習(xí)題教學(xué)與物理思維品質(zhì)的訓(xùn)練

1、<p>　　習(xí)題教學(xué)與物理思維品質(zhì)的訓(xùn)練</p><p>　　(阜新市教師進(jìn)修學(xué)院遼寧 阜新123000) </p><p>　　物理思維是指人們?cè)谘芯亢徒鉀Q物理問題以及學(xué)習(xí)物理知識(shí)的過程中逐步形成和發(fā)展的，并在這個(gè)過程中表現(xiàn)出來的、直接影響工作效率的個(gè)體智力特征，主要包括思維的深刻性、靈活性、批判性、獨(dú)創(chuàng)性和敏捷性五個(gè)方面.在習(xí)題教學(xué)中訓(xùn)練和提高學(xué)生的物理思維品質(zhì)是提高學(xué)生物理

2、學(xué)習(xí)成績的關(guān)鍵所在. </p><p>　　高中物理教學(xué)中，習(xí)題教學(xué)的時(shí)間占有相當(dāng)大的比例.充分利用好習(xí)題教學(xué)是訓(xùn)練和提高學(xué)生物理思維品質(zhì)的重要途徑.下面談?wù)勗诹?xí)題教學(xué)中怎樣訓(xùn)練學(xué)生的物理思維品質(zhì). </p><p>　　1精練精講習(xí)題，訓(xùn)練物理思維的深刻性 </p><p>　　思維的深刻性也叫抽象邏輯性，反應(yīng)思維的抽象程度和邏輯水平，以及思維活動(dòng)的廣度、深度和難

3、度.它表現(xiàn)在善于深入地，邏輯清晰地思考物理問題；善于把握物理事物的本質(zhì)和規(guī)律，而不被表面的現(xiàn)象所迷惑；善于開展系統(tǒng)的、全面的物理思維活動(dòng)；善于從整體上用聯(lián)系的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)物理事物，掌握物理知識(shí)，嚴(yán)密地推理論證. </p><p>　　在習(xí)題教學(xué)中，教者要選擇有質(zhì)量的習(xí)題，讓學(xué)生去精練.學(xué)生通過練習(xí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)解決物理習(xí)題的問題，同時(shí)也會(huì)了解到來自學(xué)生好的解題方法.在這個(gè)基礎(chǔ)上，教者有針對(duì)性地精講習(xí)題，肯定學(xué)生好的解法，分

4、析學(xué)生解題中出現(xiàn)的問題，找到問題的原因，進(jìn)而及時(shí)解答，有時(shí)可讓優(yōu)秀的學(xué)生講解，給學(xué)生確實(shí)有效的指導(dǎo).堅(jiān)持長期這樣做，就會(huì)使學(xué)生的思維的深刻性得到訓(xùn)練. </p><p>　　例1如圖1，在某個(gè)空間內(nèi)有一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度E=103 V/m，又有一個(gè)與電場(chǎng)垂直的水平方向勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度B=10 T.現(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量m=2×10-6 kg、帶電量q=2×10-6 C的微粒，在這個(gè)電場(chǎng)和磁

5、場(chǎng)疊加的空間作勻速直線運(yùn)動(dòng).假如在這個(gè)微粒經(jīng)過某條電場(chǎng)線時(shí)突然撤去磁場(chǎng)，那么，當(dāng)它再次經(jīng)過同一條電場(chǎng)線時(shí)，微粒在電場(chǎng)線方向上移過了多大距離.(g取10 m/s2) </p><p>　　解析題中帶電微粒在疊加場(chǎng)中作勻速直線運(yùn)動(dòng)，意味著微粒受到的重力、電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力平衡.進(jìn)一步的分析可知：洛倫茲力f與重力、電場(chǎng)力的合力F等值反向，微粒運(yùn)動(dòng)速度v與f垂直，如圖2.當(dāng)撤去磁場(chǎng)后，帶電微粒作勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，可將此曲線運(yùn)動(dòng)

6、分解為水平方向和豎直方向兩個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)來處理，如圖3. </p><p>　　由圖2可知tanα=Eqmg=3,α=60°, </p><p>　　α為重力mg與F的夾角, </p><p>　　又f=(Eq2)+(mg)2,f=Bqv, </p><p>　　解之得v=2 m/s. </p><p>　

7、　由圖3可知，微?；氐酵粭l電場(chǎng)線的時(shí)間 </p><p>　　t=2vyg=2vsin60°g=0.23 s， </p><p>　　則微粒在電場(chǎng)線方向移過距離 </p><p>　　s=vxt+12?Eqmt2=vcos60°?t+12?Eqmt2 </p><p><b>　　=1.39 m. </b

8、></p><p>　　本題涉及到知識(shí)點(diǎn)有電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度、電場(chǎng)力、洛倫茲力、位移、速度、加速度等；規(guī)律有力的平衡條件、牛頓第二定律、平行四邊形定則等；方法有力的合成、運(yùn)動(dòng)的合成與分解等；還要運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí).其中關(guān)鍵有兩點(diǎn)：(1)根據(jù)平衡條件結(jié)合各力特點(diǎn)畫出三力關(guān)系；(2)將勻變速曲線運(yùn)動(dòng)分解.由此可見，學(xué)生完成它，不具有思維的深刻性是做不到的.教者一定要耐心地講解，有效地指導(dǎo)，確實(shí)達(dá)到訓(xùn)練和提高學(xué)生的思

