高中物理教學(xué)過程思維方法的滲透與訓(xùn)練

康勝

物理學(xué)習(xí)不可缺失物理思維，學(xué)生在高中物理學(xué)習(xí)過程中如何培養(yǎng)思維呢？本文就新授課與習(xí)題課兩種課型中思維方法的滲透進行簡單的分析，望能有助于教學(xué)實踐.

一、新授課學(xué)生物理思維的培養(yǎng)

1.找初、高中思維差異

學(xué)生進入高中后，學(xué)習(xí)思維習(xí)慣還停留在初中.就物理學(xué)習(xí)而言：習(xí)慣了形象思維，不習(xí)慣抽象思維；習(xí)慣背，不習(xí)慣邏輯推理；習(xí)慣于模仿，不習(xí)慣于獨立思考；從而讓學(xué)生形成物理難學(xué)的觀念.

例如，"摩擦力"這個知識內(nèi)容，初高中教材對學(xué)生的思維要求就很不一樣，初中教材只在摩擦力這節(jié)把靜摩擦力安排在"讀一讀"，只要求初步了解，而高中則要求深入理解，作定性、定量研究，教材的抽象性和概括性大大加強.

因此，高中學(xué)習(xí)靜摩擦力內(nèi)容時，學(xué)生因為初中學(xué)習(xí)形成的思維定勢會認為受靜摩擦力的物體一定是靜止的，導(dǎo)致學(xué)習(xí)困難，學(xué)習(xí)物理興趣下降.

2.學(xué)生的學(xué)情分析

學(xué)生是教學(xué)的主體，教學(xué)必須從學(xué)生的認知結(jié)構(gòu)和發(fā)展需求出發(fā)，分析學(xué)生學(xué)習(xí)這部分內(nèi)容前掌握了哪些知識，通過什么方式獲知的，達到怎樣的認知水平，思考這節(jié)課的內(nèi)容有哪些對學(xué)生有難度，便于設(shè)計問題滿足學(xué)生認知發(fā)展的需要.

例如，靜摩擦力這個概念的教學(xué)，我們要調(diào)查初中學(xué)過哪些靜摩擦力知識，掌握到什么水平以及獲取這些知識的途徑，在此基礎(chǔ)上根據(jù)高中物理教材和學(xué)生狀況分析、研究靜摩擦力教學(xué)難點，設(shè)置合理的教學(xué)層次、實施適當?shù)慕虒W(xué)方法，在教學(xué)中，努力創(chuàng)造條件，建立鮮明的物理例題情景，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)過自己對生活的充分觀察、比較、分析、歸納等思維過程，從直觀的感知進入到抽象的深層理解，把靜摩擦力準確、鮮明、深刻地納入自己的認知結(jié)構(gòu)中，理解透靜摩擦力的概念和規(guī)律.

3.注重情境的創(chuàng)設(shè)

教學(xué)離不開情境的創(chuàng)設(shè)，應(yīng)該結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生認知發(fā)展的需要設(shè)置教學(xué)情境，驅(qū)動學(xué)生的認知發(fā)展，建立完整的知識體系，幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，提升高中物理思維能力.

例如，靜摩擦力的教學(xué)，筆者設(shè)置了如下幾個情境，幫助學(xué)生理順思維靜摩擦力的受力條件，其方向相對運動趨勢相反.

（1）運動物體受靜摩擦力

課堂上，我設(shè)計了一個情境，我用手握住一個玻璃杯在教室中走動，玻璃杯受到阻礙其下落的作用力還是不是靜摩擦力？

學(xué)生分析：玻璃杯是運動的，但是手和玻璃杯相對靜止，手和玻璃杯間的摩擦力屬于靜摩檫力.

（2）靜摩擦力的方向可以和運動方向相同

例1人走路時腳受到的摩擦力是靜摩檫力還是滑動摩檫力？摩擦力方向向前還是向后？

理論分析：當人在走路時，腳與地面接觸的瞬間腳與地面是相對靜止的，所以腳受到的是靜摩擦力，由于此時腳有向后運動的趨勢，而靜摩擦力的方向和相對運動趨勢的方向相反，所以人走路時，腳受到的靜摩擦力的方向向前.

