淺談物理習題課中的探究式設計思路

【摘 要】本文就探究式教學在物理習題課中的實際應用，談談自己的具體設計思路。探究式習題課的設計從簡單的運動情境出發，逐步引導學生分析情境較復雜的問題，強調在具體過程中把握物理規律的應用，提高學生解決實際問題的能力。

【關鍵詞】探究式 設計思路 情境

【中圖分類號】G632 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674－4810（2012）02－0131－02

在物理教學中，經常聽到學生反映，聽課時習題是弄懂了，但自己做題時又不會了。的確，物理這門課比較難學，對學生的能力要求也比較高。那么我們教師在物理習題課上又該如何進行習題課的教學呢？下面我就自己的探究式設計思路，以皮帶傳送問題說說探究法在習題課中的應用設計思路。

一 情境設計，起點要低

習題課的設計應從簡單的情境著手，逐步引導學生探究物理規律的實際應用。例如，在皮帶傳送問題中，我設計的問題是：如圖1所示，皮帶是水平的，當皮帶始終不動時，一個物體以一定的初速度V0向右滑上皮帶，皮帶長為L，物體與傳送帶間的動摩擦因素為μ，試分析：（1）物體能滑到右端嗎？（2）若能滑到右端，物體此時的速度為多少？

設計中，皮帶不動，就相當于物體沿著粗糙水平面滑行一樣，轉化為最一般的牛頓運動定律問題，絕大多數學生都會做。這樣的設計，把傳送帶問題轉化為最簡單的思路：以地面為參考系，應用牛頓運動定律解題，使學生建立一個觀點：傳送帶問題的解題思路就是一般的牛頓運動定律的應用。這樣設計有利于培養學生的信心，消除畏懼心理。

二 循序漸進，注重方法

物理習題畢竟是要解決較為復雜的問題，因此，從淺入手之后要逐步引導學生繼續探究較為復雜的運動情境，以培養學生對實際情境的聯想與分析能力。聯系上例我又設計了如下幾個問題：

首先，讓學生思考：上例中，物體能到達右端并且滑落，那么若傳送帶以恒定的速度逆時針轉動時，它還能從右端滑落嗎？

經過探究討論，物體仍會從右端滑落。因為物體對地的受力沒變，加速度就沒有改變，又因初速度和對地位移也是相同的，故滑到右端時仍然具有相同的速度而滑落。這樣的探究思路讓學生進一步認識到皮帶傳送問題要以地為參考系，不能受皮帶運動的干擾，認清物體及皮帶實際對地運動的情境，進一步應用牛頓運動定律來解題。

其次，讓學生思考皮帶順時針轉動的情況類型：先從具體的例子出發（如圖2所示），水平傳送帶以2m/s的恒定速度順時針轉動，傳送帶長AB＝20米，現在其左端將一工件輕輕放在上面，工件被帶動，傳送到右端，已知工件與傳送帶間的動摩擦系數μ＝0.1，試求這工件經過多長時間由傳送帶左端運動到右端。

通過分析使學生認識到，物體被傳送帶帶動時，達到和傳送帶速度相等的時刻后，與傳送帶間無相對運動，從而讓學生進一步認識到傳送帶問題中的過程性與過程的轉折點是達到速度相等的時刻，挖掘皮帶傳送問題的隱含條件，進一步培養了學生的科學思維能力。

再讓學生思考：若傳送帶的速度逐漸增大，那么小工件到達B點時的速度也會一直增大嗎？若不能，它到達最右端時的最大速度會是多少？再經過探究思考，可以知道：工件一直加速運動到B點時速度達到最大值，盡管皮帶的速度仍在增大工件的速度也不可能增加了。

通過上面的探究分析，使學生對傳送帶問題有了較深入的理解和認識，不僅僅認識到傳送帶上的物體要以地為參考系，更認識到運動過程的分析方法以及運動過程中的轉折點，從而建立一種理性的科學思維方式。

