬上想到:活塞受到一個向左沖量,活塞以V0=I/m向左運動,氣缸受到外力作用在光滑平面上作加速運動。然后我再引導(dǎo)學(xué)生:當(dāng)活塞向左運動時,氣體對活塞有無作用力?活塞作什么運動?在什么情況下的氣體內(nèi)能改變最大,即氣體的末狀態(tài)?學(xué)生分析:當(dāng)活塞向左運動時,壓迫氣體,氣體對活塞有反作用力,活塞作減速運動,當(dāng)活塞

9、速度等于氣缸速度時,氣體不再被壓縮,內(nèi)能改變量最大。最后請同學(xué)分析是否滿足動量守恒定律。然后用動量守恒、能量守恒(mV0=2mV;1/2mV02=1/2(2m)V2+E)(解題略)。 通過上面例題,說明兩個守恒定律也可以用于解熱力學(xué)中的題目,用守恒定律解力學(xué)題目遷移到解熱學(xué)題目。例2:在真空中同時存在勻強電場(方向豎直向下)和勻強磁強(方向垂直指向紙里),有甲、乙兩個帶電顆粒,甲帶負(fù)電,電量大小為q1,恰好靜止在A點。乙也帶負(fù)電,電量大小為q2正在過A點豎直平面作半徑為 r的勻速圓周運動,運動中乙與甲發(fā)生碰接連在一起,試分析它們以后運動情況。 解此題時也請同學(xué)從守恒定律角度去分析,研究對象,初

10、狀態(tài)和末狀態(tài)同學(xué)很快分析出來,初狀態(tài)的總動量和末狀態(tài)的總動量同學(xué)也很容易寫出來,但是是否符合動量守恒條件呢?同學(xué)回答有些困難,我就引導(dǎo)學(xué)生:甲、乙?guī)щ婎w粒處在電場和磁場中,會受到什么力作用?根據(jù)已知:A靜止,B作勻速圓周運動,受到的各個力之間有什么關(guān)系?同學(xué)馬上清楚了:A受到電場力和重力,由于靜止,所以,合力為零。B作勻速圓周運動,電場力和重力的合力必須為零,由洛侖茲力充當(dāng)向心力,因此,碰撞后重力和電場力仍等值反向,甲、乙仍在洛侖茲力作用下做勻速圓周運動,由于洛侖茲力始終跟速度垂直,所以不影響在速度方向上的動量變化,因此動量守恒。然后用動量守恒、洛侖茲力充當(dāng)向心力解題(略)。 通過這個例題:讓同學(xué)明白,守恒定律也可以應(yīng)用在電磁學(xué)中解題,解題思維從力學(xué)遷移到電磁學(xué)。 “探索遷移”這一環(huán)節(jié)讓學(xué)生把物理學(xué)中有關(guān)知識有機地聯(lián)系起來,由“已知”探索“未知”,培養(yǎng)了思維的靈活性和創(chuàng)