陳自力
近年來,高考物理學科命題取材越來越聯(lián)系到我國和世界經(jīng)濟、科技、教育和文化事業(yè)的發(fā)展,能力考查對“能讀懂自然科學方面的資料”和“對自然科學基礎知識的應用能力”提出了要求,主要體現(xiàn)在理綜科考試中新情景題中,加強了對學生提取新信息、獲取新知識、運用新信息及新知識解決實際問題能力考查。
本人針對近幾年高考中學生解新情景題的困惑,結合多年的教學談談如何解高考物理新情景題經(jīng)驗。
新情景題是一種新信息、新情景(或背景)試題,是以日常生活、生產(chǎn)及現(xiàn)代科技中的某個事件、問題為情景提供信息,學生通過閱讀、理解、思考和分析,從中篩選出相關信息,把實際問題抽象為物理過程,建立物理模型,然后應用題中的相關信息解決問題。
新情景題的最大特點是相關性、隱蔽性和遷移性。試題中的問題與哪些物理知識發(fā)生聯(lián)系、應該用什么物理規(guī)律、采用哪種物理模型解決問題并不是一目了然,只有深化、活化對物理概念、物理規(guī)律的理解,構建比較完整的物理知識體系,才能掌握解題的一般方法。另外除具備一般能力外,更應具備閱讀分析能力和一定的洞察力及遷移應用能力。
因此,傳統(tǒng)的“題海戰(zhàn)術”解決這類問題成效不大,必須讓學生系統(tǒng)掌握物理知識,提升學生的綜合素質。
一、新情景題的分類
新情景題一般分為兩類:第一類是“提供新知”型,是介紹現(xiàn)代新科技、新發(fā)現(xiàn)等新信息的新情景題,也可稱之為“信息題”。例如,“河流發(fā)電”、“嫦娥一號”、“夸克模型”、“介子衰變”、“電磁流量計”、“啤酒生產(chǎn)工藝”、“諾貝爾化學獎項目—導電塑料”、“霍爾效應”、“黑體輻射”等,題目提供新的知識,并要求以此解決題目中給定的問題。
第二類是“實用分析”型,建立在學生已學的物理知識基礎上,是以日常生活、生產(chǎn)及現(xiàn)代科技實用模型為背景,提出種種假設并且將模型理想化的新情景題。
這類題往往能解決很多實際的問題,更具實用性,如:“緩沖裝置”、“柴油打樁機問題”、“自行車問題”、“摩擦因數(shù)測量儀”等,要求學生能利用學過的知識,綜合分析處理日常生活中的實際問題。
二、高考物理新情景題的解題方法
1.模型構建法
許多學生臨考時面對眾多信息,思維容易受問題表象干擾,很難抓住研究對象的本質特征,難以從實際問題中構建物理圖景和物理模型。因此在平時學習物理的過程中,一定要歸納常見物理模型,逐步養(yǎng)成用物理模型解題的習慣。
例如,高考“跳蚤問題”中,“跳蚤模型”實質上和人一樣具有相同的加速和上升過程,應用勻變速直線運動規(guī)律可迅速得到答案;“柴油打樁機”問題實質是一個碰撞模型,利用動量守恒和功能關系不難求解;“介子衰變”問題實質是爆炸模型、衰變模型和圓周運動模型的綜合應用,要應用動量守恒定律、衰變規(guī)律和洛侖磁力充當向心力等知識綜合求解;“蹦床問題”可把運動員看作一個質點模型,既可用牛頓定律求解,又可用動量定理求解。
2.問題簡化法
新情景題一般通過文字材料或圖表,介紹某種新概念、新理論、新發(fā)現(xiàn)、新技術和新方法,同時也可能提供某些信息或某些物理公式,有的信息可能是多余的,甚至使學生產(chǎn)生錯覺。因此,我們要善于提取有用信息,找出物理量之間的定性和定量關系,無須分析題目中每句話的具體含義及提供材料的背景和原理,使復雜問題簡單化。
例如,“光敏電阻”問題實質上是一個帶電粒子在電場中偏轉的問題,只通過不同的光照改變光敏電阻從而改變了兩板間的電場,應用電場知識和平拋運動規(guī)律不難得到答案; “磁流體發(fā)電”問題可簡化為一個純電路問題,只不過電源是因等離子體在磁場中偏轉分離而產(chǎn)生的;“自行車”問題中,關鍵是由交流發(fā)電原理求有效值和利用圓周運動特點找角速度關系,應用常規(guī)的基礎知識可求解。
3. 推理演繹法
學生牢固地掌握了課本上的知識后,要求能將所學知識演繹推理。由于現(xiàn)行教科書中應用性的生活實例很少,學生在學習新知識時,缺乏該環(huán)節(jié)的思維訓練,在具體問題應用上,學生仍習慣于傳統(tǒng)的認識經(jīng)驗和思維習慣,久而久之,就認為物理是代代公式的數(shù)學運算而已,淡化了物理思維的訓練,形成方法上的思維障礙。
在平時的物理教學中,教和學都必須從思想觀念上有所改變。例如,“帶電小球斷線問題”,首先假設平衡位置,然后判斷平衡位置,這個推理分析過程尤為重要,否則無法得到正確答案。
4.情景定位法
在物理習題教學中,應創(chuàng)設以新信息為背景的問題情景,教給學生處理新信息的方法。在創(chuàng)設以新信息為背景的問題情景時,要求問題中提供較多的信息,通過解答新信息問題,培養(yǎng)學生收集信息、提取信息、處理信息、轉換信息、運用信息解決新問題的能力。
例如,“‘和平號空間站墜落問題”,通過對信息綜合分析,發(fā)現(xiàn)這是一道以能量為主線的力、熱綜合題,涉及重力勢能、動能、熱能和其他形式的能量,而能量是描述系統(tǒng)整體性質的物理量,故應選用的物理規(guī)律是能量守恒定律。
在解決具體的新情景題時,常常包含以下幾個步驟:1.處理信息。從實際問題中提取有用信息,排除次要的干擾信息,并使之與物理知識發(fā)生聯(lián)系。2.構建模型。把題目中日常生活、生產(chǎn)或現(xiàn)代科技背景抽去,簡化為物理過程,并建立適當?shù)奈锢砟P汀?.列式求解。應用所學過的物理知識,尋找物理對象在變化過程中滿足的定量和定性的規(guī)律,列出方程式,直至解決問題。
蘇霍姆林斯基說過:“教會學生把應用題‘畫出來,其用意就在于保證由具體思維到抽象思維的過渡”。平時的教學中,要重視教學中示意圖畫法的訓練,加強圖像、圖景教學,訓練學生的物理形象思維和抽象思維,建立正確的物理模型,讓學生學會解題方法,培養(yǎng)善于思考的思維習慣。