高中物理高效智慧習(xí)題教學(xué)的若干思考

吳超男

（詔安縣教育局教研室，福建詔安363500）

高中物理高效智慧習(xí)題教學(xué)的若干思考

吳超男

（詔安縣教育局教研室，福建詔安363500）

本文分別從堅(jiān)持正確的習(xí)題選編原則、引領(lǐng)學(xué)生對(duì)概念和規(guī)律深刻理解和提高學(xué)生思維品質(zhì)和綜合能力等三方面對(duì)成功實(shí)施高效智慧習(xí)題教學(xué)做了一些初步探索和思考。

高中物理；高效；智慧；習(xí)題教學(xué)

習(xí)題教學(xué)是整個(gè)中學(xué)物理教學(xué)的重要有機(jī)組成部分，學(xué)生只有在教師引導(dǎo)下經(jīng)過系統(tǒng)的解題訓(xùn)練，才會(huì)對(duì)物理概念和規(guī)律有更深刻的理解和把握，思維品質(zhì)也才能進(jìn)一步得到提高和優(yōu)化。以下就從三方面對(duì)成功實(shí)施高效智慧習(xí)題教學(xué)做一些初步的探索和思考。

一、堅(jiān)持正確的習(xí)題選編原則是高效智慧習(xí)題教學(xué)成功的根本保證

從歷年高考《考試說明》《考試大綱》和高考試題來看，熱學(xué)、光學(xué)和原子物理在理綜物理試卷中約占15%左右，且總體要求不高，實(shí)行全國(guó)卷后也大致如此；學(xué)生在復(fù)習(xí)備考中，又會(huì)覺得這些內(nèi)容的知識(shí)點(diǎn)比較零散，有的也比較抽象。鑒于這三部分知識(shí)在學(xué)習(xí)和高考中的特殊性，教師在平時(shí)習(xí)題教學(xué)中除了傾力于力學(xué)、電磁學(xué)的重點(diǎn)核心板塊外，還應(yīng)強(qiáng)化習(xí)題教學(xué)中的“整體意識(shí)”，務(wù)必要站在高中物理教與學(xué)一盤棋的戰(zhàn)略高度，引導(dǎo)學(xué)生不要輕視和忽視對(duì)熱學(xué)、光學(xué)和原子物理的學(xué)習(xí)，仍然要將相關(guān)知識(shí)條理化和系統(tǒng)化并加深記憶和理解，千萬不能敷衍了事。

例1.ΔOMN為玻璃等腰三棱鏡的橫截面，a、b兩束可見單色光從空氣垂直射入棱鏡底面MN，在棱鏡側(cè)面MO、NO上反射和折射的情況如圖1所示，由此可知：

A.棱鏡內(nèi)a光傳播速度比b光小

B.棱鏡內(nèi)a光傳播速度比b光大

C.a光頻率比b光高

D.a光波長(zhǎng)比b光長(zhǎng)

選題原則：本題考查了學(xué)生對(duì)光全反射條件、臨界角和折射率的關(guān)系、光速和折射率的關(guān)系以及折射率與頻率（波長(zhǎng)）的關(guān)系等知識(shí)內(nèi)容的理解；同時(shí)從題目圖景中考查了光是否發(fā)生全反射、臨界角和傳播速度大小的比較，兩束光反射率大小的差異等等分析推理能力。顯而易見，此類題對(duì)學(xué)生知識(shí)系統(tǒng)化和解題能力的提高作用明顯。

思路展現(xiàn)：a、b兩束可見單色光從空氣垂直射入棱鏡底面MN，射向MO和NO界面時(shí)，a、b入射角相等。由題給圖景可知，此時(shí)b光發(fā)生全反射，a光未發(fā)生全反射，可見b光臨界角較小，表明棱鏡對(duì)b光折射率較大且b光在棱鏡中傳播速度較小，也說明b光頻率較高、波長(zhǎng)較短。

例2.現(xiàn)有1200個(gè)氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為4的能級(jí)上，若這些受激氫原子最后均能回到基態(tài)，則在此過程中發(fā)出的光子數(shù)為多少？（假設(shè)處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級(jí)的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級(jí)上的原子總數(shù)的），此過程中有多少種不同的光子輻射出來？

選題原則：如果讓學(xué)生真正弄懂這道題則相關(guān)知識(shí)就會(huì)及時(shí)得到理解和掌握。

思路展現(xiàn)：由于處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)氫原子躍遷到各較低能級(jí)的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級(jí)上原子總數(shù)的，據(jù)此可做出如圖2所示躍遷圖，其中數(shù)字是發(fā)生此次躍遷中的氫原子數(shù)。所以這一過程中發(fā)出光子總數(shù)為400×3+200×2+600==2200（個(gè)）。所有受激氫原子從n=4激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷過程中可發(fā)射出光子數(shù)為6（種）。

