在物理習(xí)題教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力探討
——以傳送帶問題為例

(江蘇省蘇州市吳中區(qū)蘇苑高級(jí)中學(xué)，江蘇 蘇州 215128)

在物理習(xí)題教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力探討
——以傳送帶問題為例

吳梅生

(江蘇省蘇州市吳中區(qū)蘇苑高級(jí)中學(xué)，江蘇 蘇州 215128)

科學(xué)思維是物理核心素養(yǎng)的重要組成部分，在物理教學(xué)中應(yīng)該重視培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力,筆者以傳送帶問題為例,探討相關(guān)教學(xué)策略。

課堂教學(xué)；科學(xué)思維；傳送帶

傳送帶問題貼近生活,既能訓(xùn)練學(xué)生科學(xué)思維,又能聯(lián)系生活,該問題涉及力、運(yùn)動(dòng)、能量等內(nèi)容,是高考考查的熱點(diǎn)。同時(shí)傳送帶題型變幻莫測(cè),涉及知識(shí)面廣,若學(xué)生不能認(rèn)真剖析,則很容易步入思維誤區(qū),導(dǎo)致一著不慎，滿盤皆輸。

1 強(qiáng)化“以理服人”的科學(xué)思維習(xí)慣

1.1 找準(zhǔn)“理”——強(qiáng)化“對(duì)象”意識(shí)

明確研究對(duì)象在物理解題中首當(dāng)其沖,但被許多學(xué)生所忽視，這是因?yàn)樗麄兤綍r(shí)涉及的研究對(duì)象大都為單一物體,但對(duì)于多個(gè)物體,必須強(qiáng)化對(duì)象意識(shí),否則思維會(huì)誤入歧途。例如2013年江蘇省高考物理第14題涉及慣性演示實(shí)驗(yàn)(如圖1)，砝碼和紙板都可以作為研究對(duì)象,需要逐一加以分析討論。

圖1

1.2 運(yùn)用“理”——強(qiáng)化核心知識(shí)

中學(xué)物理課程中猶如一顆參天大樹,繁多的知識(shí)點(diǎn)猶如繁茂枝葉,而核心知識(shí)猶如樹干。由于“枝繁葉茂”,學(xué)生在對(duì)其學(xué)習(xí)的過程中會(huì)感覺到千頭萬緒,不知從何談起。所以可以抓住主干，先了解輪廓,至于它的濃密枝葉和蒼勁的生命力,完全可以在日后生活中體驗(yàn)和總結(jié)。所以在高中物理教學(xué)中要強(qiáng)化物理思維方法的滲透,抓準(zhǔn)“理”,用好“理”。

傳送帶問題中核心“理”其實(shí)就是力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系——牛頓運(yùn)動(dòng)定律,即若想知道運(yùn)動(dòng)情況必先了解受力情況,反之亦然。

例1：如圖2所示,水平放置的傳送帶以速度v勻速轉(zhuǎn)動(dòng),把質(zhì)量為m的物體從傳送帶左側(cè)無初速釋放,已知傳送帶長(zhǎng)為L(zhǎng),物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,求物塊運(yùn)動(dòng)到傳送帶右端的時(shí)間t。

圖2

解析：水平傳送帶是基礎(chǔ)模型,涉及單一物體,雖然選擇物塊為研究對(duì)象是顯而易見的,但是在課堂教學(xué)中仍要強(qiáng)化選擇研究對(duì)象的重要性,提高學(xué)生“對(duì)象”意識(shí)。

例2：如圖3所示,質(zhì)量為m的物體用細(xì)繩拴住放在水平粗糙傳送帶上,物體距傳送帶左端距離為L(zhǎng),穩(wěn)定時(shí)繩與水平方向的夾角為θ,當(dāng)傳送帶以速度v做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),繩中的拉力為多大？

圖3

圖4

2 從頭開始、步步為營(yíng)、層層推進(jìn)、節(jié)節(jié)拔高,提高學(xué)生科學(xué)思維能力

以下針對(duì)一道傳送帶例題，探討提高學(xué)生的科學(xué)思維能力的策略。

例3：如圖5所示，傳送帶逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng),與水平面夾角為37°,并以v=10m/s運(yùn)行,在傳送帶的A端輕輕放一個(gè)小物體,物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,AB長(zhǎng)16m,求物體從A到B所用的時(shí)間(g取10m/s2)。

圖5

2.1 從頭開始

物塊輕放在A端瞬間,物塊相對(duì)于傳送帶向上運(yùn)動(dòng),故此時(shí)受到的摩擦力表現(xiàn)為滑動(dòng)摩擦力,方向沿傳送帶向下(如圖6)。此時(shí)a=gsinθ+μgcosθ=10m/s2,即由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。

2.2 步步為營(yíng)

圖6

圖7

2.3 層層推進(jìn)

2.4 節(jié)節(jié)拔高

若mgsinθ<μmgcosθ,即重力沿斜面向下的分力mgsinθ小于滑動(dòng)摩擦力或最大靜摩擦力,這樣物塊速度無法超過傳送帶速度,只能與傳送帶相對(duì)靜止。所以摩擦力此刻發(fā)生了“天翻地覆”的變化,滑動(dòng)摩擦力變?yōu)殪o摩擦力,且方向沿傳送帶斜向上,大小F=mgsinθ。

誠(chéng)然,傾斜傳送帶模型變幻莫測(cè),其運(yùn)動(dòng)形式也迥然不同,但是只要采用“從頭開始、步步為營(yíng)、層層推進(jìn)、節(jié)節(jié)拔高”的培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的策略,這類基本問題也會(huì)迎刃而解。

3 小結(jié)

在物理習(xí)題教學(xué)中應(yīng)不僅關(guān)注具體知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用,更要注重滲透科學(xué)思維能力的培養(yǎng)。在學(xué)生思考過程中對(duì)學(xué)生不斷地進(jìn)行科學(xué)思維方法指導(dǎo)、思維能力強(qiáng)化,找準(zhǔn)知識(shí)生長(zhǎng)點(diǎn),創(chuàng)設(shè)情景,環(huán)環(huán)相扣,以提高習(xí)題教學(xué)的有效性。

[1] 耿玉盛.傳送帶模型中摩擦力的突變問題探討[J].物理之友,2016,(2).

[2] 姚莉.關(guān)于傳送帶模型的兩種運(yùn)用類型比較[J].物理之友,2016,(8).

[3] 蔡亮.有關(guān)傳送帶問題的創(chuàng)新題型賞析[J].物理之友,2015,(12).