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新课标下,高考命题由原来的知识立意改为能力立意,更加注重对学生的能力考察,这也对教师提出了更高的要求和挑战。下面笔者浅谈一下在习题教学中对学生的能力培养。
习题教学,是指学生在理解物理基本内容的基础上,以口头解答、书面解答或者实际设计、操作等形式,反复针对某一知识板块而进行的教学训练。它对学生深入理解教材的基本内容,培养分析和解决问题的能力以及创新能力有着不可替代的作用。对概念、规律的复习与巩固,课堂教学起到反馈和补充的作用。
一、重视物理语言,培养审题能力
审题能力是一种综合能力,它包括阅读、理解、分析、综合等多种能力,是解题的第一步,也是关键环节。它要求学生能够运用自己存储的知识,将待解决的实际问题进行分解、迁移、转换和重组,从而解决问题。
1.物理学科有着自己独特的语言特点,在描述物理问题时,一些关键的词语起到至关重要的作用。所谓关键词语,可能是对题目涉及的物理变化的方向的描述,也可能是对要求讨论的研究对象、物理过程的界定,忽略了它们,往往使解题过程变得盲目,思维变得混乱。如:“缓慢”、“逐渐”、“恰好”、“刚好”、“可能”、“一定”、“正在”、“最大、最小”等。
2.仔细领会语言描述,形成清晰的物理情景。通过对题目的要求的叙述,在脑海中建立起物理情景,明确物理状态和过程,帮助我们选择解决问题的规律,提供处理问题的思路和方法。
例1.质量为m的小球被系在轻绳一端,在竖直平面内做半径为R的圆周运动,运动过程中小球受到空气阻力的作用,设某一时刻小球通过轨道的最低点,此时绳子的张力为7mg,此后小球继续做圆周运动,经过半个圆周恰好能通过最高点,则在此过程中小球克服空气阻力所做的功为()。
解析:该题中关键字句是:“恰好能通过最高点”。小球在圆周最低点时,设速度为v1,则7mg-mg=mv12/R……①,设小球恰能通过最高点的速度为v2,则mg=mv22/R……②,设转过半圆过程中小球克服空气阻力所做的功为Wf,则由动能定理W合=△Ek,得-mg2R-Wf=mv22/2-mv12/2……③,由方程①②③解得:Wf=mgR/2。
二、培养学生分析物理过程、构建物理模型的能力
物理模型就是将我们研究的物理对象或物理过程、情境通过抽象、理想化、简化、类比等方法,进行“去次取主”、“化繁为简”的处理,把反映研究对象的本质特征抽象出来,构成一个概念或实物的体系,就形成物理模型。高中非常熟悉的物理模型有:质点、点电荷、单摆、弹簧振子、电场线、匀速直线运动、匀变速直线运动、自由落体运动、平抛运动、匀速圆周运动、简谐运动、碰撞模型、子弹打木块模型、带电粒子在电场中运动模型等。对于一些比较复杂的问题,如果能通过认真审题而摄取信息,甄别筛选有用的物理信息,再类比分析找出其中所遵循的物理规律,将题目隐含的物理现象或过程抽象比较熟悉的模型,对实际问题进行研究,不但能够顺利求解,而且还能加深对概念及规律的理解,提高处理现实问题的能力。
例2.如图为一个方形的装水容器,当容器以加速度a向右做匀加速运动时,求容器的水面与水平面的夹角θ为多大?
■
分析:当容器匀加速运动时,设容器内的水面与水平面的夹角为θ,类似于一个斜面,我们可以运用斜面模型,取一微元水为研究对象,在重力和支持力的共同作用下向右做匀加速运动,它与放在光滑斜面上的小物体运动遵循相同的规律,再运用牛顿运动求解。
解析:取质量为m的微元水为研究对象,由受力图可得Nsinθ=ma和Ncosθ=mg,联立解得容器的水面与水平面的夹角θ=arctan。
三、创造性思维能力的培养
创新教育是课堂教学改革的关键和核心。思维发展的高级阶段,增强学生的创新意识、培养学生的创新精神和创新能力,已成为新课标教学的重要目标之一。发散思维的训练是培养创造性思维的有效途径。为培养学生的发散思维,可在教学中常提一些不是只有固定答案的发散性问题,常做一些一题多解、一问多答的练习,促使学生广泛地搜寻自己的记忆贮存,尽可能提取更多的信息来寻求答案。
例3.如图1所示,总长为L的光滑匀质的铁链,跨过一光滑的轻质小定滑轮,开始时底端相齐,当略有挠动时某一端下落,则铁链刚脱离滑轮的瞬间速度多大?
