重视“适用范围”与“过程教学”

2022-09-10

“物理难学”、“听课听懂了, 可作题还是错”, 这是很多学生的报怨。这固然有物理学课程本身的因素, 学生学习方法的问题, 教师的教法也应承担不可推卸的责任。笔者认为, 重视“适用范围”与“过程教学”, 会对学生解决这类难题有所帮助。

物理学上, 把定律、定理等规律适合运用的物理过程或现象定义为”适用范围”。正是这些看似不如定理定律显得耀眼的说明用语, 成就了定律定理的光芒万丈。反之, 如果定理定律用错了地方, 就会黯然失色。因此, 在物理教学中, 讲清弄明定理定律固然重要, 而它们的“适用范围”的划定同样不容小视。

“物理过程”是从自然运动中提炼出的物理模型。它是物理规律建立的基础, 也是物理规律和自然运动联系的纽带。重视物理规律建立的同时, 重视物理过程的建立也是必要的。否则, 把物理过程孤立化, 忽视相关过程和次要因素, 它会成为学生难学的“主要因素”。

1 自然运动与“物理过程”

自然运动往往是由一个个的分段组成的。各分段有不同的运动情况, 符合不同的运动规律。由于知识结构和学生知识基础的原因, 不能把整个过程连续讲, 而是在不同时期讲不同分段, 这样容易造成学生认知结构的脱节, 只见树木, 不见森林。如果我们在讲课的过程中, 给学生讲清分段, 学过的复习, 以后学的埋下伏笔, 重点放在现时讲的分段, 讲清物理过程的提炼, 建立规律, 我想这会对学生有所帮助。

我们以抛掷铅球的运动实例探讨一下这个问题。如:“在学校田径运动会上, 某同学推铅球的力是2 0 0牛, 而铅球在距人1 0米远的地方落地, 问人对铅球做了多少功”?这个问题很容易让人想到抛体运动。如果我们讲抛体运动时, 没有讲清它的来龙去脉, 恐怕学生答错的会不少。即便答出‘不能确定’的正确答案, 也会不知其所以然。如果上课讲情铅球运动分三个过程:手推铅球做功过程;铅球抛体运动过程;铅球触地减速过程。讲清三过程受力及运动情况各不相同, 各自对应不同的规律, 因此应分段处理。此时只要学生对做功公式W=F S中F、S的对应关系搞清楚的话, 就很难答错了。类似还有踢足球的问题:守门员大脚开球, 脚踢球的力设为5 0 0牛顿, 足球前进了80米, 问守门员对足球做了多少功?此题和抛铅球是同类问题, 都是考察学生对物理过程的理解和做功公式中力F和位移S对应关系的理解.此类问题虽然简单, 却集中反映了分析物理过程之必要, 以及明确物理规律适用范围的重要性。

2 综合过程的分化

2.1 分步处理

在中等物理学部分, 所谓的难题大约有这么几种情况:偏题, 怪题, 过程复杂的题.偏题、怪题因其有鼓励学生钻牛角尖之嫌现在已不太被重视。而过程复杂的综合题, 因其能考查学生各部分基础知识的综合运用, 提高学生综合分析问题的能力而被重视。这类问题之所以难, 笔者认为主要是因为专项训练不够。如果遵循循序渐进的原则, 逐步提高学生综合过程分化处理的能力, 战胜畏难发愁情结, 问题就好办了。现以一个中师物理静电学部分的综合题为例。

如右图示, 两块带等量异号电荷的金属板M、N之间是一个匀强电场, 把一个负电荷从A移动到B, 电势能增加了6×10-5J.已知A、B间的电视差为3 0 V, 这个电荷的电量是多大?M、N板各带什么电荷?如果C点和A点的电势相等, 把这个电荷从A移动到C, 电场力做功吗?为什么?

此题为电场中做功的问题。共有四个问号, 第一三四问为基本问题, 这里不做累述。只有第二问“M、N板各带什么电荷”?解答时涉及的知识点多, 过程及关系多, 综合性强。学生作此题感到无从下手, 有点晕。其实此题并未涉及偏怪的知识点。解法可分为“顺”“逆”两种。顺解可假设M带正电荷 (或N带正电荷) , N板带负电荷.依次推导:电场线方向;场强方向;负电荷受力方向;依据电荷位移方向, 推导电场力做功情况;判断电势能变化情况;根据已知条件, 判断假设正确与否.逆解也很有意思, 可分五步分析: (1) 由电势能增加, 推出是外力克服电场力做功 (电场力与位移方向相反) ; (2) 由位移方向从A到B, 推导出电场力方向从B到A; (3) 由负电荷受力与所在处场强方向相反, 推导出场强方向从A到B; (4) 由电场线为直线时, 场强与电场线方向一致, 推导出电场线由A到B; (5) 根据电场线由正电荷出发, 中止于负电荷, 推导出M板带正电, N板带负电。从分步看, 每一步都是基本知识, 没有难点.当然要保证答案的正确性, 还要每一个分过程都把握清楚, 物理量关系弄明白.如果把这个题的待求变已知, 已知变待求, 就称不上难题了.可见培养学生的逆向思维是很有益的。

2.2 分解处理

在中等物理部分, 运动的合成与分解是教学中的难点, 如曲线运动中的平抛运动和斜抛运动以及匀速圆周运动都是分解成两种运动来处理的。这部分内容因学生的理解困难, 而成为教学难点。人的认识过程都是循序渐进的, 如果我们在前面的教学中早作铺垫, 就会分化这个难点。例如:人在匀速前行的火车上, 沿火车运行的方向匀速 (或加速) 前进, 此时人对地面的速度等于火车对地的速度与人对火车的速度之和, 反过来看人对地的运动可分解为火车对地的运动与人对火车的运动两个分运动。

3 析别适用范围克服负面影响

3.1 克服一题多解的负面影响

一个问题多种解法, 是物理解题中常用的做法。它能拓宽学生的视野, 培养学生的发散思维, 因而在物理教学中很受欢迎。但这种做法实行的过程中, 如果不加以辅助说明, 容易给学生带来负面影响, 即易在疑似问题的解答中犯张冠李戴的毛病。

例如:一固定斜面, 一物块从斜面顶端由静止下滑, 求物块下滑到斜面底部的速度或动能一类问题。第一种情况:如斜面是光滑的, 用机械能守恒定律、动能定理、动力学规律都可;第二种情况:斜面粗糙但均匀, 用动能定理、动力学规律都可;第三种情况:斜面粗糙且不均匀, 在中等物理部分只易用动能定理。借助这类问题, 区分三种规律的适用范围:机械能守恒定律适用于只有保守力做功;动力学规律在中等物理中只讲各种恒力作用;动能定理的适用范围则宽至所有力做功。因此, 在物理教学中, 在重视规律共性的同时重视个性教学, 让学生对物理规律有个全面的认识。