問題背景變換,延展思維方向

物理教學的主要任務就是教會學生應用所學知識解決實際問題，而實際問題又是千變萬化的，但它們本質上又有許多相似之處。因此，教學的主要任務就是要教會學生怎樣通過復雜的表面現象去認清事物的本質。在實際教學中，變換問題背景，使之更有新意，從而激發學生的求知欲，培養思維的多向性，拓展學生的思維深度和廣度。背景變換的方式有許多，著重從以下幾個方面說明。

一、以生活中實際問題為背景，引導思維發散

對同一物理規律，以生活中實際問題為背景，使物理問題變的更有情趣。激發學生的學習熱情，可以使學生從枯燥的物理問題中解脫出來。如江蘇高考2008年第13題就很典型:拋體運動在各類體育運動項目中很常見，如乒乓球運動。現討論乒乓球發球問題，設球臺長2L、網高h，乒乓球反彈前后水平分速度不變，豎直分速度大小不變、方向相反，且不考慮乒乓球的旋轉和空氣阻力(設重力加速度為g)。

(1)若球在球臺邊緣O點正上方高度為h1處以速度v1水平發出，落在球臺的P1點(如圖實線所示)，求P1點距O點的距離x。

(2)若球在O點正上方以速度v2水平發出后。恰好在最高點時越過球網落在球臺的P2點(如圖虛線所示)。求V2的大小。

(3)若球在O點正上方水平發出后，球經反彈恰好越過球網且剛好落在對方球臺邊緣P3處，求發球點距0點的高度h3。

這是一道以乒乓球運動為背景，考查平拋物體的運動規律，情景很新穎，問題的設置比較獨特，除了要求學生熟練地掌握平拋的運動規律，還要求對平拋運動的逆過程及斜拋運動的規律理解要透徹，對逆向思維要求較高。在研究這些問題時，要教會學生對這些生活材料進行加工、抽象、去掉干擾因素，忽略次要因素，把它變成基本的物理模型，這些都是要經過加工處理后才能用我們所學的知識來處理。

這類問題在實際教學中很多，如市場中用的電子秤、污水處理中的電磁流量計等，利用這些背景設置問題來考查中學階段的物理知識，一方面達到學以致用的目的，另一方面培養學生思維發散性。

二、以高科技為背景，伸展思維深度

以這類知識為背景，對中學生來說總有一種神秘感，能吸引學生的好奇心，激發他們求知熱情，其實這類知識中許多原理都是中學階段能解決的，因此要幫助學生揭開這類事物問題的神秘面紗，剖析它的基本原理，看清這類事物的本質所在，抓住基本的處理方法，提煉出原始模型，堅定學生解決這類問題的信心。如:核聚變反應需要幾百萬度高溫，為把高溫條件下高速運動的離子約束在小范圍內(否則不可能發生核反應)可采用磁約束的方法(托卡馬克裝置)如圖，在一個環狀區域內加上勻強磁場B，“約束”在中空區域中內帶電粒子上有各個方向的速度，其中在中空區域邊緣處沿切線方向射入磁場的帶電粒子最容易穿出磁場的外邊緣，設環狀磁場的內徑R1=0.5m，外半徑R2=1.0m，若被“約束”的帶電粒子的荷質比=4×107c/kg，速度V可達1×107m/s，為使所有被約束的帶電粒子都不能穿趣磁場，則磁場的磁感應強度B至少多大?

這是以高溫下輕核聚變為背景，增添了幾分神秘感，但只要對其概括和歸納，就可知道其實質是帶電粒子在有界環形磁場中的運動，畫出粒子沿內壁切線方向運動軌跡，根據題目所給的條件就可求出粒子的運動半徑，其他問題就迎刃而解了。本題還可以從另外兩個方面設置問題:

(1)若粒子從內環平面中心向各個方向發射粒子，其余條件與上面相同，則為使所有被約束的帶電粒子都不能穿趣磁場，磁感應強度B至少多大?

(2)若粒子從外環平面外沿各個方向向環內發射粒子，其余條件與上面相同，則要使粒子不能射入環內，磁感應強度B至少多大?

在以上的背景下通過不同的變換，使得學生對帶電粒子在磁場中運動的規律有一個更深的認識和了解，同時還可以拓展學生的思維深度。

三、以熱點新聞材料為背景，拓展思維廣度

這些材料反映物理學科也緊隨時代的步伐，走在時代前列，大多數是以最新發明或最新發生的事為背景，將物理的知識穿插在里面編成具有一定新意的物理試題，讓人既能體會到物理學科社會中的地位與價值，又能掌握知識，很合學生的口味。如江蘇2009年高考試題中，就有一道以2008年世界矚目的北京奧運會為情景設置一道光學題:如圖(略)是北京奧運會期間安置在游泳池底部的照相機拍攝的一張照片，相機鏡頭豎直向上，照片中，水立方運動館的景象呈現在半徑r=11cm的圓形范圍內，水面上的運動員手到腳的長度l=10cm。若已知水的折射率，請根據運動員的實際身高估算該游泳池的水深h。(結果保留兩位有效數字)

本題以奧運會為背景可以激起廣大考生的情感共鳴，這是華人的驕傲，問題設置巧妙，考查了光的折射定律和全反射知識，并巧妙地利用了人的放大率與鏡頭內水立方運動館的景象的放大率相同這一知識，恰恰這一點是許多學生沒有想到的，試題思考容量大，立意新，能夠很好地考查學生實際應用能力。

這類問題很多，題目信息量大，綜合性強，但學生通過此類問題一方面既能了解科普知識，豐富知識面;另一方面，在此背景下設計了許多物理問題，通過對這些問題的解決，提高學生的閱讀能力，提取信息，拓寬思維廣度。

總之，教學中注重背景變換，對培養學生探索問題、發展創新思維、提高解決實際問題的能力極為有利，可以達到舉一反三的目的，使學生走出題海，走向成功。當然，教學中注重背景變換不能把它形式化和教條化，要注意背景和內容有機結合，注重科學性，同時更要注重基礎知識的教學，因為教學中變換背景是為了從不同角度理解基礎知識，而利用所學知識來解決實際問題是學習的根本目的。因此，注重基礎教學和注重背景變換目的是一致的。

作者單位:江蘇省泗陽中學