提高學生物理解題能力的教學策略研究

黃發慶

(廣東省茂名市第一中學，廣東　高州　525000)

提高學生物理解題能力的教學策略研究

黃發慶

(廣東省茂名市第一中學，廣東高州525000)

摘要：高中物理是一門相對難學的自然學科，學生普遍反映“聽得懂、不會做”.就算學生的物理知識掌握得不錯，也往往需要老師先幫助分析一下題目的已知條件和求解的內容才能順利解題，若獨自分析時常出現“閱讀理解障礙”，無法正確理解題意.在日常教學中該如何開展有效教學，以提高學生解題能力？筆者根據自己多年的探究，總結出有效提高學生解題能力的教學策略.

關鍵詞：高中物理；教學策略；解題能力；物理建模

物理是高中理科綜合中重要部分，人們常說“得物理者得高考”，可見物理有決定性作用.在高考中扮演篩選尖子生的重要角色，學生物理解題能力直接影響高考的成績，筆者就提高審題和解題的能力的教學策略進行探討.

1加強建模能力訓練，注重模型轉化能力的培養

一般物理習題是編題者根據自己腦海里的理想化物理模型，結合某些問題情境和物理條件而擬定的，解題過程就是還原編題者物理模型的構建過程.因而在解物理問題時，能否順利找到解題思路的關鍵在于模型的構建與轉化.加強對物理模型的認識，學會建立物理模型，是提高學生解題能力的根本，其教學策略如下.

1.1加強物理模型積累，形成“模型知識庫”

習題課上教師應教會學生抓住題目中物理性質和物理過程的本質特征，由物體受力及運動的類型等多角度構建物理模型，從而形成“模型知識庫”.可在階段性復習中進行建模能力強化訓練，如：彈簧模型、斜面模型、天體運動模型、人船模型、碰撞模型、傳送帶模型等.

1.2把復雜問題轉化為基本模型的組合

圖1

一個復雜的問題都是由若干種簡單的物理模型組合而成的.因此可以根據其運動過程中的受力和初始運動狀態的特點，把復雜的物理情景分解為幾種簡單的物理模型，化整為零，合理地進行物理模型轉化，從而把已有的模型知識庫中的基本模型有效地遷移到復雜問題中.例如：兩個小球A和B用輕質彈簧相連靜止于光滑水平面上，右邊有一小球C以水平速度v射向B球，如圖1所示，C與B發生碰撞后結合成一個整體D.在它們繼續向左運動的過程中，當彈簧長度變到最短時，長度突然被鎖定，不再改變，在A球與墻發生碰撞后，A、D靜止且A與墻接觸而不粘連.過了一段時間，鎖定解除.若三球的質量均為m，則在A球離墻后的運動過程中彈簧的彈性勢能最大.仔細分析此題的運動過程，可以把此題分解成以下幾種模型.

模型1：小球B與C碰撞獲得共同速度，屬于完全非彈性碰撞.

模型2：物體D與小球A碰撞獲得共同速度，屬于類完全非彈性碰撞.損失的動能轉化為彈性勢能.

模型3：解鎖后，物體D與彈簧系統相互作用，屬于能量轉化模型.系統總能量為模型2中彈性勢能，彈性勢能全部轉化為物體D的動能.

模型4：彈簧恢復原長時，小球A與墻彈力為零，二者分離，物體D拉動A的運動屬于兩球連彈簧不受外力作用的簡單模型，兩球速度相同時動能損失最大，即彈性勢能最大.

上述幾個物理模型屬于力學問題中比較典型的基本模型，對每個模型的受力特點、動量關系、能量關系，學生都不陌生，從而使很復雜的問題得到簡化.

1.3創設新的物理情景進行模型轉換

在解題訓練中通過創設物理情景進行模型轉換，多角度、多方位，全面地看問題，有利于模型的遷移.如圖2所示，長度為5d，相距為d的兩板間有垂直紙面向里的勻強磁場.一個質量為m，電量為e的電子，以水平速度v射入磁場，要使電子不從兩板間飛出，磁感應強度B應滿足什么條件？

模型轉換：把例中的磁場改為電場(如圖3)，其他條件不變，求兩板間所加的偏轉電壓U應滿足什么條件？

改變條件后此題轉為新的物理模型，一個為“磁偏轉”，另一個為“電偏轉”.這兩道題形似神離，教學中可從不同角度、不同側面發散進行比較，如受力特征、運動規律、偏轉角度等差異.通過以上幾種差異的分析，兩個物理模型變得清晰而且容易理解，有助于模型的轉換.

