熊高云
【摘 要】高中物理具有學習困惑性,微元法的應用,可細化拆散物理問題,降低物理習題的邏輯推理及認知理解難度,幫助學生準確掌握題干及解題突破口,是有效且特殊的物理解題方式。本文將基于微元法在高中物理解題中的應用展開分析,以供廣大高中物理教師參考。
【關鍵詞】微元法;高中;物理解題;應用
引言
高中物理學習對學生思維邏輯嚴密性、物理知識扎實性都有較高要求。高中物理學習不僅需要學生識記掌握物理知識、規(guī)律現(xiàn)象,還需要內(nèi)化整合物理知識、規(guī)律,完成對物理習題的解答,并需不斷對物理解題方式、思路技巧等進行梳理歸納,以此更加靈活扎實的掌握并應用物理知識。利用微元法分析物理習題,可幫助學生巧妙地找到解題思路的切入點,利于學生物理解題思路及知識應用思路的拓寬,高中物理教師應將微元解題思維滲透在物理教學中,循序漸進的培養(yǎng)學生的微元解題思維,為其后續(xù)物理學習、習題解答奠定基礎。
一、微元法應用于物理解題的優(yōu)勢
(一)闡釋物理解題微元法
高中物理習題應用微元法可快速、準確的分析習題、解答習題,同樣也可充分鍛煉拓展學生的物理解題思路及技巧?!拔ⅰ敝笜O為短促的階段;“元” 指對單獨性的環(huán)節(jié)或部分,其也是對物習題分析、解答階段的反饋,簡而言之,微元法是根據(jù)物理解題的過程中的細小階段的物理規(guī)律、知識聯(lián)系等,梳理解題思路、找出解題突破口、完成習題解答的方式。結(jié)合數(shù)學領域認知,微元法是利用積分和極限相似的某個范圍,經(jīng)過微元累積最終得到結(jié)論的方式。
(二)微元法應用優(yōu)勢
高中物理教學知識涉及層面及領域都較為廣泛、系統(tǒng),而且具有現(xiàn)實性、思維性的特點,導致物理習題多呈現(xiàn)出較高的綜合性,致使諸多學生產(chǎn)生迷茫困惑、畏難抵觸的心理。微元法應用在物理解題中,從概念層面可以理解為將題干拆分為多個細小單元,在此基礎上關聯(lián)相關知識、規(guī)律等,利用求極限的方法梳理出解題思路,得出解答結(jié)果。從解題邏輯層面出發(fā),微元法的應用簡化了物理習題的分析理解過程,降低了物理習題的邏輯分解難度,讓學生體會到物理習題的解答樂趣,促使學生滋生出對物理習題的解答興趣及思考積極性,推進高中物理知識教學及習題教學的質(zhì)量。現(xiàn)階段信息技術(shù)也滲透應用在物理習題教學中,物理教師可借助互聯(lián)網(wǎng)教學資源展示更加生動多元的微元法解題思路,提升物理習題教學的具象性、多元性,讓學生在掌握微元法的同時拓寬發(fā)散物理思維、沉淀關聯(lián)物理知識,實現(xiàn)學生物理知識思維及物理知識體系的綜合性、關聯(lián)性鞏固構(gòu)建。
二、微元法的具體使用過程
(一)解題取元
物理微元法解題,首先需根據(jù)習題取元,物理微元解題過程中的取元是不受限制,可以是一段弧,也可以選擇一條線段。取元是微元法解題的基礎,也是關鍵性的一步,取元合適,可快速得到清晰簡便的解題思路,反之,取元不合適則會加大解題難度,甚至出現(xiàn)解題失敗的情況,因此在進行物理解題取元時,需遵守取元原則。
(1)簡潔性原則
物理微元法解題取元,需遵守簡潔性原則,以確保后續(xù)解題思路或解題計算過程的簡潔性、快速性,規(guī)避因取元復雜導致物理解題思路復雜、解題難度加大的情況,無法發(fā)揮出物理微元解題法的應用價值。
(2)重疊性原則
物理微元法取元要遵循重疊性原則,取元重疊是指對所取的每個“元”,都需在解題計算時考慮其本身的權(quán)重,而且重疊性的“元”是一個整體,其在進行解題思考、解題計算時,不可拆分、不可反復也不可漏掉。
(3)規(guī)律性原則
物理微元法取元要遵守規(guī)律性原則,通過物理規(guī)律進行重疊加法,在解題過程中,可將規(guī)律性的元當作一個整體、一個極限進行理解,簡化物理解題理解及思考。
(二)解題建立模型
物理微元法取元后,要結(jié)合習題建立模型,把取“元”的相似過程轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢越獯鹞锢砹曨}的過程。微元法取元建立模型的本質(zhì),就是借助規(guī)律性、相似性的原理,簡化復雜問題的理解思考,最終得出問題結(jié)果的過程。例如,習題:取1/4光滑球面置于桌面上,桌面呈水平狀態(tài),光滑球半徑為R,放置一條光滑且質(zhì)地均勻的鐵鏈于球面上,其一端固定在球面頂點處標記為A,另一端恰不能觸碰到桌面,標記為B,該鐵鏈單位長度的質(zhì)量以P表示,請計算出A處所承受的拉力T。
微元法取元建立模型:取鐵鏈上任意一小段長度為微元,由該微元處于靜止狀態(tài),所以此處受理均衡,所以可分析通過分析該處的受力情況,得到鐵鏈A處所受拉力。
(三)得出解題結(jié)果
物理微元法解題,通過取的“元”進行重疊計算后,可得到最終的計算總和,即可得到物理習題的解題過程及解題結(jié)果。因物理微元法的解題過程屬于數(shù)學學習范疇,因此其計算過程需運用到相應的數(shù)學公式,要注意對每個“元”都要進行計算,同時要靈活應用數(shù)學變形公式,最大限度的降低計算難度或簡化解題過程,確保物理微元法解題的簡便及準確。
總結(jié)
物理微元法解答題過程,由于應用到了微積分的數(shù)學思維,其解題思維及解題切入點都具有新穎性,不僅可以拓展學生物理解題思路及知識層面,也能增強數(shù)學及物理學科的關聯(lián)性,利于學生學科綜合性、知識實踐性思維體系的構(gòu)建?,F(xiàn)階段微元法解題特殊性思維,已經(jīng)在高中物理解題教學及實踐中得到普及性、滲透性應用,學生熟練應用微元法思考、解答物理習題,可極大的簡化解題思維解答過程及解題計算過程,提高物理習題解答的快捷性、準確性。而且微元法解題思維的應用,還可以促使學生串聯(lián)、補充整個高中階段物理知識,推進學會物理綜合性思維體系、關聯(lián)性知識體系的鞏固完善,利于學生物理解題能力、思維嚴謹性的鍛煉提升,進而實現(xiàn)物理微元法解題思維的應用價值及教學成效。
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(作者單位:江西省南康中學(北校區(qū)))