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摘要:本文主要讲了如何突破中学物理力学教学中三种思维障碍的问题,并分析和探讨了解决这类问题的相关方法。
关键词:中学物理;力学;思维障碍
力学知识是初中物理教学中的重要内容,具有较强的综合性,但也是初中物理教学的难点,中学物理力学知识涉及到很多知识点,并且各个知识点之间存在着密切的联系,其对学生的学习要求主要包括三大部分,即运动和力之间的关系、力的形式以及力的基本知识,学生能否真正掌握好相关的物理概念,达到相关的教学要求,能够直接影响到其对力学知识的学习和掌握。中学生在学习物理时往往会遇到很多困难,其根本原因就在于学生的思维过程中某个环节出现障碍,从而使得学生失去对物理学习的兴趣,只有对学生在物理学习过程中所遇到的思维障碍问题具体分析,知道这些障碍是怎样形成的,积极提出解决障碍的方法,才能不断提高中学物理教学的质量。
一、隐蔽因素干扰所造成的思维障碍
在对物理问题处理的过程中,往往会涉及到很多因素,在这其中不少因素都是以隐蔽形式所表现出来的,很多隐蔽因素都起着指导性的作用,而有些隐蔽因素又能起到干扰的作用,因此,学生只有具有正确对待这些隐蔽因素的相关思维能力,才会使得学生不至于忽视隐蔽作用的知道作用,排出相关隐蔽因素所能起到的干扰作用,如果在平时的学习中学生缺乏思维方面的训练,就很容易在中学物理的学习过程中遇到思维障碍。
将长度为L的绳子固定在O点上,在其另一端挂一个质量为m的球,将小球拉到最高点A上,并以水平速度将其退出,如下图图1所示,请问小球经过最低点时的绳子的拉力是多少?
解析:不少学生在解答这道问题时往往会忽略掉对小球运动过程所进行的相关分析,并且很难找出相关的隐蔽条件,因此常常会出现一些错误的解答,比如:当水平推出小球以后,可以从A到C作出一定的圆周运动,遵循机械守恒的定律,就会有:
当小球处于最低点时,根据牛顿的第二定律可以得出:
由①②可以得出:T=5.5mg
以上的解答存在着两个明显的错误:
第一,沒有充分考虑到物体在做圆周运动时的具体条件,在小球从A到B的过程中,其平均速度一直小于做圆周运动时最高点上所存在的最小速度,因此该小球并没有在做圆周运动,做的是平抛运动。
第二,当小球运动到B点时,其绳子正好位紧,因顺时冲力,使得小球沿着绳子方向上的动量小时,在这时机械能也有所损失,在整个的运动过程中,其机械能是无法守恒的,解决这一问题的主要突破口就在于对小球运动的过程是否属于平抛运动作出明确的判断,然后利用平抛运动的性质来求出B点所在的具体位置。
二、对等效替换方法掌握不熟练所引起的思维障碍
中学生在解决物理问题时,运用常规的解决方法固然很重要,但是对于有些问题,如果可以充分应用等效替换的方法,那么常常可以起到事半功倍的效果。下面以例2说明:
例2.在真空中存在着范围足够大的一个水平向右的电场,在这一电场当中,如果将一个质量是m并且带着正电的球静止释放,那么小球在运动中的速度同竖直向下方向之间的夹角是37°,现在把这个小球由电场中的任意一点以初速度竖直向上地抛出,求解运动过程当中:
① 小球所受到电场力的方向和大小。
② 小球最小动量的方向和大小
解析:针对该问题中的第②问,通常所用的方法就是将小球运动沿着竖直和水平的方向来进行分解,小球水平方向所做的初速度是零的匀加速直线运动,采用这样的解题思路分析起来较为复杂,并且在解题的过程中很容易出现错误,如果可以采用等效交换的思路和方法来接替,将重力场和电场替换成等效的重力场,那么问题就会变得非常简单了。