1.4合理選編題目，創設積極的轉化氛圍

為使學生有更多機會接受有效轉化題目信息的訓練，教師可在課堂上多選擇些類似例1和例2的題目,來培養學生轉化意識和能力.

例1：一水平長傳送帶上放置一煤塊(可視為質點)，煤塊與傳送帶之間的動摩擦因數為μ.開始時，傳送帶與煤塊都是靜止的.現讓傳送帶以恒定的加速度a0開始運動，當其速度達到v0后，便以此速度做勻速運動.經過一段時間，煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后，煤塊相對于傳送帶不再滑動.求此黑色痕跡的長度.

圖4

本題涉及兩個物體、兩個過程，學生解決此題有一定的困難，需學生養成畫草圖即運動過程示意圖的習慣，畫草圖實際上是將語言信息轉化成物理情景，這也是解決此題的關鍵.畫出的示意圖如圖4所示，題目的表述可進行以下轉化.這樣，本題的物理情景已經非常清晰地展現在學生面前，接下來學生就可以比較容易地列出物理表達式求解了.

煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后，煤塊相對于傳送帶不再滑動.煤塊相對傳送帶上的P點滑動一段距離與傳送帶等速后，就不再相對P點滑動.

圖5

例2：如圖5所示，S為一個電子源，它可以在紙面的360°范圍內發射速率相同的質量為m、電量為e的電子，MN是一塊足夠大的擋板，與S的距離OS=λ，擋板在靠近電源一側有垂直紙面向里的勻強磁場，磁感應強度為B，求：(1) 若使電子源發射的電子有可能到達擋板，則發射速度最小為多大？(2) 如果電子源S發射電子的速度為(1)中的2倍，則擋板上被電子擊中的區域范圍有多大？

這道題目的第(1)問學生容易認為從S點以垂直MN板方向的速度發射電子最容易到達擋板，可將此問轉化成一個幾何問題，便容易得多且不易出錯.

第(2)問中學生不難看出電子運動的圓軌道半徑為λ，求出這一步后再進行以下轉化，這樣轉化后，這一物理問題就變成了一個很簡單的幾何問題了.

如果教師在平時的習題教學能多給出幾道類似需要轉化的題目讓學生練習，并明確告訴學生這樣的題需要怎樣進行轉化，這其實是在引導學生認真審題，將語言信息轉化為具體的物理情景.通過訓練可以提高學生的轉化意識和能力.

2加強圖表題目訓練，提高挖掘隱含條件的能力

物理題目是通過文字、函數、圖像、表格來提供物理信息的，因此學生的審題過程就是從文字、函數、圖像、表格中獲取相關物理信息(尤其是隱含信息)的過程.學生能否獲取正確信息和挖掘出隱含的物理信息是解題的關鍵，其中最難的就是從圖像、表格中獲取信息，而近年來高考試題中包含圖像、表格信息的題目有所增加，那么提高學生對圖像和表格的分析能力是提高其解題能力的保證.涉及圖表類型的試題重在考查學生的分析、綜合以及靈活運用數學處理物理問題的能力，即經過對圖表的分析，使其轉化為物理情景，再尋找合適的物理規律把物理情景轉化為數學語言.解決對策要求在掌握物理知識，同時還要求學生做到四會：(1) 會識圖，即認識圖像，理解圖像的物理意義；(2) 會作圖，即依據物理現象、物理過程、物理規律作出圖像，且能對圖像進行變形或轉換；(3) 會用圖，即能通過圖像分析挖掘隱蔽條件，用圖像描述復雜的物理過程，能抓住圖像物理量的變化關系，對照題目有關的物理定律、定理，闡述有關的物理問題；(4) 會讀表，即能從某個物理量與多個物理量之間關系的數據中尋找物理規律，進行計算、判斷、論證.鑒于此，日常教學應注意以下三個方面.

