淺談化曲為直思想在高中物理教學(xué)中的實(shí)踐策略

淺談“化曲為直”思想在高中物理教學(xué)中的實(shí)踐策略

Summary：基于分析“化曲為直”思想在高中物理教學(xué)中的實(shí)踐策略。主要通過建構(gòu)物理模型，解決曲線運(yùn)動(dòng)問題；借助化曲為直思想，處理圖像問題；靈活變化題目條件，解決功的問題三種途徑，幫助學(xué)生樹立化曲為直思想，能夠根據(jù)具體的物理問題，轉(zhuǎn)換思維展開分析，以便學(xué)生將抽象、復(fù)雜的物理問題簡單化，以此來促進(jìn)學(xué)生的物理解題能力與思維能力的有效提升。Keys：化曲為直；物理教學(xué)；實(shí)踐策略引言：隨著課改的不斷深入及素質(zhì)教育的推進(jìn)，教育理念及模式也隨之發(fā)生了改變。對(duì)于當(dāng)前的高中物理教學(xué)來說，不僅需要學(xué)生掌握相關(guān)的物理知識(shí)，更多的需要學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)物理，以便學(xué)生可以自主解決物理問題，以此來增強(qiáng)學(xué)生的物理能力與學(xué)習(xí)效率。其中“化曲為直”思想，可以引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)換思維，將一些物理模型或問題簡單化，借助圖像去處理物理數(shù)據(jù)，這對(duì)學(xué)生的物理解題效率及能力的提升具有很大的幫助。因此，高中物理教師在實(shí)際的教學(xué)之中，應(yīng)有意識(shí)地為學(xué)生滲透“化曲為直”思想，促進(jìn)學(xué)生的物理思維與綜合素養(yǎng)的全面提升。建構(gòu)物理模型，解決曲線運(yùn)動(dòng)問題“化曲為直”作為處理數(shù)學(xué)問題的一種有效方法，而很多物理問題也需要應(yīng)用“化曲為直”思想來轉(zhuǎn)換思維，將抽象復(fù)雜的物理問題簡單化。尤其是關(guān)于曲線運(yùn)動(dòng)的知識(shí)來說，既是對(duì)以往所學(xué)知識(shí)的重要補(bǔ)充，以及對(duì)運(yùn)動(dòng)和力關(guān)系的進(jìn)一步完善，同時(shí)又是復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，具有一定的難度，所以很多學(xué)生在學(xué)習(xí)中會(huì)產(chǎn)生比較畏難的情緒。因此，教師就可以為學(xué)生滲透化曲為直的思想，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)建構(gòu)物理模型，以此來高效地解決物理曲線運(yùn)動(dòng)的問題，從而促進(jìn)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力與解題效率的有效提升。比如人教版高中物理中的《平拋運(yùn)動(dòng)》這一課，需要讓學(xué)生體會(huì)平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及特點(diǎn)，具備物理學(xué)等效替換的思想，有效地解決實(shí)際問題，同時(shí)理解平拋運(yùn)動(dòng)的速度合成與分解、位移合成與分解。因此，教師就可以設(shè)計(jì)以下例題：一架在125m高空飛行的飛機(jī)，以每秒10m的速度水平飛行時(shí)，拋下一個(gè)物體（g為10m/s2），求物體落到地面時(shí)的速度。解析：本道題主要是考查學(xué)生對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)的速度分解相關(guān)知識(shí)，所以根據(jù)化曲為直思想建模，將物體的平拋運(yùn)動(dòng)，分解成水平方向的均速直線運(yùn)動(dòng)以及豎直方向的均加速直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行問題的解決。解答：已知物體在水平方向的速度為v1=10m/s，物體落地所需時(shí)間為t，∴h=gt2，t=5s，豎直方向速度為v2=gt=50m/s，∴物體落地時(shí)速度v==10m/s，方向與水平方向的夾角正切是tanθ=5.借助化曲為直思想，處理圖像問題在高中物理學(xué)之中，很多實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)之間存在比較復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系，例如反比關(guān)系。如若直接將兩個(gè)物理量為坐標(biāo)作圖像，所呈現(xiàn)的圖像通常都是曲線，無法通過函數(shù)圖像去找出兩個(gè)物理量之間的關(guān)系。因此，根據(jù)“化曲為直”思想，就可以靈活地轉(zhuǎn)換相應(yīng)的物理量，促使學(xué)生改變其中一個(gè)物理的指數(shù)，去重新尋找兩個(gè)物理量的關(guān)系，以便獲得更加準(zhǔn)確的結(jié)論。因此可以說，“化曲為直”思想對(duì)高中物理的圖像問題處理具有很大的幫助，只有學(xué)生真正具備化曲為直思想，才能更加從容地應(yīng)對(duì)解決圖像問題，從而直觀地發(fā)現(xiàn)物理量之間的關(guān)系，便于學(xué)生有效的解決，促進(jìn)學(xué)生的物理解題能力與學(xué)習(xí)效率的進(jìn)一步提升。