① 根据题目中已知的条件,重力 电场力的竖直方向与合力方向之间呈37°角,所以电场力的大小为 ,而电场力的方向向右。
② 图3当中等效重力加速度是g’,则
三、问题的形式变化所引起的思维障碍
如果提问的角度一旦发生变化,即便该问题涉及到的规律和概念并不会超出之前所学习的知识范围,但是学生还是往往会因为无法对问题设置的新情景进行识别而出现思维混乱的问题,由此在解决问题的过程中遇到思维障碍。
例3.从距离地面5m的高处A点已5m/s的初速度沿着水平方向往外投出一个小球,距离A点2m的地方有光滑的一堵墙,在小球与墙壁发生碰撞时并没有出现动能的损失,而弹回后掉在地上C点,请求出墙壁到C点的水平距离。
解析:该题由于在问题的形式上发生了一些变化,因此会造成不少学生在解题时的思维障碍,因为在遇到碰撞时没有出现动能的损失,因此碰撞之后的小球发生反弹运动的反射角就等于入射角,小球在反弹之后下落时的加速度也等于重力的加速度,因此小球在反弹之后运动的轨迹,在假设没有墙壁的阻挡继续按照原先平抛运动的轨迹二者之间是对称的关系,由平抛运动的规律可以得出:
也就是C点与墙壁之间的水平距离是3米。
结语:在中学物理的教学过程中,力学的概念是中学物理教学的重要基础,教师在教学时必须要注重加强学生对概念的理解,使学生能够迅速掌握知识的获取方法,能够运用正确的态度和方法来对待身边所存在的物理问题,另外,教师也要通过知识的应用和知识的讲解,加强对学生物理思维方式的培养和渗透,积极引导学生来及时解决思维上的一些障碍问题,激发学生主动学习的积极性,为学生的学习营造良好的教学环境,不断提高中学物理的教学质量。
参考文献:
[1] 田树泉. 中学物理力学教学中的重点研究[J]
[2] 张书海. 例析中学物理力学教学中思维障碍的突破[J]
[3] 刘舟. 基于JSP的工程力学教学网站设计[J]
关键词:中学物理;力学;思维障碍
力学知识是初中物理教学中的重要内容,具有较强的综合性,但也是初中物理教学的难点,中学物理力学知识涉及到很多知识点,并且各个知识点之间存在着密切的联系,其对学生的学习要求主要包括三大部分,即运动和力之间的关系、力的形式以及力的基本知识,学生能否真正掌握好相关的物理概念,达到相关的教学要求,能够直接影响到其对力学知识的学习和掌握。中学生在学习物理时往往会遇到很多困难,其根本原因就在于学生的思维过程中某个环节出现障碍,从而使得学生失去对物理学习的兴趣,只有对学生在物理学习过程中所遇到的思维障碍问题具体分析,知道这些障碍是怎样形成的,积极提出解决障碍的方法,才能不断提高中学物理教学的质量。
一、隐蔽因素干扰所造成的思维障碍
在对物理问题处理的过程中,往往会涉及到很多因素,在这其中不少因素都是以隐蔽形式所表现出来的,很多隐蔽因素都起着指导性的作用,而有些隐蔽因素又能起到干扰的作用,因此,学生只有具有正确对待这些隐蔽因素的相关思维能力,才会使得学生不至于忽视隐蔽作用的知道作用,排出相关隐蔽因素所能起到的干扰作用,如果在平时的学习中学生缺乏思维方面的训练,就很容易在中学物理的学习过程中遇到思维障碍。
将长度为L的绳子固定在O点上,在其另一端挂一个质量为m的球,将小球拉到最高点A上,并以水平速度将其退出,如下图图1所示,请问小球经过最低点时的绳子的拉力是多少?
