談“一題多變”在高中物理習題課中的作用

徐廣利

【摘 要】本文主要列舉習題論述“一題多變”在高中物理習題課中的作用。“一題多變”使復雜過程簡單化，簡單問題直接化，極大的提升了學生分析和解決問題的能力。這一方法在高中物理習題課評講教學中極具應用和推廣價值。

【關鍵詞】高中物理；課堂教學；一題多變

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-3089（2019）04-0256-01

為了充分說明“一題多變”在高中物理習題課評講中的作用，本文以舉例形式進行論述。首先以一道高三物理第一輪復習資料上的填空題為例進行分析論證。

【例一】電動機帶動繃緊的傳送帶，上表面始終保持速度v0=2米/秒向上運行，傳送帶與水平面間的夾角為300。現把一質量為m=10kg的工件輕輕地放在皮帶的底端，經過一段時間后，工件被傳送到高h=2m的平臺上。已知工件與傳送帶之間的動摩擦因數μ=32，除此以外不計其它損耗，則在皮帶傳送工件的過程中，產生的內能是焦耳，電動機增加消耗的電能為焦耳（取g=10m/s2）。

現在我們對此題進行分析，工件的運動可以分成兩個階段，第一階段是工件由速度為0勻加速到v0；第二階段是工件以v0的速度并相對傳送帶靜止運動到平臺上，兩段的總位移應該是：

s=hsinθ=2h=4m內能在第一階段產生，先把它求出來：

第一階段工件的加速度

a=μmgcosθ-mgsinθm=（μcosθ-sinθ）g=（32-32-12）×10=2.5（m/s2）

時間 ：

t1=v0a=22.50.8（s）

位移：

S1=v022a=42×2.50.8（s）

摩擦力對工件做的功：

wf=μmgs1cosθ=32×10×10×32×0.8=60（J）

這些功全部轉化為工件的機械能。

在t1=0.8s內皮帶運行地位移為：

s′=v0t1=2×0.8=1.6（m）

皮帶克服摩擦力所作的功力為：

w′f=fs′=μmgs′cosθ=32×10×10×32×1.6=120（J）

根據能量守恒，產生的內能應為

E內=w′f-wf=120-60=60（J）

第二階段工件的位移為：

S2=S-S1=4-0.8=3.2（m）

靜摩擦力做功：

w2=mgs2sinθ=10×10×12×3.2=160（J）

這些功全部用來增加工件的重力勢能，所以電動機增加消耗的電能為：

△E=mgh+12mv02+E內=w′f+w2=120+30=280（J）

即題中兩個空分別應填60和280。

這道題考察到了較多的力學知識，也涉及到較復雜的能量轉化過程，直接拿給我所教的高一學生做，幾乎無一人能獨立完成。教學中，我就在課堂上按以上過程比較仔細的在黑板上講解了一遍后，多數學生仍掌握不好，經過調查發現，學生對第一階段滑動摩擦力對工件做的功wf與傳送帶克服摩擦所做的功w′f不相等的結論不易得出。很多學生認為工件與傳送帶之間這一對相互作用的摩擦力大小相等，方向相反，做功在大小上應該相等，抓不住這兩個力分別作用在兩個物體上作用距離不同這一關鍵。這是因為他們經驗不足，題目過程較復雜又無法直接得出結論。于是，我就把這道題進行了修改，在第一空的前面再增加四個空：“在工件加速過程中，工件的位移是米，傳送帶運行的位移是米，摩擦力對工件所做的功是焦，傳送帶克服摩擦力所做的功是焦。”這四個空可以通過簡單的計算直接得出，學生不難完成，有了這四個結論，再去完成后面兩空就容易得多了。經過這一改變，使復雜過程簡單化，簡單問題直接化。經過一題多變的訓練，學生可以積累經驗，增加分析問題和解決問題的能力。

