物理解題中思維障礙性分析與對策

王國平

中學物理以日常趣味小實驗吸引學生，而高中物理更多的以物理的理論分析為基礎，很多的老師以講解知識點為課堂教學的總任務而使得大部分學生感到高中物理很難。很多的物理理論聽得懂，具體解決問題一做就錯，長此以往喪失了物理學習的興趣。原因可能有多種，而筆者認為學生在物理學習中存在的思維障礙是其喪失物理學習的興趣最主要的原因。解決物理思維障礙也就變成物理教學的中的重中之重。作為物理教學第一線的老師幫助學生解決思維障礙，分析學生思維產生的根源并提出矯正對策，對指導學生學好物理有著非常重要的意義。現在以2020年蘇錫常鎮一模第3題為例分析物理解題思維障礙及對策。

一、材料及背景分析

例題：國慶70周年閱兵展出了我國高超音速乘波體導彈—東風-17，東風—17突防能力強，難以攔截，是維護祖國和平發展的有力武器.如圖所示，設彈道上處于大氣層外的a點和處于大氣層內的b點的曲率半徑之比為2：1，導彈在a、b兩點的速度大小分別為3倍音速和12倍音速，方向均平行于其正下方的水平地面，導彈在a點所受重力為G，在b點受到空氣的升力為F。則

A.F=33G B.F>33G C.F=32G D.F<32G

背景分析：東風-17導彈是乘波體類型導彈。乘波體是外形可以產生激波的飛行器。在激波作用下在圖中a、b兩點間往復飛行。其飛行方式就像打水漂，只是其飛行速度更高。其物理學飛行原理：利用激波化阻力為動力，在圖中“關機點”離地40公里高度時關閉發動機，依靠慣性滑行到60公里的高度到達圖中a點再由a點飛行至b點，周而復始的飛行。每兩分多鐘進行一次“跳躍”，每一跳約450公里。研究數據表明地球大氣層的壓力、密度隨高度增加而迅速衰減。在距地球表面15公里高度，大氣壓力為地表面的12.3%，大氣層密度為地面的16.2%。而在60公里的高空，大氣壓力為地表面的0.013%，大氣層密度為地面的0.028%，已接近真空狀態。在30～60公里的高空是東風-17飛行的理想空間，東風-17具備了彈道防御無法防御的特點。地球表面的重力加速度為9.80m/s2，隨著高度變大時重力加速度變小，在30公里高度重力加速度為9.71m/s2，60公里高度重力加速度為9.48m/s2

二、答案分析

三、學生思維性障礙分析及應對對策

該題情景新穎，思維障礙：在于學生對乘波體導彈飛行原理不理解，物理建模易錯。該題存在幾個易錯點。1、a點力學分析錯誤，認為a點受空氣升力。想不到在離開地面60公里時該處空氣稀薄接近真空。2、學生想不到b點的重力比a點的重力大，不能聯想該題還和萬有引力定律相聯系。3、認為從a點到b點導彈要噴氣質量要變小，認為ma>mb，從而選擇錯誤答案。要克服和糾正這類錯誤觀念，可采取如下幾個做法：1、在講解萬有引力部分知識點時理解重力與萬有引力的關系，可以讓學生計算60kg的人隨地球自轉時需要的向心力只有2N左右，隨緯度增大變化向心力越來越小。再從高度變化討論，在離開地球30公里到60公里時重力加速度g變小。2、理解航空空間與航天空間的差別。航空空間是大氣層密集的地方，飛機是人類利用機翼的升力飛行的。航天空間是在空氣稀薄可以認為真空的空間，人類通過火箭的發射的。舉例分析人造地球衛星只在萬有引力規律下飛行。3、要將日常生活中的物理現象帶進課堂，讓學生知道物理的理論規律就在生活常識中。鼓勵學生拆拆家中的日常電器，進一步思考如電風扇的轉動原理、調一調家里的擺鐘理解單擺原理，這些都可以激發高中學生學習物理的思維。思維是教育工作者要培養的目標，物理思維習慣的養成是中國成為科技強國的可能。因此培養物理的思維習慣往往比教物理知識點尤為重要。