9、維的深刻性的目的. </p><p>　　2倡導(dǎo)一題多解，訓(xùn)練物理思維的靈活性 </p><p>　　物理思維的靈活性是指物理思維活動(dòng)的靈活程度，物理思維活動(dòng)能夠根據(jù)客觀情況的變化而變化，能夠從不同的角度、不同的方面去思考問題；善于應(yīng)用不同的知識(shí)，用不同的方法，正確地解決問題；善于組合分析物理問題，伸縮性大；思維的結(jié)果具有多樣性、靈活性和合理性. </p><p>

10、　　在習(xí)題教學(xué)中，教者要提倡和引導(dǎo)學(xué)生一題多解，并且對(duì)解題的結(jié)果進(jìn)行分析，還要比較多種解法的優(yōu)劣，會(huì)使學(xué)生的思維的靈活性得到訓(xùn)練和提高. </p><p>　　例2如圖4所示木箱中有一傾角為θ的斜面，斜面上放一質(zhì)量為m的物體.斜面與物體間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)木箱以加速度a水平向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，斜面與物體相對(duì)靜止.求斜面對(duì)物體的支持力N和摩擦力f. </p><p>　　解法1對(duì)m作受力分析，沿水平

11、、豎直分別取x軸和y軸，如圖5所示. </p><p><b>　　依牛頓第二定律有 </b></p><p>　　∑Fx=Nsinθ-fcosθ=ｍa(1) </p><p>　　∑Fy=Ncosθ+fsinθ-mg=0(2) </p><p>　　由(1)、(2)可得N=mgcosθ+masinθ, </p&g

12、t;<p>　　f=mgsinθ-macosθ. </p><p>　　解法2對(duì)m作受力分析，平行于斜面、垂直于斜面分別取x軸和y軸.如圖6所示： </p><p>　　由牛頓第二定律可知： </p><p>　　∑Fx=mgsinθ-f=macosθ(3) </p><p>　　∑Fy=N-mgcosθ=masinθ(4) &

13、lt;/p><p>　　由(3)、(4)可得N=mgcosθ+masinθ, </p><p>　　f=mgsinθ-macosθ. </p><p>　　由兩種解法比較可知，合理巧妙選取坐標(biāo)軸，可以減少矢量(特別是未知矢量)的分解，給解題帶來極大方便.本題兩未知矢量N 、f相互垂直，解法1中沿水平、豎直分別取x軸和y軸，最后要處理二元一次方程組；解法2中以N、 f所在

14、直線取x軸和y軸，最后處理一元一次方程就得到了結(jié)果. </p><p>　　高中物理習(xí)題有許多題都可以用多種解法去解.引導(dǎo)學(xué)生從不同角度采用不同的方法去解決它，會(huì)使學(xué)生解題思路拓寬，會(huì)將學(xué)到的知識(shí)復(fù)習(xí)和運(yùn)用，從而達(dá)到提高學(xué)生的思維的靈活性的目的. </p><p>　　3注重糾錯(cuò)類題，訓(xùn)練物理思維的批判性 </p><p>　　思維的批判性是指思維中嚴(yán)格估計(jì)思維材料

15、和檢查思維過程，善于獨(dú)立思考，不受暗示干擾，善于發(fā)現(xiàn)問題，提出質(zhì)疑，進(jìn)行爭(zhēng)論，不斷分析解決問題所依據(jù)的條件，反復(fù)檢查已擬定的假設(shè)、計(jì)劃和方案；善于客觀地考慮正反方面的論據(jù)；善于明辨是非曲直，不人云亦云，盲從附和. </p><p>　　在習(xí)題教學(xué)中，教者選用糾錯(cuò)類的習(xí)題，進(jìn)行分析，通過糾正習(xí)題的錯(cuò)解，首先會(huì)讓學(xué)生有意識(shí)地去發(fā)現(xiàn)解題的錯(cuò)誤所在，然后去糾正錯(cuò)誤.要求學(xué)生在教者或?qū)W生講解習(xí)題時(shí)，發(fā)現(xiàn)問題，大膽質(zhì)疑.經(jīng)常

16、這樣做，會(huì)使學(xué)生的思維的批判性得到訓(xùn)練和提高. </p><p>　　例3如圖7所示，一質(zhì)量為m的物體系于長度分別為L1、L2的兩根細(xì)線上，L1的一端懸掛在天花板上，與豎直方向夾角為θ，L2水平拉直，物體處于平衡狀態(tài).現(xiàn)將L2線剪斷，求剪斷瞬時(shí)物體的加速度. </p><p>　　(1)下面是某同學(xué)對(duì)該題的一種解法： </p><p>　　設(shè)L1線上拉力為T1，L2