二、引領(lǐng)學(xué)生對(duì)概念和規(guī)律深刻理解是高效智慧習(xí)題教學(xué)的必由之路

物理教學(xué)的重中之重，就是要讓學(xué)生獲得完整清晰的物理概念和規(guī)律；只有不斷通過高效智慧的習(xí)題教學(xué)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物理概念和規(guī)律反復(fù)琢磨、不斷領(lǐng)悟，才能真正深刻理解和掌握并加以靈活運(yùn)用。因此，必須特別注意培養(yǎng)學(xué)生物理思維的深刻性。善于通過表面現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì)稱為擁有思維的深刻性；思維深刻性發(fā)展水平的高低對(duì)物理學(xué)習(xí)的效率、進(jìn)度和靈活程度有著最大的影響，思維深刻性是一切思維品質(zhì)的基礎(chǔ)。

例3.一人劃船逆流而上，行至某橋孔時(shí)從船上掉下一木瓢，航行至上游某處時(shí)，此人才發(fā)現(xiàn)木瓢已掉下，于是立即返航尋找。他返航后經(jīng)5mi n才追上木瓢，發(fā)覺木瓢已順?biāo)缕辆鄻蚩子?00m遠(yuǎn)處。請(qǐng)問若船對(duì)靜水的速率保持不變，則河水流速是多大？

思維點(diǎn)拔：如果以河岸為參照物進(jìn)行求解，過程會(huì)比較復(fù)雜。要是改用河水為參照物，求解就會(huì)方便得多。因?yàn)榇c木瓢都在水里，自然都會(huì)隨河水漂流，因此，船跟木瓢之間的相對(duì)速率無論是逆流而上或是順流而下都將保持不變。這樣，若以河水為參照物，則木瓢相當(dāng)于在靜水中不動(dòng)，而漁船以一定速率離開木瓢，然后再以同樣速率返航追趕木瓢。所以，木瓢落水到漁船開始返航的時(shí)間t1就等于漁船返航追到木瓢的時(shí)間t2，所以木瓢從落水到被漁船追上經(jīng)歷的時(shí)間t=t1+t2=2×5mi n=10mi n=600s，立即可得水速為υ==600m/600s=1m/s。

關(guān)鍵提醒：參照物的選取以方便解題為最高準(zhǔn)則。有時(shí)把原來的參照物與研究對(duì)象互換，會(huì)給人豁然開朗的感覺，從而開辟出一條解題新思路。

例4.一水平淺色長(zhǎng)傳送帶上放置一煤塊（可視為質(zhì)點(diǎn)），煤塊與傳送帶之間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。初始時(shí)傳送帶與煤塊都是靜止的，現(xiàn)讓傳送帶以恒定加速度a0開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其速度達(dá)到υ0后，便以此速度做勻速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間，煤塊在傳送帶上留下一段黑色痕跡后，煤塊相對(duì)于傳送帶不再滑動(dòng)，求此黑色痕跡的長(zhǎng)度。

思維點(diǎn)拔：依題意作煤塊和傳送帶兩物體的υ-t圖像如圖3所示。其中OA斜率為a0，表示傳送帶以a0作勻加速運(yùn)動(dòng)，OB斜率為a，表示煤塊以a勻加速運(yùn)動(dòng)，據(jù)牛頓第二定律得a=μg。AB則表示傳送帶以υ0作勻速運(yùn)動(dòng)。由圖3可知傳送帶經(jīng)t1時(shí)間加速運(yùn)動(dòng)后，速度達(dá)到υ0，則t1=υ0/a0；若煤塊加速運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2，可得t2= υ0/a=υ0/μg。傳送帶總位移為梯形OAB t2的面積，煤塊總位移為△OB t2的面積，顯然△OAB面積等于煤塊在傳送帶上留下的黑色痕跡長(zhǎng)度

關(guān)鍵提醒：物理運(yùn)動(dòng)規(guī)律常常采用數(shù)學(xué)公式和圖像兩種方法來描述。此類題有時(shí)應(yīng)用υ-t圖像方法來求解，思路會(huì)更加清晰、更為簡(jiǎn)便有效。如果能將υ -t圖像應(yīng)用融入平時(shí)的解題訓(xùn)練中，將使復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化、抽象問題直觀化，從而有效地提高解題速度。

三、提高學(xué)生思維品質(zhì)和綜合能力是高效智慧習(xí)題教學(xué)的核心任務(wù)

教師要認(rèn)真解讀歷年高考《考試說明》和《考試大綱》，在準(zhǔn)確把握精神內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，有的放矢地在平時(shí)教學(xué)中給學(xué)生科學(xué)的指導(dǎo)，這樣才能瞄準(zhǔn)高考給教學(xué)以有效的幫助。教師應(yīng)通過精選符合近年來高考能力要求、以能力立意為主的題目作為專題習(xí)題課的例題，指導(dǎo)、點(diǎn)拔學(xué)生對(duì)重點(diǎn)題目進(jìn)行整體解剖分析，并從中總結(jié)解題方法、掌握解題規(guī)律、歸納應(yīng)試技巧，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生整體思維品質(zhì)的優(yōu)化和提高。