解法一:设铁链的单位长度质量为m,以A平面为零势能参考面,如图2所示。
初态:mg·■L ,末态:mg·■+■mv2,根据机械能守恒可知:mg·■L=mg·■+■mv2,所以:v=■。
解法二:如果我们选图3所示的A平面为参考平面,则初态:mg·■,末态:■mv2,根据机械能守恒可知:mg·■=■mv2,所以v=■。
解法三:如图4,如果我们利用等效的思想,将AB段看作一个模型,则可认为AB段运动到CD段重力所作的功全部转化为整体的动能,则有■mg·■=■mv2,所以:v=■。
从本题可以看出,沿着不同方向去思考,探求不同方向的答案,这种多思路、多模式、多解法的发散思维的训练,使学生敢于“求异”,从而促使他们较快地发展自己的聪明才智。
总之,通过习题教学澄清学生对物理概念、规律题的模糊和不正确的认识,巩固知识、深化知识,掌握物理学解决问题的基本方法,强化方法运用的熟练程度,形成解决物理问题的方法结构,最大限度地培养学生的物理思维能力。
习题教学,是指学生在理解物理基本内容的基础上,以口头解答、书面解答或者实际设计、操作等形式,反复针对某一知识板块而进行的教学训练。它对学生深入理解教材的基本内容,培养分析和解决问题的能力以及创新能力有着不可替代的作用。对概念、规律的复习与巩固,课堂教学起到反馈和补充的作用。
一、重视物理语言,培养审题能力
审题能力是一种综合能力,它包括阅读、理解、分析、综合等多种能力,是解题的第一步,也是关键环节。它要求学生能够运用自己存储的知识,将待解决的实际问题进行分解、迁移、转换和重组,从而解决问题。
1.物理学科有着自己独特的语言特点,在描述物理问题时,一些关键的词语起到至关重要的作用。所谓关键词语,可能是对题目涉及的物理变化的方向的描述,也可能是对要求讨论的研究对象、物理过程的界定,忽略了它们,往往使解题过程变得盲目,思维变得混乱。如:“缓慢”、“逐渐”、“恰好”、“刚好”、“可能”、“一定”、“正在”、“最大、最小”等。
2.仔细领会语言描述,形成清晰的物理情景。通过对题目的要求的叙述,在脑海中建立起物理情景,明确物理状态和过程,帮助我们选择解决问题的规律,提供处理问题的思路和方法。
例1.质量为m的小球被系在轻绳一端,在竖直平面内做半径为R的圆周运动,运动过程中小球受到空气阻力的作用,设某一时刻小球通过轨道的最低点,此时绳子的张力为7mg,此后小球继续做圆周运动,经过半个圆周恰好能通过最高点,则在此过程中小球克服空气阻力所做的功为()。
解析:该题中关键字句是:“恰好能通过最高点”。小球在圆周最低点时,设速度为v1,则7mg-mg=mv12/R……①,设小球恰能通过最高点的速度为v2,则mg=mv22/R……②,设转过半圆过程中小球克服空气阻力所做的功为Wf,则由动能定理W合=△Ek,得-mg2R-Wf=mv22/2-mv12/2……③,由方程①②③解得:Wf=mgR/2。
二、培养学生分析物理过程、构建物理模型的能力
物理模型就是将我们研究的物理对象或物理过程、情境通过抽象、理想化、简化、类比等方法,进行“去次取主”、“化繁为简”的处理,把反映研究对象的本质特征抽象出来,构成一个概念或实物的体系,就形成物理模型。高中非常熟悉的物理模型有:质点、点电荷、单摆、弹簧振子、电场线、匀速直线运动、匀变速直线运动、自由落体运动、平抛运动、匀速圆周运动、简谐运动、碰撞模型、子弹打木块模型、带电粒子在电场中运动模型等。对于一些比较复杂的问题,如果能通过认真审题而摄取信息,甄别筛选有用的物理信息,再类比分析找出其中所遵循的物理规律,将题目隐含的物理现象或过程抽象比较熟悉的模型,对实际问题进行研究,不但能够顺利求解,而且还能加深对概念及规律的理解,提高处理现实问题的能力。
例2.如图为一个方形的装水容器,当容器以加速度a向右做匀加速运动时,求容器的水面与水平面的夹角θ为多大?
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分析:当容器匀加速运动时,设容器内的水面与水平面的夹角为θ,类似于一个斜面,我们可以运用斜面模型,取一微元水为研究对象,在重力和支持力的共同作用下向右做匀加速运动,它与放在光滑斜面上的小物体运动遵循相同的规律,再运用牛顿运动求解。
解析:取质量为m的微元水为研究对象,由受力图可得Nsinθ=ma和Ncosθ=mg,联立解得容器的水面与水平面的夹角θ=arctan。
三、创造性思维能力的培养
创新教育是课堂教学改革的关键和核心。思维发展的高级阶段,增强学生的创新意识、培养学生的创新精神和创新能力,已成为新课标教学的重要目标之一。发散思维的训练是培养创造性思维的有效途径。为培养学生的发散思维,可在教学中常提一些不是只有固定答案的发散性问题,常做一些一题多解、一问多答的练习,促使学生广泛地搜寻自己的记忆贮存,尽可能提取更多的信息来寻求答案。
例3.如图1所示,总长为L的光滑匀质的铁链,跨过一光滑的轻质小定滑轮,开始时底端相齐,当略有挠动时某一端下落,则铁链刚脱离滑轮的瞬间速度多大?
解法一:设铁链的单位长度质量为m,以A平面为零势能参考面,如图2所示。
初态:mg·■L ,末态:mg·■+■mv2,根据机械能守恒可知:mg·■L=mg·■+■mv2,所以:v=■。
解法二:如果我们选图3所示的A平面为参考平面,则初态:mg·■,末态:■mv2,根据机械能守恒可知:mg·■=■mv2,所以v=■。
解法三:如图4,如果我们利用等效的思想,将AB段看作一个模型,则可认为AB段运动到CD段重力所作的功全部转化为整体的动能,则有■mg·■=■mv2,所以:v=■。
从本题可以看出,沿着不同方向去思考,探求不同方向的答案,这种多思路、多模式、多解法的发散思维的训练,使学生敢于“求异”,从而促使他们较快地发展自己的聪明才智。
总之,通过习题教学澄清学生对物理概念、规律题的模糊和不正确的认识,巩固知识、深化知识,掌握物理学解决问题的基本方法,强化方法运用的熟练程度,形成解决物理问题的方法结构,最大限度地培养学生的物理思维能力。