很多學(xué)生進(jìn)入高中以后,對物理的學(xué)習(xí)仍然沿用初中物理的學(xué)習(xí)方法。一段時間以后,發(fā)現(xiàn)自己并不能像初中那樣取得滿意的成績;究其原因就是沒有注意到初高中物理之間的異同?,F(xiàn)行高中物理課本(必修本)與初中物理課本相比,初步分析有以下幾點(diǎn)變化:
1、從直觀到抽象:如物體(初中)―質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷(高中)。
2、從單一到復(fù)雜:二力平衡―多力平衡;勻速直線運(yùn)動―變速運(yùn)動、圓周運(yùn)動、簡諧運(yùn)動。
3、從標(biāo)量到矢量:算術(shù)運(yùn)算(加減法)―幾何運(yùn)算(三角形法則或平行四邊形定則)。
4、從淺顯至嚴(yán)謹(jǐn),從定性到定量。
為了幫助高中生更好地理解和運(yùn)用所學(xué)物理知識解決實際問題,提高解題的效率和準(zhǔn)確性;本文從模型的建立、概念的記憶和解題的思路三個方面簡單論述了高中物理學(xué)習(xí)中的“捷徑”,希望對高中生的學(xué)習(xí)會有所幫助。
一、物理模型
高中物理模型大體可以分為三類,即實物模型、過程模型和試題模型[2]。
1實物模型
它是用來代替由具體物質(zhì)組成的,代表研究對象的實體系統(tǒng)。這一類模型在高中物理中最為常見,如力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)、剛體、輕質(zhì)彈簧、單擺、彈簧振子;熱學(xué)中有彈性球分子模型、理想氣體、黑體;電學(xué)中有點(diǎn)電荷、試探電荷、理想導(dǎo)體、理想電表、無限長螺線管;光學(xué)中的薄透鏡、光的波粒二象性模型;原子物理中原子的核式結(jié)構(gòu)模型等等。這類模型在教材中出現(xiàn)最較多,其主要特點(diǎn)是:研究問題時抓住事物的主要因素,忽略次要因素建立起相對應(yīng)的實物模型。實物模型對概念的理解有著不可估量的作用。
下面簡單介紹幾個實物模型的例子,同學(xué)們可以用此方法找出其它的模型進(jìn)行分析,強(qiáng)化對知識的記憶和鞏固。
(1)質(zhì)點(diǎn)
用來代替實際物體的有質(zhì)量的點(diǎn),叫做質(zhì)點(diǎn)。它不同于數(shù)學(xué)上的幾何點(diǎn),數(shù)學(xué)上的“點(diǎn)”無質(zhì)量、無形狀也無大小,而物理上的“質(zhì)點(diǎn)”是只有一定質(zhì)量而沒有形狀和大小的點(diǎn)。針對“質(zhì)點(diǎn)”的規(guī)律有:①牛頓第二定律(物體的加速度跟所受的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比。加速度的方向跟合力的方向相同,數(shù)學(xué)表達(dá)式為F=ma);②動量定理(物體所受合外力的沖量等于物體的動量變化,表達(dá)式為 );③動能定理(合力所做的功等于物體動能的變化,表達(dá)式為 )。
(2)彈簧振子
如圖1所示,把一個有孔的小球裝在彈簧的一端,彈簧的另一端固定,小球穿在光滑的水平桿上,可以在桿上滑動。小球和水平桿之間的摩擦忽略不計;彈簧的質(zhì)量比小球的質(zhì)量小得多,也忽略不計,這樣的系統(tǒng)稱為彈簧振子,小球稱為振子。彈簧振子在振動過程中機(jī)械能守恒,周期 。
(1)單擺
如圖2所示,如果懸掛小球的細(xì)線的伸縮和質(zhì)量可以忽略,線長又比球的直徑大得多,這樣的裝置就叫做單擺。單擺在擺動中,如果偏角很小的情況下,可視為簡諧運(yùn)動。此時單擺具有等時性,其周期 ,周期與振幅的大小無關(guān)。周期是2秒的單擺叫做秒擺。單擺在振動中,機(jī)械能也守恒。
2過程模型