例2如圖所示，皮帶運輸機將物體勻速地送往高處，下列結(jié)論正確的是（ ）.

A. 物體受到與運動方向相反的摩擦力作用

B.物體受到與運動方向相同的摩擦力作用

C.若物體和傳送帶都靜止，物體受到的摩擦力將消失

D.若勻速向下傳送貨物，物體所受的摩擦力沿皮帶向下

分析物體與傳送帶如果打滑，物體就不能被送往高處.物體與傳送帶相對靜止，所以物體受到的是靜摩擦力，不管物體被送往高處，還是向下傳送貨物物體和傳送帶都靜止，物體在傾斜的傳送帶上有沿皮帶向下運動的趨勢，所以物體受到靜摩擦力的方向沿皮帶向上.故本題選B.

如此設(shè)計，順利并成功的完成靜摩擦力的教學(xué)任務(wù)，使學(xué)生很好的掌握靜摩擦力基礎(chǔ)知識，培養(yǎng)學(xué)生物理思維能力，盡量避免似懂非懂"燒夾生飯"，為以后的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ).

二、習(xí)題課培養(yǎng)學(xué)生的物理思維

習(xí)題課是高中物理重要的課型，設(shè)計和選擇習(xí)題時，必須注重學(xué)生的思維發(fā)展需求，通過問題的解決引導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)知識、能力和情感的提升.

1.注重原始物理問題的分析

近幾年高考注重原始物理問題的考查，要求學(xué)生能夠把課堂上所學(xué)的物理知識應(yīng)用到分析生活中實際的問題過程中，這個過程中實現(xiàn)思維的發(fā)展，活化物理思維.

例3一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.下列描繪將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 （ ）.

解析皮球向上運動所受重力與空氣阻力方向都向下，根據(jù)牛頓第二定律得a=g+kvm，可以看出隨著速度的減小，皮球的加速度將減小，但最后不等于0.加速度越小，速度減小得越慢，答案C.

點評學(xué)生解決這個問題時，需要用到豎直上拋模型和牛頓第二定律，需要通過受力分析才能解決問題，同時對圖[JP3]像問題（圖象中如何反映運動參量）的分析能力也得到了提升.[JP]

例4如圖2所示，一夾子夾住木塊，在力 F 作用下向上提升.夾子和木塊的質(zhì)量分別為m、M，夾子與木塊兩側(cè)間的最大靜摩擦力均為f.若木塊不滑動，求力F的最大值.

解析對整體：力F產(chǎn)生的最大加速度最大有Fm-（M+m）g=mam；

隔離木塊： 2f-Mg=Mam

解得 Fm=2f（m+M）M

點評一個生活中常見的工具，將受力分析、整體法和隔離法、牛頓第二定律和摩擦力及其臨界問題都考查到，學(xué)生能夠在問題解決過程中感知物理學(xué)習(xí)的價值，提升物理學(xué)習(xí)正情感.

2.注重變式訓(xùn)練

課堂上例題做完，學(xué)生的物理思維才剛剛形成，這不是本課學(xué)習(xí)任務(wù)的結(jié)束，應(yīng)該及時地予以變式訓(xùn)練，這樣做不

僅可以強化對知識的理解，還能深化解題思路，沉淀解題方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高學(xué)生思維的水平與品質(zhì)，將例題的示范作用發(fā)揮到極致.實踐經(jīng)驗表明，同一知識可以考查它的不同認知層次，同一個情境也可以用來考查不同的知識和規(guī)律，變式訓(xùn)練有利于加強對概念和性質(zhì)的理解與把握.endprint

如圖3所示的情境，就可以在多個物理問題研究中進行設(shè)問和變式訓(xùn)練，以此實現(xiàn)學(xué)生思維能力的有序提升.

例5傾角為θ的粗糙斜面放置一質(zhì)量為m的木塊，已知木塊靜止，求木塊受到的摩擦力.

拓展如果給物塊加一個水平向左的力，而木塊仍保持靜止，則這個力大小應(yīng)滿足什么條件.