比如人教版高中物理中的《牛頓運(yùn)動(dòng)定律》中的實(shí)驗(yàn)“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，主要是讓學(xué)生理解探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的合理性和必要性，理解實(shí)驗(yàn)的思路以及用圖像處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)的操作與測(cè)量去體驗(yàn)平衡摩擦力。當(dāng)在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生測(cè)得某一個(gè)物體受力F一定時(shí)m變化，記錄下不同m時(shí)的a數(shù)值，如下表：m/kg21.51.251a/（m·a-2）2.042.663.233.98因此根據(jù)表中數(shù)據(jù)，教師可以為學(xué)生設(shè)置問題：①畫出圖像；②從圖形中判定當(dāng)F一定時(shí)，a與m的關(guān)系。解析：如若學(xué)生作出圖1的圖像，會(huì)發(fā)現(xiàn)是一條曲線，很難看出a與m的關(guān)系，但是從曲線中可以猜測(cè)出a與m可能成反比。此時(shí)教師就可以為學(xué)生滲透化曲為直思想，引導(dǎo)學(xué)生作出圖2的a-（1/m）圖像，以便學(xué)生在圖像中直觀地看到加速度與質(zhì)量的倒數(shù)成正比，促使學(xué)生準(zhǔn)確的解答：當(dāng)F一定時(shí)，a與m成反比。從而通過化曲為直的應(yīng)用，更利于將抽象問題形象化與簡單化，確保學(xué)生更加準(zhǔn)確、便捷的解決。圖1a-m圖2a-（1/m）靈活變化題目條件，解決功的問題功是高中物理教學(xué)中的重要內(nèi)容之一。因此，教師在教學(xué)之中要讓學(xué)生理解功的概念，引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)實(shí)生活中發(fā)現(xiàn)與功有關(guān)的問題，促使學(xué)生體會(huì)科學(xué)研究方法對(duì)人類認(rèn)識(shí)自然的作用，以便學(xué)生運(yùn)用功的知識(shí)解決一些生活實(shí)際問題。因此，教師為學(xué)生滲透“化曲為直”思想，根據(jù)物體在變力作用下的曲線運(yùn)動(dòng)，如若力與位移方向同步變化，但力的方向與物體運(yùn)動(dòng)切線方向間夾角不變，就可以將曲線分成若干個(gè)小元段，每一個(gè)為一條直線，代表恒力做功，總功為各個(gè)小元段做功的代數(shù)和。同時(shí)當(dāng)學(xué)生面對(duì)實(shí)際問題時(shí)，能夠幫助學(xué)生靈活地變化題目的條件，更加輕松、準(zhǔn)確地解決關(guān)于功的問題，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生物理素養(yǎng)與綜合能力的有效提升。例題：如圖3中一根長為R的繩子，系住一個(gè)小球，繩的另一端固定在光滑的水平桌面上，為O點(diǎn)，小球在桌面上以速度v繞O點(diǎn)，作均速圓周運(yùn)動(dòng)。圖4是一桿固定在轉(zhuǎn)軸上，桿端至軸心距離是R，用一個(gè)始終垂直桿，且大小恒為F力，推桿外端促使桿繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)，求兩種情況下各轉(zhuǎn)動(dòng)一周，繩子拉力Fr和推力F所做的功。圖3圖4解析：在這兩種情況下力的方向都在不斷的改變，所以利用化曲為直思想將其分成若干個(gè)小元段解決，在圖3中的每小段運(yùn)動(dòng)中拉力與小球位移垂直，所以每一元段運(yùn)動(dòng)中拉力不做功，轉(zhuǎn)動(dòng)一周就是0；而圖4中小元段中推力與小球位移平行，推力做功W=Fs，轉(zhuǎn)動(dòng)一周的總功就是每一個(gè)小元段的總和，即F=F·2πR。結(jié)束語：綜上所述，“化曲為直”思想在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用，能夠有效發(fā)散學(xué)生的物理思維，幫助學(xué)生更加簡單地解決抽象的物理問題，增強(qiáng)學(xué)生的物理解題能力與學(xué)習(xí)效率。教師要根據(jù)具體的物理知識(shí)，為學(xué)生巧妙地滲透“化曲為直”思想，引導(dǎo)學(xué)生去轉(zhuǎn)換思維分析問題，促使學(xué)生更加直觀地發(fā)現(xiàn)物理量及其關(guān)系，以便學(xué)生高效、準(zhǔn)確地解決物理問題，從而促進(jìn)學(xué)生物理素養(yǎng)與綜合能力的全面提升。Reference：[1]翁鵬飛,楊國平.淺談高中物理教學(xué)中“化曲為直”思想的應(yīng)用[J].湖南中學(xué)物理,2020,35(08):26-28.[2]方可.淺談高中物理中的“化曲為直”思想[J].讀天下(綜合),2019(08):48-48.[3]張建忠.高中物理教學(xué)案例：化曲為直，用直解曲——以《平拋運(yùn)動(dòng)》為例[J].求知導(dǎo)刊,2019(