動(dòng)靜結(jié)合 活化思維——緣起2015年高考江蘇卷第14題

任虎虎

（江蘇省太倉(cāng)高級(jí)中學(xué)，江蘇 太倉(cāng) 215411）

圖1

（1）彈簧勁度系數(shù)k；

（2）AB桿中彈力為0時(shí)，裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω0；

本題目雖然用到的都是理想化模型，例如輕桿、輕彈簧、緩慢上升等，但由于涉及到的物理量及知識(shí)點(diǎn)比較多，如果對(duì)知識(shí)的層次及物理過(guò)程分析不清楚就很難找到問(wèn)題解決的突破口.

1 由靜態(tài)表象分析因果關(guān)系 激活思維

物理問(wèn)題的解決往往都要從“受力分析和運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析”這兩個(gè)角度開(kāi)始，而受力分析需要將問(wèn)題定格在一個(gè)具體的狀態(tài)，如初始狀態(tài)、終止?fàn)顟B(tài)與臨界狀態(tài)等.通過(guò)分析已知量和未知量之間的因果關(guān)系，對(duì)于題目中的關(guān)鍵點(diǎn)要多問(wèn)幾個(gè)為什么，為什么是這樣而不是其他結(jié)果.利用這樣的邏輯推理激活思維.

設(shè)裝置靜止時(shí)，OA、AB桿中的彈力分別為F1、T1，OA桿與轉(zhuǎn)軸的夾角為θ1，小球受力平衡.

豎直方向：F1cosθ1＋T1cosθ1＝mg，

水平方向：F1sinθ1＝T1sinθ1，

小環(huán)受力平衡：F彈＝mg＋2T1cosθ1，

教學(xué)啟示：多從因果關(guān)系的角度去分析問(wèn)題，對(duì)于問(wèn)題的認(rèn)識(shí)就會(huì)更加深刻，更容易理清思路，也更容易找到問(wèn)題的突破口，從而激活思維.

2 從靜到動(dòng) 活化物理過(guò)程 培養(yǎng)動(dòng)態(tài)思維

題目中的文字和圖像都是靜態(tài)的表象，在通過(guò)思維加工的基礎(chǔ)上，在腦海中形成一幅“問(wèn)題圖景”，想象成在你面前有這樣一幅真實(shí)的景象，并且要讓它“動(dòng)起來(lái)”，也就是將自己置身于問(wèn)題之中，培養(yǎng)動(dòng)態(tài)思維.有了這樣一幅圖景，此時(shí)的問(wèn)題就有“生命”了，接下來(lái)就是你與它之間的“對(duì)話(huà)”，采用這種方法很容易確定運(yùn)動(dòng)的臨界狀態(tài).在開(kāi)始階段，學(xué)生的想象能力不是很強(qiáng)或者沒(méi)有形成習(xí)慣，教師可以制作簡(jiǎn)易的模型來(lái)幫助學(xué)生.例如在電磁感應(yīng)的教學(xué)過(guò)程中筆者利用生活中隨處可見(jiàn)的硬紙板制作了如圖2所示的模型（桿可以活動(dòng)），因?yàn)閷?duì)于單桿問(wèn)題絕大多數(shù)問(wèn)題情境都是建立在這個(gè)模型基礎(chǔ)之上的.只是在不同的情景中，這個(gè)模型可以水平放置；可以豎直放置；也可以與水平面成θ角放置；同時(shí)可以讓桿以恒定的速度向前運(yùn)動(dòng)；在恒定的拉力作用下向前運(yùn)動(dòng)；在拉力的功率恒定的情況下向前運(yùn)動(dòng)等等.教師在進(jìn)行講解的同時(shí)可以將制作的這個(gè)模型呈現(xiàn)不同的狀態(tài).通過(guò)真實(shí)的圖景幫助學(xué)生建構(gòu)思維意識(shí)中的問(wèn)題模型.

圖2

對(duì)于本題的第（2）問(wèn)通過(guò)這樣的方式進(jìn)行分析會(huì)快速解決問(wèn)題.

思維中的“問(wèn)題圖景”：有圖2所示的裝置擺在你面前，當(dāng)整個(gè)裝置緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，小環(huán)向上移動(dòng)，彈簧長(zhǎng)度縮短，兩小球都在做圓周運(yùn)動(dòng).

現(xiàn)在是一個(gè)動(dòng)態(tài)的情景，順著（1）問(wèn)中分析平衡問(wèn)題的思路，當(dāng)小球在任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，設(shè)OA、AB桿中的彈力分別為F2、T2，OA桿與轉(zhuǎn)軸的夾角為θ2，由于做圓周運(yùn)動(dòng)可以得出，

豎直方向：F2cosθ2＋T2cosθ2＝mg，

水平方向：F2sinθ2－T2sinθ2＝mω2lsinθ2.

教學(xué)啟示：很多動(dòng)態(tài)過(guò)程都是建立在原來(lái)靜態(tài)的基礎(chǔ)上，一脈相承.教師在原來(lái)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上充分利用“問(wèn)題圖景”順學(xué)而導(dǎo)，培養(yǎng)動(dòng)態(tài)思維，讓學(xué)生在動(dòng)態(tài)的過(guò)程中找到需要的臨界狀態(tài).

3 從動(dòng)到靜 沉淀物理思想 提升思維品質(zhì)

有時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程比較復(fù)雜，沒(méi)有確定的規(guī)律，此時(shí)可以將“動(dòng)”轉(zhuǎn)化到“靜”去分析問(wèn)題.例如比較復(fù)雜的多過(guò)程問(wèn)題要求運(yùn)動(dòng)的總路程時(shí)，利用動(dòng)能定理或能量守恒的思想，只需要確定初、末兩個(gè)具體狀態(tài)，即可實(shí)現(xiàn)化繁為簡(jiǎn)、“山重水復(fù)疑無(wú)路，柳暗花明又一村”的目的.

豎直方向：F3cosθ3＋T3cosθ3＝mg，

水平方向：F3sinθ3＋T3sinθ3＝mω2lsinθ3，［注意（2）中的ω0為臨界值，當(dāng)ω＞ω0時(shí)，AB桿就有伸長(zhǎng)的形變，因此對(duì)小球是拉力.］

對(duì)于小環(huán)也受力平衡：mg＋F彈＝2T3cosθ3.

運(yùn)用功能關(guān)系，即系統(tǒng)機(jī)械能的變化量等于除重力或彈簧彈力以外的其他力做的功為

教學(xué)啟示：從動(dòng)到靜要比從靜到動(dòng)的思維層次要求更高，因?yàn)閺膭?dòng)到靜必須是在對(duì)問(wèn)題本質(zhì)充分認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用歸納、整體、守恒等物理思想將問(wèn)題簡(jiǎn)化，需要很高的分析綜合能力.在平時(shí)教學(xué)過(guò)程中需要不斷滲透物理思想方法，提升思維品質(zhì).這就要求在平時(shí)的教學(xué)過(guò)程中要慢下來(lái)，課堂上學(xué)生不再是聽(tīng)教師講而被動(dòng)地接受知識(shí)、套用公式，而是給學(xué)生充分思考和自我總結(jié)的時(shí)間，達(dá)到舉一反三，融會(huì)貫通的目的.意在培養(yǎng)學(xué)生從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)的問(wèn)題分析推理能力以及從動(dòng)態(tài)到靜態(tài)的綜合歸納能力，從而使知識(shí)內(nèi)化，思維活化，能力外化.