物理問題的要素分析

1、PAGE PAGE 5物理問題的要素分析學(xué)情分析目前，本班級(jí)的物理教學(xué)，已基本完成重點(diǎn)單元第一階段的復(fù)習(xí)工作。從9月考和期中考及各次單元測(cè)驗(yàn)來看，學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和掌握度在85%左右，學(xué)生在解決問題過程中出現(xiàn)的失分，很大的比重出現(xiàn)在學(xué)生已經(jīng)掌握解題知識(shí)和方法題型上。觀察表明，學(xué)生在這類題型上的失分原因，關(guān)鍵之處在于沒有養(yǎng)成良好的分析習(xí)慣所致，想當(dāng)然的套類、不應(yīng)該簡(jiǎn)約的分析過程以思維定勢(shì)簡(jiǎn)約化等等不良的解題習(xí)慣在相當(dāng)一部分學(xué)生身上仍然比較嚴(yán)重地存在。因此，通過課堂教學(xué)，揭示出學(xué)生不良分析習(xí)慣所造成的“危害”，使之提高警覺和對(duì)問題嚴(yán)重性的重視；同時(shí)，提供良好分析范例，提煉準(zhǔn)確的分析策略，對(duì)指導(dǎo)

2、學(xué)生克服不良分析習(xí)慣，提升學(xué)生分析物理問題的品質(zhì)，是下一階段中本班物理復(fù)習(xí)教學(xué)的重要內(nèi)容。通過本節(jié)課的教學(xué)，希望提供這樣的一個(gè)案例版本。教學(xué)目標(biāo)進(jìn)一步鞏固對(duì)平衡條件、牛頓第二定律、動(dòng)能定理等知識(shí)的理解和掌握；提高根據(jù)問題情境準(zhǔn)確運(yùn)用要素分析，建立物理方程的能力。重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：物理問題要素分析難點(diǎn)：要素分析的表述教學(xué)資源2009年上海物理高考卷的計(jì)算題部分，學(xué)生練習(xí)卡，PPT。教學(xué)流程示例分析要素標(biāo)記活動(dòng)II分組練習(xí)題3、4解題分析三要素投影學(xué)生練習(xí)作品1活動(dòng)I分組練習(xí)題1投影學(xué)生練習(xí)作品2小 結(jié)分析要素及其標(biāo)記評(píng)價(jià)錯(cuò)因診斷與對(duì)策流程說明活動(dòng)I：提出本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)，給出題1，讓學(xué)生練習(xí)：20

3、09年高考上海卷，第21題：題1：（12分）如圖，粗細(xì)均勻的彎曲玻璃管A、B兩端開口，管內(nèi)有一段水銀柱，右管內(nèi)氣體柱長(zhǎng)為39cm，中管內(nèi)水銀面與管口A之間氣體柱長(zhǎng)為40cm。先將口B封閉，再將左管豎直插入水銀槽中，設(shè)整個(gè)過程溫度不變，穩(wěn)定后右管內(nèi)水銀面比中管內(nèi)水銀面高2cm，求： （1）穩(wěn)定后右管內(nèi)的氣體壓強(qiáng)p；（2）左管A端插入水銀槽的深度h。（大氣壓強(qiáng)p076cmHg）設(shè)計(jì)意圖：這道題雖然簡(jiǎn)單，包含了物理計(jì)算題分析的三個(gè)基本要素：對(duì)象要素、狀態(tài)過和要素、知識(shí)要素，估計(jì)有近2/3的學(xué)生能獨(dú)立的得到正確的答案，而部分學(xué)生由于對(duì)象（左、右兩管的氣體）轉(zhuǎn)換，或由于難以建立前、后狀態(tài)的物理量間的聯(lián)系

4、而導(dǎo)致錯(cuò)誤。因而，通過學(xué)生練習(xí)展示，揭示出物理問題分析的三個(gè)基本要素，從而引入本節(jié)的主題。既能引起出錯(cuò)學(xué)生對(duì)“三要素”運(yùn)用的重視，同時(shí)也可能對(duì)順利完成該題的學(xué)生產(chǎn)生麻痹。投影學(xué)生練習(xí)作品1：通過投影學(xué)生的正確解答和錯(cuò)誤解答的對(duì)比，提煉并揭示解題分析三要素在物理問題分析中的重要價(jià)值。3、示例分析要素及其標(biāo)記：在簡(jiǎn)單問題的分析中，涉及的分析要素較少，因此可以在（大腦）內(nèi)部標(biāo)記而不至于遺忘；但在研究對(duì)象變換，問題涉及多狀態(tài)、多過程、多知識(shí)點(diǎn)時(shí)，由于短時(shí)記憶容量和維持時(shí)間的限制，僅在（大腦）內(nèi)部標(biāo)記要素，很容易造成短時(shí)記憶的丟失，而導(dǎo)致對(duì)問題分析的信息丟失，或者以想當(dāng)然的思維替代對(duì)物理狀態(tài)和過程的準(zhǔn)確

5、判斷，從而使解決問題形成障礙或走向歧途。所以提倡分析要素的外部標(biāo)記，避免或減少上述問題的發(fā)生。2009年高考上海物理卷第22題：題2：（12分）如圖（a），質(zhì)量m1kg的物體沿傾角37的固定粗糙斜面由靜止開始向下運(yùn)動(dòng)，風(fēng)對(duì)物體的作用力沿水平方向向右，其大小與風(fēng)速v成正比，比例系數(shù)用k表示，物體加速度a與風(fēng)速v的關(guān)系如圖（b）所示。求：（1）物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；（2）比例系數(shù)k。fNmg三要素運(yùn)用：標(biāo)記方式：狀態(tài)1：0時(shí)，a4m/s2；對(duì)象：物體受力分析知識(shí)：牛頓第二定律：mgsinmgcosma0 （1）FfNmg解答：由（1）得： EQ F(gsinma0,gcos) 0.25。狀態(tài)2