17、線上拉力為T2，重力為mg，物體在三力作用下保持平衡 </p><p>　　T1cosθ=mg， </p><p>　　T1sinθ=T2， </p><p>　　T2=mgtanθ， </p><p>　　剪斷線的瞬間，T2突然消失，物體即在T2反方向獲得加速度. </p><p>　　因?yàn)閙gtanθ=ma，所以加

18、速度a=gtanθ，方向在T2反方向.你認(rèn)為這個(gè)結(jié)果正確嗎?清對(duì)該解法作出評(píng)價(jià)并說明理由. </p><p>　　解答錯(cuò).因?yàn)長2被剪斷的瞬間，L1上的張力大小發(fā)生了變化.此瞬間 </p><p>　　T2=mgcosθ， </p><p><b>　　a=gsinθ. </b></p><p>　　(2)若將圖中的細(xì)線

19、L1改為長度相同、質(zhì)量不計(jì)的輕彈簧，其他條件不變，求解的步驟和結(jié)果與(1)完全相同，即a =gtanθ，你認(rèn)為這個(gè)結(jié)果正確嗎?請(qǐng)說明理由. </p><p>　　解答對(duì)，因?yàn)長2被剪斷的瞬間，彈簧L1的長度未及發(fā)生變化，T1大小和方向都不變. </p><p>　　4選用特解類題，訓(xùn)練物理思維的獨(dú)創(chuàng)性 </p><p>　　思維的獨(dú)創(chuàng)性即思維的創(chuàng)造性，它表現(xiàn)為善于獨(dú)

20、立思考，善于創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)問題和解決問題.獨(dú)創(chuàng)性品質(zhì)有三個(gè)特點(diǎn)：一是獨(dú)特性，即有自己獨(dú)特的思維方式；二是新穎性，即善于采用新的思維方法進(jìn)行思維.新穎性是思維獨(dú)特性的最重要的標(biāo)志；三是發(fā)散性，即善于在廣闊的領(lǐng)域內(nèi)思考問題. </p><p>　　在習(xí)題教學(xué)中，教者有意識(shí)地選用特殊解法的習(xí)題，分析它的解題思路，從而訓(xùn)練和提高學(xué)生的思維的獨(dú)創(chuàng)性. </p><p>　　例4圖9示為一個(gè)內(nèi)、外半徑分

21、別為R1和R2的圓環(huán)狀均勻帶電平面，其單位面積帶電量為σ.取環(huán)面中心O為原點(diǎn)，以垂直于環(huán)面的軸線為x軸.設(shè)軸上任意點(diǎn)P到O點(diǎn)的距離為x，P點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小為E.下面給出E的四個(gè)表達(dá)式(式中k為靜電力常量)，其中只有一個(gè)是合理的.你可能不會(huì)求解此處的場(chǎng)強(qiáng)E，但是你可以通過一定的物理分析，對(duì)下列表達(dá)式的合理性做出判斷.根據(jù)你的判斷，E的合理表達(dá)式應(yīng)為 </p><p>　　A.E=2πkσ(R1(x2+R21-R2(

22、x2+R22)x </p><p>　　B.E=2πkσ(1(x2+R21-1(x2+R22)x </p><p>　　C.E=2πkσ(R1(x2+R21+R2(x2+R22)x </p><p>　　D.E=2πkσ(1(x2+R21+1(x2+R22)x </p><p>　　解析對(duì)于A項(xiàng)和C項(xiàng)而言，表達(dá)式E的單位與電場(chǎng)強(qiáng)度的單位不符，

23、故A項(xiàng)和C項(xiàng)錯(cuò)誤.當(dāng)x→∞時(shí)E→0，而D項(xiàng)中E→4πκσ,故D項(xiàng)錯(cuò)誤.所以正確選項(xiàng)只能為B. </p><p>　　這類習(xí)題能讓學(xué)生想各種常用規(guī)方法可去解，可是解不出來，必然逼向去找獨(dú)特的方法，如排除法、賦值法、作圖法、量綱法、等效法等，進(jìn)而訓(xùn)練和提高了學(xué)生的思維的獨(dú)創(chuàng)性. </p><p>　　5限時(shí)定量解題，訓(xùn)練物理思維的敏捷性 </p><p>　　思維的敏捷

24、性，是指思維過程的速度或迅速程度.有了思維的敏捷性，在處理問題和解決問題的過程中，能夠適應(yīng)緊急情況來積極思維，周密地考慮，正確地判斷和迅速地做出結(jié)論.在習(xí)題教學(xué)中，教者要精心選用不同類型的習(xí)題，讓學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)來完成.這是訓(xùn)練學(xué)生的思維的敏捷性的一種好做法.這樣做能夠讓學(xué)生珍惜時(shí)間，拋棄無限制的長時(shí)間完成習(xí)題的做法，提高學(xué)習(xí)效率. </p><p>　　綜上所述，在習(xí)題教學(xué)中，教者選用習(xí)題要?jiǎng)幽X思考，精心設(shè)計(jì)，