把具體物理過程理想化后所抽象出來的一種物理模型,稱為過程模型[3]。自然界中各種事物的運(yùn)動變化過程是極其復(fù)雜的,在物理學(xué)研究中不可能做到面面俱到。首先要分清主次,然后忽略次要因素,只保留運(yùn)動過程中的主要因素,這樣就得到了過程化理想模型[4],如勻速直線運(yùn)動、自由落體運(yùn)動、勻速圓周運(yùn)動、簡諧運(yùn)動、彈性碰撞、完全非彈性碰撞、等溫過程、等壓過程、絕熱過程等等,都是以突出某一方面的主要特征,忽略一些次要因素后抽象出來的理想過程,都是一種過程模型。以下簡單舉例說明,幫助大家理解記憶。
(1)勻變速直線運(yùn)動
在變速直線運(yùn)動中,如果在相同的時間內(nèi)速度的變化量相等,這種運(yùn)動就叫做勻變速直線運(yùn)動。勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律:基本公式: , ;重要的推導(dǎo)公式 , 。它的速度-時間圖象為一條傾斜的直線,如圖6所示。位移-時間圖象為拋物線的一側(cè)(如圖7所示曲線)。
(2)平拋運(yùn)動
將物體用一定的初速度沿水平拋出,不考慮空氣阻力,物體只在重力作用下所做的運(yùn)動,叫做平拋運(yùn)動。平拋運(yùn)動的規(guī)律:拋出t秒末的位置: , ;運(yùn)動軌跡為拋物線;拋出t秒末的速度: , , , ( 為 與 軸正方向的夾角)
(3)簡諧運(yùn)動
物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比,并且總指向平衡位置的回復(fù)力的作用下的所做的振動,叫做簡諧運(yùn)動[5]。簡諧運(yùn)動的規(guī)律: 回復(fù)力 ;簡諧運(yùn)動的機(jī)械能守恒;簡諧運(yùn)動的位移-時間圖象為正弦或余弦曲線;簡諧運(yùn)動的軌跡可以是直線(如彈簧振子振動軌跡),也可是曲線(單擺擺動軌跡);簡諧運(yùn)動的周期 , 為一個常數(shù),它與做簡諧運(yùn)動的系統(tǒng)有關(guān)。例如:對單擺 ,對彈簧振子 等于彈簧的勁度系數(shù)。 “過程模型”及其規(guī)律要?dú)w納分類并牢記,而且需要靈活應(yīng)用,因為它們是解決實際問題的依據(jù)。
3.試題模型
分析題目實質(zhì)上是不斷尋找知識點(diǎn)與知識點(diǎn)之間的聯(lián)系。雖然題目可以無限,但這些聯(lián)系方式卻是有限的,將這些聯(lián)系方式進(jìn)行分析并且歸納整理,建立“試題模型”,每一種“試題模型”都有自身鮮明的特點(diǎn)[6-8]。熟悉它的特點(diǎn)以及有效的解決辦法,當(dāng)面對一道試題時,首先將其歸位到某一種模型或幾種模型的組合,問題的解答就水到渠成了。
物理模型的功能有:
1.可以使問題大為簡化,從而較快捷地找出物體運(yùn)動的基本規(guī)律。
2.可以對模型討論的結(jié)果加以修正,使之與實際的對象或過程相符合。
3.借助于對“物理模型”的研究結(jié)果,有助于指示研究的方向、形成科學(xué)的預(yù)見,實現(xiàn)對客觀物理世界的真實認(rèn)識,最終造福于人類。
二、概念記憶
在物理學(xué)習(xí)中,對知識和規(guī)律的記憶是非常重要的。物理知識的記憶要講求一定的方法,只要掌握了正確的記憶方法;我們的學(xué)習(xí)一定會達(dá)到事半功倍的效果。下面簡單介紹下我在物理學(xué)習(xí)中總結(jié)的10個記憶方法,供大家參考。
1.聯(lián)想法記憶法
聯(lián)想的特點(diǎn)是思路開闊、富有延展性、靈活性,聯(lián)想能使腦神經(jīng)細(xì)胞興奮,在大腦皮層留下清晰的印跡,因而記憶十分牢固。堅持使用這種記憶方法,有助于發(fā)展想象力,培養(yǎng)創(chuàng)造精神。如在高中教材\"彈性碰撞\"一節(jié)里,講述了\"一個運(yùn)動鋼球( )對心碰撞另一個靜止鋼球( )\"的規(guī)律,推導(dǎo)出了兩鋼球碰撞后的速度表達(dá)式。\"由于是 去碰 ,我們就可把公式中的分子項 視為 ,即把減號“-”形象地看成為動作指向的箭頭“→”,把 形象地讀作運(yùn)動球 →(去碰)靜止球 (或稱:主動球 →(去碰)被動球 )\",作了如此聯(lián)想后,即使以后遇到題目敘述為\"運(yùn)動的B球去碰靜止的A球\",也能迅速正確地寫出表達(dá)式來。
