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摘 要: “三角形”思維导图是种有效的学习工具,能够妙解浮力压强的计算题.浮力压强计算题是中考常见的一种压轴题.它涉及较多的物理量,物理量的相互关系错综复杂.学生常常无法利用所学知识来解决问题.笔者利用独特的“三角形”思维导图构建浮力与压强的知识框架,把相关的物理概念、规律、公式框架性地展示出来,准确地描述它们之间的联系,扫清学生的解题障碍.同时利用 “三角形”思维导图通过构建解题模型,降低了解题的难度,为解题指明了方向,从而帮助学生提高解题效率.
关键词: 思维导图;浮力;压强;计算题
浮力压强计算题是中考常见的一种压轴题.它涉及较多的物理量,物理量的相互关系错综复杂.不少学生由于知识贮备不足或思维能力欠缺或熟练程度不够等等原因,难以快速理清楚物理量的关系,无法利用所学知识来解决问题,便对此类题望而生畏知难而退.若教师能抓住机会引导学生利用“三角形”思维导图帮助求解,可让学生体会到柳暗花明的惊喜,收到事半功倍的教学效果.
“三角形”思维导图,是以三角形为主要构图连接方式,借用图文并重的技巧,把相互联系的三个概念、关键词或图像分别放置于不在同一直线的三个点的位置上,用线条把它们连接起来,简明扼要地表达相互关系的一种思维导图.下面利用它,来求解浮力压强的相关计算题.
1 巧用思维导图,构建知识框架,扫清解题障碍
综观与浮力相关的综合题通常有两种:一是求浮力;二是以浮力为纽带求与其相关的物理量.不管是那一种,都绕不开与浮力相关的计算.其方法可归纳为三种:压力差法、受力分析法和阿基米德原理公式法.其中,压力差法(F浮=F向上-F向下=Δps)是根据浮力产生的原因将浮力与压力、压强知识联系在一起;受力分析(F浮=G –F=mg–F =ρgV–F)是将物体的重力G、质量m、密度ρ、体积V以及物体受到的其它外力F与物体的浮力联系起来;阿基米德原理公式法(F浮= m排g =ρ液gV排)则是把浮力F浮与液体密度ρ液、物体排开液体的体积V排联系起来揭示浮力大小的影响因素.这三种方法可通过图1来梳理总结.该“三角形”思维导图把与浮力相关的最主要的物理量呈现出来,其它相关量也可由这些量进一步推导得到.
清楚各物理量关系后,分析物体的受力情况.它通常跟沉浮状态捆绑在一起(即沉浮状态与受力情况知彼便知此).物体的沉浮状态分五种:漂浮、悬浮、下沉、上浮、沉底,其中有三种(漂浮、悬浮、沉底)是受力平衡的状态,另两种是受非平衡力变速运动的状态.而能为解题服务的常常是受力平衡状态.根据物体在液体中的具体受力情况,可以把最常见的受平衡力的情况分成三类.(如图2所示)
此外,常见的与浮力相关的压力和压强计算亦分成三类(这里忽略与浮力无关的压力、压强计算题):A类,液体对物体上下表面的压力差ΔF物(即浮力)和压强差Δp物;B类,液体对容器底部受到的压力变化量ΔF(通过分析知ΔF与物体受到的浮力变化量ΔF浮相等)和压强变化量Δp容器底;C类,容器对接触面的压力变化量ΔF′和压强变化量Δp桌面.这里每一类的受力分析的研究对象均不同(如图3所示).若求变化量,除了需选择合适的研究对象进行受力分析以外,还需比较液面变化前后的受力分析情况,得出相互计算关系式.
以上三个思维导图可以帮助学生从总体上把握浮力和压强的知识,让学生熟悉浮力问题中各物理量的联系及常见的受力分析情况,有效地扫清学生解题障碍.
2 巧用思维导图,构建解题模型,指明解题方向
2.1 解题模型的建立
虽然浮力与压强的综合题涉及的物理知识纷繁复杂,但教师可以通过对典型例题的剖析归纳来帮助学生熟悉常见题型的解题思路,从而降低解题难度达到提高解题效率的目的.这里采用的突破方法是通过“三角形”思维导图把题“画”出来.记得苏霍姆林斯基说过:“教会学生把应用题‘画’出来,其用意就在于保证由形象思维向抽象思维的过渡”.其实它也是把抽象的问题形象化的过程.其绘图过程能让学生主动反思解题过程中的思维过程、思维方式与方法,以便于学生取长补短,总结提高,有助于学生融会贯通、举一反三.下面举例分析.