解析:不少学生在解答这道问题时往往会忽略掉对小球运动过程所进行的相关分析,并且很难找出相关的隐蔽条件,因此常常会出现一些错误的解答,比如:当水平推出小球以后,可以从A到C作出一定的圆周运动,遵循机械守恒的定律,就会有:
当小球处于最低点时,根据牛顿的第二定律可以得出:
由①②可以得出:T=5.5mg
以上的解答存在着两个明显的错误:
第一,沒有充分考虑到物体在做圆周运动时的具体条件,在小球从A到B的过程中,其平均速度一直小于做圆周运动时最高点上所存在的最小速度,因此该小球并没有在做圆周运动,做的是平抛运动。
第二,当小球运动到B点时,其绳子正好位紧,因顺时冲力,使得小球沿着绳子方向上的动量小时,在这时机械能也有所损失,在整个的运动过程中,其机械能是无法守恒的,解决这一问题的主要突破口就在于对小球运动的过程是否属于平抛运动作出明确的判断,然后利用平抛运动的性质来求出B点所在的具体位置。
二、对等效替换方法掌握不熟练所引起的思维障碍
中学生在解决物理问题时,运用常规的解决方法固然很重要,但是对于有些问题,如果可以充分应用等效替换的方法,那么常常可以起到事半功倍的效果。下面以例2说明:
例2.在真空中存在着范围足够大的一个水平向右的电场,在这一电场当中,如果将一个质量是m并且带着正电的球静止释放,那么小球在运动中的速度同竖直向下方向之间的夹角是37°,现在把这个小球由电场中的任意一点以初速度竖直向上地抛出,求解运动过程当中:
① 小球所受到电场力的方向和大小。
② 小球最小动量的方向和大小
解析:针对该问题中的第②问,通常所用的方法就是将小球运动沿着竖直和水平的方向来进行分解,小球水平方向所做的初速度是零的匀加速直线运动,采用这样的解题思路分析起来较为复杂,并且在解题的过程中很容易出现错误,如果可以采用等效交换的思路和方法来接替,将重力场和电场替换成等效的重力场,那么问题就会变得非常简单了。
① 根据题目中已知的条件,重力 电场力的竖直方向与合力方向之间呈37°角,所以电场力的大小为 ,而电场力的方向向右。
② 图3当中等效重力加速度是g’,则
三、问题的形式变化所引起的思维障碍
如果提问的角度一旦发生变化,即便该问题涉及到的规律和概念并不会超出之前所学习的知识范围,但是学生还是往往会因为无法对问题设置的新情景进行识别而出现思维混乱的问题,由此在解决问题的过程中遇到思维障碍。
例3.从距离地面5m的高处A点已5m/s的初速度沿着水平方向往外投出一个小球,距离A点2m的地方有光滑的一堵墙,在小球与墙壁发生碰撞时并没有出现动能的损失,而弹回后掉在地上C点,请求出墙壁到C点的水平距离。
解析:该题由于在问题的形式上发生了一些变化,因此会造成不少学生在解题时的思维障碍,因为在遇到碰撞时没有出现动能的损失,因此碰撞之后的小球发生反弹运动的反射角就等于入射角,小球在反弹之后下落时的加速度也等于重力的加速度,因此小球在反弹之后运动的轨迹,在假设没有墙壁的阻挡继续按照原先平抛运动的轨迹二者之间是对称的关系,由平抛运动的规律可以得出:
也就是C点与墙壁之间的水平距离是3米。
结语:在中学物理的教学过程中,力学的概念是中学物理教学的重要基础,教师在教学时必须要注重加强学生对概念的理解,使学生能够迅速掌握知识的获取方法,能够运用正确的态度和方法来对待身边所存在的物理问题,另外,教师也要通过知识的应用和知识的讲解,加强对学生物理思维方式的培养和渗透,积极引导学生来及时解决思维上的一些障碍问题,激发学生主动学习的积极性,为学生的学习营造良好的教学环境,不断提高中学物理的教学质量。
参考文献:
[1] 田树泉. 中学物理力学教学中的重点研究[J]
[2] 张书海. 例析中学物理力学教学中思维障碍的突破[J]
[3] 刘舟. 基于JSP的工程力学教学网站设计[J]