2.濃縮記憶法:如光的反射定律可濃縮成“三線共面、兩角相等;平面鏡成像規(guī)律可濃縮為“物象對稱、左右相反” 。
3.口訣記憶法:如“物體有慣性,慣性物屬性,大小看質(zhì)量,不論動與靜?!?/p>
4.比較記憶法:如慣性與慣性定律、像與影、蒸發(fā)與沸騰、壓力與壓強(qiáng)、串聯(lián)與并聯(lián)等,比較區(qū)別與聯(lián)系,找出異同。
5.推導(dǎo)記憶法:如推導(dǎo)液體內(nèi)部壓強(qiáng)的計算公式。即 。
6.歸類記憶法:如單位時間通過的路程叫速度,單位時間里做功的多少叫作功率,單位體積某種物質(zhì)的質(zhì)量叫密度等,都可歸納為“單位…的…叫…”類。
7.顧名思義法:如根據(jù)“浮力”、“拉力”、“支持力”等名稱,易記住這些力的方向。
8.因果(條件記憶法):如判定使用左、右手定則的條件時,可根據(jù)由于在磁場中有電流而產(chǎn)生力,就用左手定則;若是電子在磁場中運(yùn)動而產(chǎn)生電流,就用右手定則。
9.圖表記憶法:可采用小卡片、轉(zhuǎn)動紙板、列表格等方式,將知識內(nèi)容分類歸納編成圖表進(jìn)行記憶。
10.實踐記憶法:如制作測力計,可以幫助同學(xué)們記住彈簧的形變量與外力成正比的知識。
對教材和題目中出現(xiàn)的各種模型和規(guī)律要進(jìn)行分類,采用正確的方法進(jìn)行理解記憶,這樣效果會好一些。
三、解題思路
前面說到了模型的建立和知識的記憶兩方面內(nèi)容,這都屬于知識的學(xué)習(xí)方面,這一部分通過兩個簡單的例題,簡單和大家討論一下知識運(yùn)用層面的小技巧。
例1 一個物塊受到兩個力F1、F2的作用,它們的大小分別為6N和8N,求兩個力的合力范圍?
方法一、同一直線上二力的合成法
解:因為力是一個矢量,由矢量三角形的合成法則可知;(1)當(dāng)兩個力方向相同時,合力最大: (2) 當(dāng)兩個力方向相反時,合力最?。?。所以,兩個力的合力范圍在 之間。
方法二、圖象法
解:由圖可知,夾角為 時兩個力的合力最大,即Fmax=10N;夾角為 時兩個力的合力最小值,即Fmin=2N。所以合力取值范圍在兩者之間。
方法三、數(shù)學(xué)公式法
解:此題還可以用平行四邊形定則求解。由三角形正弦定理得到: 。由此正弦定理,如果已知兩個角,就可以輕易求出合力的大小。
例2.一個物塊受三個力F1、F2、F3的作用,大小分別為4N、6N和8N,問這三個力合力的取值范圍?
解:三個力共線且方向相同時;合力最大 。若一個力與另外兩個較小的力共線、反向,合力最小 。合力的取值范圍為 。
通過以上兩個例題的求解,我們發(fā)現(xiàn)同一個問題可以有多種求解方法。所以我們在拿到一道題目時,先不要著急答題。要仔細(xì)分析這道題考了哪些知識點(diǎn)和規(guī)律,有幾種方法能夠求解,發(fā)散思維想出盡可能多的解題方法。這樣反復(fù)練習(xí)、舉一反三,對解題的準(zhǔn)確率和效率都是大有幫助的。
四、小結(jié)
本文通過物理模型、記憶方法和解題思路三個方面簡單介紹了高中物理學(xué)習(xí)中的一些方法。大家都知道,考試考的是兩方面的能力:一方面就是知識的提取和再現(xiàn)能力,這需要大量的、重復(fù)的記憶;另一方面就是知識的遷移能力,這需要能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識與實際相聯(lián)系,從而加以運(yùn)用。這兩方面的能力都不是一蹴而就的,需要長期的練習(xí)和總結(jié)才能夠有所突破。但是只要掌握了一定的學(xué)習(xí)方法和技巧,會幫助你更好、更快地掌握這兩種能力,讓你學(xué)起物理來更有自信。這也是本文希望達(dá)到的目的,以后有更好的學(xué)習(xí)方法和心得還會與大家分享。
(作者單位:西安唐南中學(xué))