例1
关键词: 思维导图;浮力;压强;计算题
浮力压强计算题是中考常见的一种压轴题.它涉及较多的物理量,物理量的相互关系错综复杂.不少学生由于知识贮备不足或思维能力欠缺或熟练程度不够等等原因,难以快速理清楚物理量的关系,无法利用所学知识来解决问题,便对此类题望而生畏知难而退.若教师能抓住机会引导学生利用“三角形”思维导图帮助求解,可让学生体会到柳暗花明的惊喜,收到事半功倍的教学效果.
“三角形”思维导图,是以三角形为主要构图连接方式,借用图文并重的技巧,把相互联系的三个概念、关键词或图像分别放置于不在同一直线的三个点的位置上,用线条把它们连接起来,简明扼要地表达相互关系的一种思维导图.下面利用它,来求解浮力压强的相关计算题.
1 巧用思维导图,构建知识框架,扫清解题障碍
综观与浮力相关的综合题通常有两种:一是求浮力;二是以浮力为纽带求与其相关的物理量.不管是那一种,都绕不开与浮力相关的计算.其方法可归纳为三种:压力差法、受力分析法和阿基米德原理公式法.其中,压力差法(F浮=F向上-F向下=Δps)是根据浮力产生的原因将浮力与压力、压强知识联系在一起;受力分析(F浮=G –F=mg–F =ρgV–F)是将物体的重力G、质量m、密度ρ、体积V以及物体受到的其它外力F与物体的浮力联系起来;阿基米德原理公式法(F浮= m排g =ρ液gV排)则是把浮力F浮与液体密度ρ液、物体排开液体的体积V排联系起来揭示浮力大小的影响因素.这三种方法可通过图1来梳理总结.该“三角形”思维导图把与浮力相关的最主要的物理量呈现出来,其它相关量也可由这些量进一步推导得到.
清楚各物理量关系后,分析物体的受力情况.它通常跟沉浮状态捆绑在一起(即沉浮状态与受力情况知彼便知此).物体的沉浮状态分五种:漂浮、悬浮、下沉、上浮、沉底,其中有三种(漂浮、悬浮、沉底)是受力平衡的状态,另两种是受非平衡力变速运动的状态.而能为解题服务的常常是受力平衡状态.根据物体在液体中的具体受力情况,可以把最常见的受平衡力的情况分成三类.(如图2所示)
此外,常见的与浮力相关的压力和压强计算亦分成三类(这里忽略与浮力无关的压力、压强计算题):A类,液体对物体上下表面的压力差ΔF物(即浮力)和压强差Δp物;B类,液体对容器底部受到的压力变化量ΔF(通过分析知ΔF与物体受到的浮力变化量ΔF浮相等)和压强变化量Δp容器底;C类,容器对接触面的压力变化量ΔF′和压强变化量Δp桌面.这里每一类的受力分析的研究对象均不同(如图3所示).若求变化量,除了需选择合适的研究对象进行受力分析以外,还需比较液面变化前后的受力分析情况,得出相互计算关系式.
以上三个思维导图可以帮助学生从总体上把握浮力和压强的知识,让学生熟悉浮力问题中各物理量的联系及常见的受力分析情况,有效地扫清学生解题障碍.
2 巧用思维导图,构建解题模型,指明解题方向
2.1 解题模型的建立
虽然浮力与压强的综合题涉及的物理知识纷繁复杂,但教师可以通过对典型例题的剖析归纳来帮助学生熟悉常见题型的解题思路,从而降低解题难度达到提高解题效率的目的.这里采用的突破方法是通过“三角形”思维导图把题“画”出来.记得苏霍姆林斯基说过:“教会学生把应用题‘画’出来,其用意就在于保证由形象思维向抽象思维的过渡”.其实它也是把抽象的问题形象化的过程.其绘图过程能让学生主动反思解题过程中的思维过程、思维方式与方法,以便于学生取长补短,总结提高,有助于学生融会贯通、举一反三.下面举例分析.
例1