三 變式探究，舉一反三

當學生建立一種模式解題思路后，教師應進一步引導學生進行變式探究，以培養學生對此類問題的靈活應用解題能力。此后我又設計了以下問題讓學生探究思考。

如圖3所示，傳送帶與地面傾角θ＝37°，AB長為16米，傳送帶以10米/秒的恒定速度勻速運動。在傳送帶上端A無初速地釋放一個質量為0.5千克的物體，它與傳送帶之間的動摩擦系數為μ＝0.5，求：（1）物體從A運動到B所需時間，（2）物體從A運動到B的過程中，摩擦力對物體所做的功（g＝10m/s2）。

該題的設計思路從水平的傳送帶問題轉到對傾斜的傳送問題的探討，解題思路是相同的，同樣是要考慮物體達到與皮帶的速度相同時為轉折點，分析前后的受力變化與對地運動性質，從而應用牛頓運動定律求解。

如圖4所示的傳送皮帶，其水平部分ab＝2米，bc＝4米，bc與水平面的夾角α＝37°，一小物體A與傳送皮帶間的動摩擦系數μ＝0.25，皮帶沿圖示方向運動，速率為2m/s。若把物體A輕輕放到a點處，它將被皮帶送到c點，且物體A一直沒有脫離皮帶。求物體A從a點被傳送到c點所用的時間。

該題的設計思路是將水平傳送帶問題與傾斜傳送帶問題結合在一起，進一步鞏固對傳送問題的分析，從而使學生較為深刻地領會此類問題的解題方法。

四 及時鞏固，激發思維

習題課后，要及時鞏固，才能讓學生形成持續的思維能力，因此課后鞏固必不可少。為此對課后的習題選擇要有針對性與延續性，這樣才能讓課堂教學效果得到延續與鞏固。我設計的課后鞏固習題是：

（1）如圖5所示，繃緊的傳送帶與水平面的夾角θ＝30°，皮帶在電動機的帶動下，始終保持ν0＝2m/s的速率運行。現把一質量為m＝10kg的工件（可看為質點）輕輕放在皮帶的底端，經時間1.9s后，工件被傳送到h＝1.5米的高處，取g＝10 m/s2。求：工件與皮帶間的動摩擦因數。

（2）如圖6所示，水平傳送帶水平段長L＝6米，兩皮帶輪半徑均為R＝0.1米，距地面高H＝5米，在與傳送帶等高的光滑水平臺上一小物塊以ν0＝5m/s的初速度滑上傳送帶，物塊與傳送帶間的動摩擦系數μ＝0.2，取g＝10m/s，設皮帶輪勻速轉動的速度為v′，物體作平拋運動的水平位移為s，以不同的v′值重復上述過程，得一組對應的v′，s值。由于皮帶輪的轉動方向不同，皮帶上部向右運動時用v′＞0，皮帶上部向左運動時用v′＜0表示，試正確畫出s－v′的關系圖線。

這兩道題的設計既有鞏固又有拓展的作用，題目的解題思路是相同的，但是運動情境有變化，這樣能夠讓學生去探究、概括，拓寬學生的思維空間，進一步培養學生的解題能力。

五 課堂再探討，升華思維

學生的解題能力與思維方式不是僅靠一堂課就能提高的，為此要讓學生在第二節板書課后鞏固練習。通過學生對課后習題的板書探究，大家在一起分析、思考，探究解題之思路，這樣的教學設計才是完整的。

總之，探究性習題課要由淺入深，循序漸進，再通過變式探究，從而使學生在探究過程中形成科學的思維方式，提高解題能力。而學生在探究的過程中，要充分發揮自己的主觀能動性，學習熱情高、主動性強，始終精神飽滿地學習，克服了畏懼心理。這樣做，或許要花費較多的時間，但能夠讓學生在解決一類問題后能觸類旁通也是值得的。這樣做，才能更好地開發學生的潛能、發展學生的個性。

〔責任編輯：龐遠燕〕