提高高中學生物理計算能力的策略

劉愛民

高中物理對大多數人來說是很難學的，這是毋庸置疑的。整個高中物理是比較抽象的，而且都是定量的，計算要求比較高，所以要學好高中物理，正確的方法與技巧是必不可少的，甚至是致命的，對此作為一名物理教師，筆者針對物理計算能力如何提升的問題談談自己的觀點：

1.全面、深入、準確地理解物理概念、物理規律

物理學科的知識點都是有規律的，例如：對力的概念的理解包括對具體的力（重力、彈力、摩擦力、電場力、安培力、洛侖茲力等）的概念的理解，包括對一般抽象的力的概念的理解，還包括力作用于物體產生不同效果的理解，等等。我們需要從不同角度理解力的概念，在繁雜的力學問題中，在帶電粒子在電場和磁場的運動問題中，遇到各種各樣的力，通過這些問題不斷加深對不同性質的力的理解，不斷加深對抽象的、普遍的力的概念的理解。如靜摩擦力可使物體加速，也可使物體減速，可以做正功、做負功、不做功，但一對靜摩擦力總不做功（做功代數和為零）。洛侖茲力的方向總跟速度垂直，總不做功，它只改變速度方向不改變速度大小，這是洛侖茲力的最大特點，其他力都不具有這一特點。力產生加速度，反之如果發現物體有加速度就判定一定有力產生等。深刻理解這些概念和規律后才能準確找到合適的公式進行計算，“一針見血”解決問題，而不再亂套公式，避免發生算來算去都不知道自己要算什么的尷尬現象。

2.巧用利用數學知識解決物理問題

物理學科具有自己獨特的特點，不是單純的理論學科，也不是單純的計算學科，注重與生活緊密聯系，以數學計算方式為基礎探究更深層次的規律。所以利用好數學的各種原理，再難的物理問題也會迎刃而解。

2.1用相似三角形解物理問題

相似三角形法通常尋找的是一個矢量三角形與一個幾何三角形相似[1]。利用相似三角形對應邊的比例關系求解力的大小，特別當幾何三角形的邊長已知時。例題：如圖1-1所示，輕繩的A端固定在天花板上，B端系一重為G的小球，小球靜止在固定的光滑大球表面上，已知AB繩長為l，大球半徑為R，天花板到大球頂點的豎直距離AC=d，角ABO>90°。求繩中張力和大球對小球的支持力。（小球直徑忽略不計）

【解析】：選小球為研究對象，受到重力G、繩的拉力F和大球支持力F■的作用（如圖1-1）。由于小球處于平衡狀態，因此G、F、FN組成一個封閉三角形。根據數學知識可以看出三角形AOB跟三角形FGF■相似，根據相似三角形對應邊成比例得F/L=G/（d+R）=F■/R，解得F=G·L/（d+R） F■=G·R/（d+R）。由此可見，當繩長L減小時，F變小，FN不變。

2.2二次函數的利用

二次函數在運動中有很多應用，有時它可以省去物理情境的討論，以不變應萬變，對物理情境一時難想象的同學此方法可作為一種選擇，對理解運動中物理情境有一定的幫助。二次函數y=ax■+bx+c的圖像是拋物線，當a<0時，拋物線開口向下，當x=-■時，y有極大值，為y■=■；當a>0時，拋物線開口向上，當x=-■時，y有極小值，為y■=■；如圖所示當y=0時圖像與x軸相交，其交點為ax■+bx+c=0的兩解，無交點則表示無解。

運動學中兩追擊物體間的距離△s剛好就是時間t的二次函數。若物體1追物體2，設兩物體開始相距的距離為s0，則兩物體間距離為：△■=s■+s■-s■=■（a■-a■）t■+（v■-v■）t+s■。這可用運動學追擊問題中的相距最遠（最近）和是否相遇及相遇時間等問題。其圖像與x軸的兩個交點是追擊過程中的兩個相遇點，若圖像與x軸無交點，則不可能相遇，這可用判別式△=■是否大于或等于零來判定：若判別式大于零有兩個解，表示相遇兩次；若判別式等于零，圖像和x軸有且只有一個交點，即頂點在x軸上，表示追擊過程中只相遇一次；若判別式小于零，圖像與x軸無交點，表示不可能相遇。

3.程序化教學

物理教學中采用程序教學思想，即針對物理課堂的教學任務，設置學生熟悉的情景，在這個情景中通過一系列層次分明的問題，引導學生思考，最終通過學生的一系列學習行為獲得最后預期的教學效果。教學時把程序教學思想應用到物理現象、物理概念、物理規律、物理習題教學中，同時在作業中設置程序化問題，讓學生通過自我思考成功得出結論。程序教學能有效提高學生的解題能力和分析問題、解決問題的能力。能力的提高是解決計算困難的根本途徑[2]。

綜上所述，提高計算能力不是一朝一夕的事情，學生要持之以恒，教師要不斷地提示、引導，在師生的共同努力下，提高計算能力不再是夢，高中物理也不再是學生的“噩夢”，教育是不斷探索的過程，筆者的觀點只代表一部分觀點，難免有片面性，希望進一步與同行們交流探討。

參考文獻：

[1]曹偉達.三角形相似法在高中物理中的應用.中學物理，2012（09）：57.

[2]陳寧，王怡菲.斯金納程序教學在現代教育中的作用.九江學院學報，2006（04）：140.