上面的改變只是把物理過程分解了，是難點分散，題的基本內容并沒有改變。若要照顧到基礎更差的學生，可以改變條件，降低難度，比如把傳送帶改為水平，使工件由一端傳送到另一端。如果要讓成績好的學生得到進一步訓練，還可以改變傳送帶的運行方向，使工件由頂端傳送到底端等。通過把物理題所涉及的過程和狀態、條件和結論改變或調換，可以涉及更多更廣泛的物理知識和物理過程。

然后，下面再列舉一道高中物理運動學問題進行分析論證。

【例二】某小車在水平公路上剎車時速度為5m/s，剎車后以0.4 m/s2的加速度做勻變速運動，通過30m的位移需要多少時間？

此題的求解過程并不難，以初速度方向為正，由s=v0t+12at2得：30=5t+12×0.4t2

解得： t1=10（s）， t2=15（s）。

這兩個解用數學方法演算都是正確的，但從物理實際出發，車經過一段時間完成位移30m，到達某點A，若繼續前進，減速到零，仍以原來加速度運行，可以再回到A點，相對于起點，位移也是30m。所以較長的時間t2對應于車停后又退回A點的總運行時間。因車在剎車后，是不會后退的，所以應取較短的時間值10s。我們說t2=15s不合理（或稱無意義），特舍去。

如果我們把上題改成：“汽車以v0=5m/s的初速度沖上某一光滑斜坡，同時關閉發動機，以與v0相反的0.4m/s2的加速度做變速運動，通過30m的位移需要多長時間？”這樣汽車的速度減小到零后就要返回，t1和t2兩個解就都變得有意義了。

把上題作上述改變，看起來很簡單，但卻包含著深刻的辯證思想，在一定條件下不正確的東西，條件改變后就可能是正確的。像上面的例子可以列舉出很多，由此引伸到物理知識的學習上，任何一個物理公式或定律、定理，都只能在一定條件下成立，也只能在這樣的條件下使用才是正確的。如物體保持靜止或勻速直線運動的條件是受合外力為零；機械守恒的條件是重力和彈力以外的力不做功；動量守恒的條件是物體系統不受外力或所受外力的合力為零；整個牛頓的經典力學理論只能對宏觀低速物體成立；氣體的實驗定律和氣態方程對實際氣體的使用條件是壓強不太大，溫度不太低等。但是，很多同學在使用物理公式和定律、定理時，卻不注重它們的適用條件，常常出現錯誤。教師教學過程中通過把物理題的條件進行改變，使無意義的解變得有意義，或使有意義的解變得無意義，可以培養學生的辯證思維能力，并能正確地使用這些知識解決實際問題，極大的提高解題能力。

當然，高中物理習題的“一題多解”是極其重要的，需加強訓練。但它的目標固定，只是通過不同途徑去達到目標，并且也不是每一道物理題都有多種解法。但相對而言“一題多變”則更加靈活，可以涉及更多更廣泛的物理知識和物理過程。多做一些這方面的訓練，對幫助學生系統的掌握知識，靈活的應用知識具有很大的益處。特別是針對高三進入復習階段，學生對物理概念、規律、公式等基礎知識都有了一定的積累，但是掌握得不全面，理解得不深刻，不能靈活正確的應用的普遍現象。教師在課堂上如果只把物理基礎知識排列出來，平鋪直敘，學生常常覺得乏味，不感興趣，教學效果不好。然而我們用“一題多變”的方式把物理知識“引”出來，讓這些知識為解決問題而直接存在，這樣就可以把理論和應用有機的結合起來，讓學生感覺到“立竿見影”的效果，自然就會激起學習興趣，主動的投入到復習當中。

總之，教師不僅在高中物理習題課中可進行“一題多變”，也可以啟發學有所長、基礎較好的學生在做題時，把已知和未知換一換，把條件和問題改一改，這樣對幫助學生拓寬思維，提升學習興趣，提高解題能力也會起到事半功倍的作用。

參考文獻

[1]季健.淺析初中物理“一題多變”教學的價值及達成策略，《中學物理》.

[2]于琴.“一題多解”與“一題多變”——淺談高三數學復習精講策略，《文教資料》.

[3]胡冰琳.“一題多變”在高三物理二輪復習中的應用.《中學理科園地》.