6、：5m/s，a=0；對(duì)象：物體受力分析知識(shí)：平衡條件：mgsinNkvcos0 （2）Nmgcoskvsin （3）解答：k EQ F(mg（sincos）,v（sincos) 0.84kg/s。表述方式：對(duì)物體運(yùn)用牛頓第二定律于0、a=4m/s2時(shí)有：mgsinmgcosma0 （1）對(duì)物體運(yùn)用平衡條件于5m/s、a=0時(shí)有：mgsinNkvcos0 （2）Nmgcoskvsin （3）具體解題時(shí)，是用“標(biāo)記方式”還是用表述方式，由學(xué)生自己選擇。4、活動(dòng)II：明確提出寫出或標(biāo)記分析三要素的要求，給出題3、題4，分組練習(xí)：2009年高考上海物理卷第23題：題3：（12分）如圖，質(zhì)量均為m的兩個(gè)

7、小球A、B固定在彎成120角的絕緣輕桿兩端，OA和OB的長(zhǎng)度均為l，可繞過O點(diǎn)且與紙面垂直的水平軸無摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣阻力不計(jì)。設(shè)A球帶正電，B球帶負(fù)電，電量均為q，處在豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。開始時(shí)，桿OB與豎直方向的夾角060，由靜止釋放，擺動(dòng)到90的位置時(shí)，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，求： （1）勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小E；（2）系統(tǒng)由初位置運(yùn)動(dòng)到平衡位置，重力做的功Wg和靜電力做的功We；（3）B球在擺動(dòng)到平衡位置時(shí)速度的大小v。2009年高考上海物理卷第24題：題4：（14分）如圖，光滑的平行金屬導(dǎo)軌水平放置，電阻不計(jì)，導(dǎo)軌間距為l，左側(cè)接一阻值為R的電阻。區(qū)域cdef內(nèi)存在垂直軌道平面向下的有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)

8、，磁場(chǎng)寬度為s。一質(zhì)量為m，電阻為r的金屬棒MN置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，受到F0.5v0.4（N）（v為金屬棒運(yùn)動(dòng)速度）的水平力作用，從磁場(chǎng)的左邊界由靜止開始運(yùn)動(dòng)，測(cè)得電阻兩端電壓隨時(shí)間均勻增大。（已知l1m，m1kg，R0.3，r0.2，s1m）（1）分析并說明該金屬棒在磁場(chǎng)中做何種運(yùn)動(dòng)；（2）求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大??；（3）若撤去外力后棒的速度v隨位移x的變化規(guī)律滿足vv0 EQ F(B2l2,m（Rr）) x，且棒在運(yùn)動(dòng)到ef處時(shí)恰好靜止，則外力F作用的時(shí)間為多少？（4）若在棒未出磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)撤去外力，畫出棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中速度隨位移的變化所對(duì)應(yīng)的各種可能的圖線。5、投影學(xué)作練習(xí)作品

9、2：6、評(píng)價(jià)：根據(jù)學(xué)生練習(xí)中出現(xiàn)的相關(guān)問題，學(xué)生互動(dòng)評(píng)價(jià)診斷出錯(cuò)的原因，體悟因運(yùn)用和標(biāo)記分析要素對(duì)避免出錯(cuò)的重要性。7、小結(jié)：分析三要素及標(biāo)記方法，強(qiáng)調(diào)通過對(duì)三要素的追問調(diào)控自己的解題行為。七、作業(yè)：1（12分）如圖所示為研究電子槍中電子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)化模型示意圖。在Oxy平面的ABCD區(qū)域內(nèi)，存在兩個(gè)場(chǎng)強(qiáng)大小均為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)I和II，兩電場(chǎng)的邊界均是邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形（不計(jì)電子所受重力）。（1）在該區(qū)域AB邊的中點(diǎn)處由靜止釋放電子，求電子離開ABCD區(qū)域的位置。（2）在電場(chǎng)I區(qū)域內(nèi)適當(dāng)位置由靜止釋放電子，電子恰能從ABCD區(qū)域左下角D處離開，求所有釋放點(diǎn)的位置。（3）若將左側(cè)電場(chǎng)II整體水平

10、向右移動(dòng)L/n（n1），仍使電子從ABCD區(qū)域左下角D處離開（D不隨電場(chǎng)移動(dòng)），求在電場(chǎng)I區(qū)域內(nèi)由靜止釋放電子的所有位置。2（14分）如圖所示，豎直平面內(nèi)有一半徑為r、內(nèi)阻為R1、粗細(xì)均勻的光滑半圓形金屬環(huán)，在M、N處與相距為2r、電阻不計(jì)的平行光滑金屬軌道ME、NF相接，EF之間接有電阻R2，已知R112R，R24R。在MN上方及CD下方有水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)I和II，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B?，F(xiàn)有質(zhì)量為m、電阻不計(jì)的導(dǎo)體棒ab，從半圓環(huán)的最高點(diǎn)A處由靜止下落，在下落過程中導(dǎo)體棒始終保持水平，與半圓形金屬環(huán)及軌道接觸良好，高平行軌道中夠長(zhǎng)。已知導(dǎo)體棒ab下落r/2時(shí)的速度大小為v1，下落到MN處的速度大小為v2。