例5.如圖4所示，在一光滑水平面上自左到右沿一直線依次放置質(zhì)量為2n-1m（n=1、2、3…）的一系列物體A1、A2、A3…An；另有一質(zhì)量m、動(dòng)能Ek0的物體A0水平向右運(yùn)動(dòng)，若A0物體跟上述一系列物體發(fā)生正碰，碰撞后即粘合在一起，求系統(tǒng)的末動(dòng)能。

思維點(diǎn)拔：如果逐次以兩個(gè)相互碰撞的物體為研究對(duì)象應(yīng)用動(dòng)量守恒定律進(jìn)行求解，運(yùn)算會(huì)相當(dāng)繁雜；但若以所有參與碰撞的物體組成的整體為研究對(duì)象，由于該系統(tǒng)總動(dòng)量守恒，則要簡(jiǎn)便得多。以A0、A1、A2、…An物體組成的“大系統(tǒng)”為研究對(duì)象，該系統(tǒng)總質(zhì)量為M=（m+m+2m+4m+…+2n-1m）=2nm；同時(shí)又以物體A0以速度υ0=

開始運(yùn)動(dòng)到整個(gè)系統(tǒng)獲得共同速度υ的“全過程”為研究過程，應(yīng)用動(dòng)量守恒定律得mυ0=Mυ，可求出系統(tǒng)最終的速度為υ=υ0=，因此系統(tǒng)末動(dòng)能為Ek=Mυ2=

關(guān)鍵提醒：將多個(gè)物體組成的“大系統(tǒng)”作為研究對(duì)象，或?qū)⒍鄠€(gè)物體相互作用的“全過程”當(dāng)作一個(gè)整體研究過程來處理，都可將常規(guī)思維向前推進(jìn)一大步，避免了較為繁瑣的思維過程。此法的關(guān)鍵是抓住整個(gè)“全過程”的“始”和“終”。

例6.如圖5所示，AB為半圓環(huán)ACB的水平直徑，C為環(huán)的最低點(diǎn)，環(huán)半徑為R。一個(gè)小球從A點(diǎn)以速度v0被水平拋出，設(shè)重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力。若v0取值不同，小球掉到環(huán)上時(shí)的速度方向和水平方向之間的夾角就不同。

同學(xué)甲認(rèn)為，總可以找到一個(gè)v0值，使小球垂直撞擊半圓環(huán)。同學(xué)乙認(rèn)為，無論v0取何值，小球都不可能垂直撞擊半圓環(huán)。

你認(rèn)為哪位同學(xué)的分析正確？如認(rèn)為甲同學(xué)正確，求出相應(yīng)的v0值；如認(rèn)為乙同學(xué)正確，說明理由。則R si nθ=，R（1+cosθ）=vt，且tanθ=，解得

圖5

圖6

思維點(diǎn)拔：首先假定小球垂直撞擊半圓環(huán)，此時(shí)其速度方向必過圓心，可設(shè)其與水平方向的夾角為θ，則R sinθ=，R（1+cosθ）=v0t，且tanθ=，解得θ=0，但這是不可能的；所以乙同學(xué)正確。

另外可作任意一條平拋運(yùn)動(dòng)曲線如圖6所示，小球撞擊半圓環(huán)時(shí)速度的反向延長(zhǎng)線交AB于E點(diǎn)，由平拋運(yùn)動(dòng)的推論可知，AE=AD＜R，因此直線EF不垂直過F點(diǎn)的圓弧的切線，即無論v0取何值，小球都不可能垂直撞擊半圓環(huán)；所以乙同學(xué)正確。

關(guān)鍵提醒：強(qiáng)化物理解題過程中的數(shù)學(xué)意識(shí)，提高學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力絕對(duì)不能輕視。因?yàn)閷W(xué)生在解題過程中，往往數(shù)學(xué)意識(shí)淡薄，從而導(dǎo)致了思維的僵化與思路的閉塞，這是學(xué)生解答相當(dāng)一部分物理題失敗的原因。

綜上所述，中學(xué)物理習(xí)題教學(xué)既是理論教學(xué)的必要補(bǔ)充，又是理論教學(xué)的必然發(fā)展，有著與概念教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)不同的教學(xué)規(guī)律。要真正實(shí)現(xiàn)習(xí)題教學(xué)的智慧和高效，仍需要我們不懈地努力與探索。

［1］吳超男.中學(xué)物理高效課堂教學(xué)的智慧展現(xiàn)［J］.物理教學(xué)，2014（7）.

［2］吳超男.高中物理習(xí)題速解的思維轉(zhuǎn)換法［J］.數(shù)理化解題研究，2014（6）.

［3］吳超男.物理教師備課應(yīng)具有的“深入”意識(shí)［J］.中學(xué)物理教學(xué)參考，2012（9）.

（責(zé)任編輯：詹國(guó)榮）

本文系福建省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2014年度課題“中學(xué)物理高效課堂教學(xué)智慧展現(xiàn)的研究”（項(xiàng)目編號(hào)：FJJK14-483）階段性研究成果。