趙書海 項(xiàng)菲菲

(內(nèi)蒙古赤峰紅旗中學(xué)，內(nèi)蒙古 赤峰 024005)

隨著時(shí)間的推移,物理綜合習(xí)題數(shù)量、習(xí)題類型越來越多,越來越雜,稱浩如煙海也不為過．尤其到了高三備考階段,絕大多數(shù)學(xué)生是在茫茫題海中掙扎,談不上暢游,更談不上符合新課程理念,談不上學(xué)科素養(yǎng)的提高了．而要擺脫題海,在物理復(fù)習(xí)的教與學(xué)過程中做到了習(xí)題的適度延伸與拓展,使學(xué)生的品格內(nèi)化在連續(xù)問題的情景中,讓學(xué)生在問題的持續(xù)交互作用中進(jìn)行理解、提煉、分析,探究解決問題之道,學(xué)生體味到了“柳暗花明”之意境．

下面是筆者在教學(xué)、學(xué)習(xí)中的點(diǎn)滴體會(huì)．在物理復(fù)習(xí)中,看到一道上海高考題如下.

圖1

源題:如圖1,A為磁鐵,C為膠木秤盤,A和C(包括支加架)的總重量為M,B為鐵片,質(zhì)量為m,整個(gè)裝置用輕繩懸掛于O點(diǎn),當(dāng)電磁鐵通電時(shí),鐵片被吸引上升的過程中,輕繩上的拉力F的大小為

(A)F=mg.

(B)Mg

(C)F=(m+M)g.

(D)F>(M+m)g.

解析： “物理觀念”是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量等的基本認(rèn)識(shí);是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華．從運(yùn)動(dòng)與相互作用的觀點(diǎn)來看,A吸引B上升,越近吸引力越大,B向上的加速度越大,具有向上的加速度是物體處于超重狀態(tài)的動(dòng)力學(xué)特征,意指A對(duì)B的吸引力大于B的重力mg,又由牛頓第三定律得,B吸引A的力F′>mg,所以繩中拉力F=F′+Mg,即選項(xiàng)(D)為可選．

延伸1:如圖2,上題中裝置改放在天平中,不通電時(shí)處于平衡狀態(tài),則通電后磁鐵吸引鐵片上升的過程中

(A) 天平仍保持平衡．

(B) 天平順時(shí)針傾斜．

(C) 天平逆時(shí)針傾斜．

(D) 上述答案均不正確．

圖2

解析:由源題分析可知,鐵片上升時(shí)繩對(duì)天平左端的拉力大于平衡時(shí)的拉力,故天平左傾,選(C)選項(xiàng)．

延伸2:如圖3,把一小鐵塊浸入盛汞的燒杯中,用細(xì)線系于杯底,天平處于平衡,某時(shí)刻突然斷開細(xì)繩,在鐵塊上升過程中

(A) 天平仍處于平衡．

(B) 天平順時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)．

(C) 天平逆時(shí)針加速轉(zhuǎn)動(dòng)．

(D) 以上答案均不正確．

圖3

解析:絕大多數(shù)學(xué)生沿襲以上的分析,選出誤解答案(C)．根源是鐵塊受到的浮力大于重力,其加速上升,處于超重狀態(tài),自然是逆時(shí)針了!

答案不對(duì),問題出現(xiàn)在哪?此時(shí)學(xué)生激烈討論,甚至又從頭捋順一下思路——請(qǐng)注意,在鐵塊加速上升的同時(shí),同體積的水銀卻在加速下降,一個(gè)超重狀態(tài),一個(gè)失重狀態(tài),是否該選(D)選項(xiàng)呢?

由牛頓第二定律仔細(xì)分析一下“超出的重力m鐵a”和“失去的重力m汞a”誰大?同體積的鐵、汞,汞重,又因?yàn)榧铀俣鹊却蠓聪?自然是“水銀失去的重力”大,所以選(B)選項(xiàng).

延伸3:如圖4,相當(dāng)于在延伸2中加上電磁鐵,初始裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),系鐵塊的細(xì)線突然斷開,鐵塊在水銀中上升過程中(不計(jì)水銀的阻力),天平的狀態(tài)是

圖4

解析:結(jié)合延伸1、2可速得結(jié)論同上．

延伸4:近年綜合能力測(cè)試中,限定范圍讓考生自行設(shè)計(jì)問題頻頻出現(xiàn),這類題目不但恰如其分地考查了學(xué)生的知識(shí)層次,也充分展示出學(xué)生能力高低．結(jié)合上面提到的知識(shí)內(nèi)容,又出一設(shè)計(jì)題．

圖5

在熱學(xué)中,熱量以卡為單位時(shí)與功的單位之間的數(shù)量關(guān)系,相當(dāng)于單位熱量的功的數(shù)量,叫做熱功當(dāng)量．如圖5,焦耳首先用實(shí)驗(yàn)確定了這種關(guān)系．用如下裝置粗略測(cè)量熱功當(dāng)量．兩端封閉的玻璃管內(nèi)充滿粘性較大的液體,實(shí)驗(yàn)中把玻璃管來回顛倒若干次,由于小鋼珠的運(yùn)動(dòng)會(huì)使管中液體的溫度升高．已知小鋼珠、液體和玻璃管的比熱分c1,c2,c3,試說明實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)定的或需查明的物理量,并列出熱功當(dāng)量的表達(dá)式．

解析:本題是利用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律來測(cè)量熱功當(dāng)量的．在學(xué)科素養(yǎng)中是能量觀念的把握．焦耳從事熱功當(dāng)量實(shí)驗(yàn)與研究近40年,為熱和功的相當(dāng)性提供了可靠的依據(jù),為能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的確立奠定了牢固的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)．

絕大多數(shù)學(xué)生能立即想到在顛倒玻璃管過程中,小鋼珠下落對(duì)液體做功,從而使之升高溫度,卻忽視了在鋼珠下落的同時(shí),有與其相等體積的液體在上升,亦即小鋼珠的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為液體、鋼珠、玻璃管的內(nèi)能和一部分液體的重力勢(shì)能．

因此需要測(cè)量的量是:鋼珠總質(zhì)量m1,液體質(zhì)量m2,玻璃管質(zhì)量m3,玻璃管高度h,倒置次數(shù)n,倒置前后溫度計(jì)的示數(shù)t1,t2;需查出的量是:液體的密度ρ1,鋼珠的密度ρ2.

(m′為與鋼珠同體積的液體的質(zhì)量)

Q=(c1m1+c2m2+c3m3)(t2-t1)，

則熱功當(dāng)量

(如有各測(cè)量量的具體數(shù)值,也能測(cè)算出熱功當(dāng)量的大約值的)

圖6 機(jī)械量熱法裝置示意圖

以上是筆者親歷的,經(jīng)過如此延伸與拓展,大大增強(qiáng)了學(xué)生模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新的能力,同時(shí)學(xué)生逐漸形成了對(duì)科學(xué)和技術(shù)應(yīng)有的正確態(tài)度和責(zé)任感,即鞏固了方法,延伸了思維,也提升了素養(yǎng),增強(qiáng)了能力.這正是今后物理課堂中應(yīng)該有的．物理學(xué)是自然科學(xué)的基礎(chǔ)學(xué)科,融合物理核心素養(yǎng)的教學(xué)是培養(yǎng)全面發(fā)展、終身學(xué)習(xí)公民的關(guān)鍵途徑,物理教師要做學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的引路人,做學(xué)生創(chuàng)新思維的引路人,使學(xué)生擁有終身發(fā)展所需的必備品格與關(guān)鍵能力．