[BP（]3.注重思維的跨度性

除了新授課教學(xué)外，我們的問題設(shè)置應(yīng)該站在物理學(xué)科的角度進行設(shè)置，應(yīng)具有一定的綜合性，讓學(xué)生在一個問題的思考中跨越到多個模塊，提高思維的發(fā)散度.

例6如圖所示的空間分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個區(qū)域，各邊界面相互平行，Ⅰ區(qū)域存在勻強電場，電場強度E=1.0×104V/m，方向垂直邊界面向

右.Ⅱ、Ⅲ區(qū)域存在勻強磁場，磁場的方向分別為垂直紙面向外和垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度分別為B1=2.0T、B2=2.0T.三個區(qū)域?qū)挾确謩e為d1=5.0m、d2=d3=6.25m，一質(zhì)量m=1.0×10-8kg、電荷量q=1.6×10-6C的粒子從O點由靜止釋放，粒子的重力忽略不計.求：

（1）粒子離開Ⅰ區(qū)域時的速度大小v；

（2）粒子在Ⅱ區(qū)域內(nèi)運動時間t；

（3）粒子離開Ⅲ區(qū)域時速度與邊界面的夾角α.

解析

（1）粒子在電場中做勻加速直線運動，由動能定理得 qEd1=12mv2

解得 v=4.0×103m/s

（2）粒子在磁場B中做勻速圓周運動，則qvB1=mv2r，解得：r=mvqB=1B2mELq=12.5 m，

由幾何關(guān)系易知，粒子在Ⅱ區(qū)內(nèi)運動過程對應(yīng)的圓心角為30°，即粒子運動了1/12周，故時間t=112T=πm6qB≈0.16 s.

（3）粒子進入Ⅲ后仍做圓周運動，且與Ⅱ區(qū)中圓周運動滿足圖示關(guān)系，

設(shè)在Ⅲ區(qū)內(nèi)軌道半徑為R，有關(guān)位置點為P、Q、M，則

MQ=R/2PO′= R/2

MQ+PO′=（3+3）d1=3+32r

解得R=3r

B2=233T≈1.15T[BP）]

總之，高中物理教學(xué)必須注重學(xué)生的思維發(fā)展和能力提升，無論是新授課還是習(xí)題課都應(yīng)該從學(xué)生的發(fā)展需求出發(fā)，進行各個環(huán)節(jié)的科學(xué)設(shè)置，確保三維教學(xué)目標的達成.endprint

如圖3所示的情境，就可以在多個物理問題研究中進行設(shè)問和變式訓(xùn)練，以此實現(xiàn)學(xué)生思維能力的有序提升.

例5傾角為θ的粗糙斜面放置一質(zhì)量為m的木塊，已知木塊靜止，求木塊受到的摩擦力.

拓展如果給物塊加一個水平向左的力，而木塊仍保持靜止，則這個力大小應(yīng)滿足什么條件.

[BP（]3.注重思維的跨度性

除了新授課教學(xué)外，我們的問題設(shè)置應(yīng)該站在物理學(xué)科的角度進行設(shè)置，應(yīng)具有一定的綜合性，讓學(xué)生在一個問題的思考中跨越到多個模塊，提高思維的發(fā)散度.

例6如圖所示的空間分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個區(qū)域，各邊界面相互平行，Ⅰ區(qū)域存在勻強電場，電場強度E=1.0×104V/m，方向垂直邊界面向

右.Ⅱ、Ⅲ區(qū)域存在勻強磁場，磁場的方向分別為垂直紙面向外和垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度分別為B1=2.0T、B2=2.0T.三個區(qū)域?qū)挾确謩e為d1=5.0m、d2=d3=6.25m，一質(zhì)量m=1.0×10-8kg、電荷量q=1.6×10-6C的粒子從O點由靜止釋放，粒子的重力忽略不計.求：

（1）粒子離開Ⅰ區(qū)域時的速度大小v；

（2）粒子在Ⅱ區(qū)域內(nèi)運動時間t；

（3）粒子離開Ⅲ區(qū)域時速度與邊界面的夾角α.