2.1引導學生掌握研讀圖像的基本方法

研讀圖像的基本方法就是從六個方面去看圖：坐標軸、截距、斜率、交點、“面積”和圖像的特征.不同圖像表示的物理意義不同，坐標軸代表的物理量不同，因此，只有首先看清坐標軸所代表的物理量，才能明確究竟研究的是哪兩個物理量之間的制約關系.物理圖像的截距常用來表示初狀態物理量的大小和方向，但某些截距有著豐富的內涵，需要經過深入分析才能揭示出其隱含的物理內容，如閉合電路的U-I圖像.另外，圖像斜率或某點的斜率也是隱蔽條件所在處，不僅反映了一個物理量的變化快慢，還隱含了一些物理量的信息，如純電阻和閉合電路的U-I圖像中的斜率就分別代表電阻和回路內阻的阻值.同樣，圖像的交點、圖線與坐標軸所圍的“面積”一樣有豐富的內涵.如力和力方向上的位移的F-s圖像，“面積”代表功的大小，從中能判斷功的正負；位移圖像交點代表兩物體相遇等.可見解決圖像信息題時想從圖像中獲得更多信息，對截距、斜率、交點和“面積”意義的分析挖掘必不可少.圖像的變化特征則是獲得物理規律和物理量間的函數關系的主要來源.對待復雜的圖像需分段分析，分別找出各段的不同函數形式的圖線所表征的物理過程，了解物理現象的全貌，為進行物理圖像的定量計算奠定基礎.綜合上述，在物理教學中，尤其在圖像習題講解時應引導學生注意上述六個方面，逐漸養成研讀圖像的好習慣.

2.2加強作圖在物理習題教學中的作用

物理圖形能夠把抽象復雜的物理過程和現象、規律有選擇地、具體地表示出來，它簡單明了，啟發思維，使人們能全面而動態地把握物理過程，抓住問題的關鍵.利用圖形把物理量轉化為直觀的幾何量，能夠快速地對問題進行定性分析和定量計算.因此，在習題教學中，如果我們善于應用圖形來分析具體問題，引導學生分析問題隱含的因素，把物理問題轉譯為一定形式的圖形，化抽象思維為形象思維，借助圖形進行邏輯分析，對于學生學習乃至研究物理學都將起到立竿見影的作用.所以要加強培養學生作圖能力，從而提高學生圖形應用的能力，以期達到逐步提高學生“轉化”意識和能力的目的.

2.3充分發揮實驗中數據處理過程的訓練功能

圖表信息題的出現，不會使學生養成對號入座、死搬硬套的陋習.由于它源于物理實驗的控制變量法、數據列表法和圖像分析法等，解題時對表格和圖像相關信息的挖掘和破解，實質也是學生實驗數據處理能力的重要體現，因而不要弱化了實驗探究中數據處理過程對學生“轉化”意識和能力培養的教育功能.譬如：利用實驗記錄的數據引導學生掌握研讀表格的基本方法.例如在做“探究加速度與力、質量的關系”的實驗時，教師通過引導學生測量加速度、力、質量，分別作出表示加速度與力、加速度與質量的圖像，根據圖像寫出加速度與力、質量的關系式.讓學生充分體會在這一探究過程中所使用的科學方法，同時教師要積極引導，實驗中所涉及到控制變量法、圖像法也是研讀表格、尋找物理量間關系常用的方法.另外，計算機輔助物理教學的效果，已為很多教師嘆服，基本形成共識.它以動態模擬的特長，能輔助教學，優化效果.采用數和形結合的相關教學課件進行實驗數據處理，如用“幾何畫板”建立數理模型,模型建立的過程即為圖形動態形成的過程，尤其是在尋找加速度與力、質量的關系中所采用的“化曲為直”法，有助于學生了解如何作圖分析表格數據的方法，開拓學生思維.

總之，物理題雖千變萬化，但解題的思路、方法卻有共同的規律，只要教師在平時的教學中，能夠培養學生的轉化意識，在復習過程中加強學生轉化能力的訓練，使學生在審題時能夠將題目有效的信息轉化為具體的物理情景，那么，學生在實際解題過程中就會游刃有余.

參考文獻：

[1] 張梅.高三物理遷移能力的培養[J].物理教學，2006，(9).

[2] 魏林明.提高物理復習課有效性的教學策略[J].中學物理教學參考，2008，(9).