解析

（1）粒子在電場中做勻加速直線運動，由動能定理得 qEd1=12mv2

解得 v=4.0×103m/s

（2）粒子在磁場B中做勻速圓周運動，則qvB1=mv2r，解得：r=mvqB=1B2mELq=12.5 m，

由幾何關(guān)系易知，粒子在Ⅱ區(qū)內(nèi)運動過程對應(yīng)的圓心角為30°，即粒子運動了1/12周，故時間t=112T=πm6qB≈0.16 s.

（3）粒子進入Ⅲ后仍做圓周運動，且與Ⅱ區(qū)中圓周運動滿足圖示關(guān)系，

設(shè)在Ⅲ區(qū)內(nèi)軌道半徑為R，有關(guān)位置點為P、Q、M，則

MQ=R/2PO′= R/2

MQ+PO′=（3+3）d1=3+32r

解得R=3r

B2=233T≈1.15T[BP）]

總之，高中物理教學(xué)必須注重學(xué)生的思維發(fā)展和能力提升，無論是新授課還是習(xí)題課都應(yīng)該從學(xué)生的發(fā)展需求出發(fā)，進行各個環(huán)節(jié)的科學(xué)設(shè)置，確保三維教學(xué)目標的達成.endprint

如圖3所示的情境，就可以在多個物理問題研究中進行設(shè)問和變式訓(xùn)練，以此實現(xiàn)學(xué)生思維能力的有序提升.

例5傾角為θ的粗糙斜面放置一質(zhì)量為m的木塊，已知木塊靜止，求木塊受到的摩擦力.

拓展如果給物塊加一個水平向左的力，而木塊仍保持靜止，則這個力大小應(yīng)滿足什么條件.

[BP（]3.注重思維的跨度性

除了新授課教學(xué)外，我們的問題設(shè)置應(yīng)該站在物理學(xué)科的角度進行設(shè)置，應(yīng)具有一定的綜合性，讓學(xué)生在一個問題的思考中跨越到多個模塊，提高思維的發(fā)散度.

例6如圖所示的空間分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個區(qū)域，各邊界面相互平行，Ⅰ區(qū)域存在勻強電場，電場強度E=1.0×104V/m，方向垂直邊界面向

右.Ⅱ、Ⅲ區(qū)域存在勻強磁場，磁場的方向分別為垂直紙面向外和垂直紙面向里，磁感應(yīng)強度分別為B1=2.0T、B2=2.0T.三個區(qū)域?qū)挾确謩e為d1=5.0m、d2=d3=6.25m，一質(zhì)量m=1.0×10-8kg、電荷量q=1.6×10-6C的粒子從O點由靜止釋放，粒子的重力忽略不計.求：

（1）粒子離開Ⅰ區(qū)域時的速度大小v；

（2）粒子在Ⅱ區(qū)域內(nèi)運動時間t；

（3）粒子離開Ⅲ區(qū)域時速度與邊界面的夾角α.

解析

（1）粒子在電場中做勻加速直線運動，由動能定理得 qEd1=12mv2

解得 v=4.0×103m/s

（2）粒子在磁場B中做勻速圓周運動，則qvB1=mv2r，解得：r=mvqB=1B2mELq=12.5 m，

由幾何關(guān)系易知，粒子在Ⅱ區(qū)內(nèi)運動過程對應(yīng)的圓心角為30°，即粒子運動了1/12周，故時間t=112T=πm6qB≈0.16 s.

（3）粒子進入Ⅲ后仍做圓周運動，且與Ⅱ區(qū)中圓周運動滿足圖示關(guān)系，

設(shè)在Ⅲ區(qū)內(nèi)軌道半徑為R，有關(guān)位置點為P、Q、M，則

MQ=R/2PO′= R/2

MQ+PO′=（3+3）d1=3+32r

解得R=3r

B2=233T≈1.15T[BP）]

總之，高中物理教學(xué)必須注重學(xué)生的思維發(fā)展和能力提升，無論是新授課還是習(xí)題課都應(yīng)該從學(xué)生的發(fā)展需求出發(fā)，進行各個環(huán)節(jié)的科學(xué)設(shè)置，確保三維教學(xué)目標的達成.endprint