探究如何培養學生分析物理過程的能力

陳梅芳

摘? ?要：解決復雜物理問題，要先進行物理過程分析，培養學生分析物理過程的能力是教師的一項重要任務。本文淺析在教學中如何培養學生分析物理過程的能力。

關鍵詞：培養;分析;物理過程

學生分析物理過程的能力，是物理核心素養的一個重要組成部分。分析物理過程的能力是學生解題必須具備的一種能力，在面對物理題目的時候，分析思路清晰的學生很快就能把問題解出來，而不會分析的學生則一臉茫然，無從下手。因而，在教學中如何培養學生正確分析物理過程的能力就顯得尤為重要。筆者總結平常的教學體會，歸納以下幾點，供大家參考。

1? 引導學生深度理解物理規律

學生頭腦中具備嚴謹準確的物理觀念是分析物理過程的基礎。物理觀念是物理規律在大腦中的提煉和升華，學習物理規律離不開實驗，教師通過實驗演示把人們發現規律的過程高度濃縮地展示給學生，讓他們在觀察中思考，從而對發現物理規律的過程有完整的認識。另外，通過讓學生動手實驗為他們切身體驗物理過程創造了條件，經過實驗探究，獲得分析物理過程的實踐經驗。

如“動能的改變”一節中探究動能定理時，教師引導學生在實驗中親身體驗怎樣平衡研究對象受到的摩擦力，探究并判斷平衡的依據是什么，不平衡摩擦力怎樣探究，怎樣得到實驗數據，有了數據如何驗證，還可以引導學生對實驗進行改進和創新。

物理規律是壓縮的知識鏈，在教學過程中要引導學生積極參與物理規律的發現和推理，使他們在經歷必要的認知過程之后，熟練掌握物理規律的內涵和外延[ 1 ]。只有深刻理解了物理規律，把握其實質含義，學生才能準確地選用物理規律進行必要的計算，從而對物理過程做出正確的分析。

2? 幫助學生建立物理模型

物理模型是教學的載體，建立模型要抓住問題的關鍵，分清什么是主要的，什么是次要的，化繁為簡，突出主要的因素。模型要通過比較、分析、概括、抽象建立起來，如圖1圓周運動中“繩子的模型”和“桿的模型”，教師可以從日常現象引入，通過實物模型，創造條件演示小球在不同情境下做圓周運動，由現象產生的原因去分析模型的差異以及運動所滿足的不同條件，使學生對“繩子的模型”和“桿的模型”由感性認識上升到理性認識。當學生初步建立模型后，再用習題進行訓練鞏固。

“繩子的模型”建立以后，用于分析類似的問題，如光滑斜面上繩子末端的小球做圓周運動，粗糙圓盤上的物塊做圓周運動（圖2）。平拋運動模型建立后，分析類平拋運動等等。

教學中，教師通過對物理問題的分析，建立物理模型，實際上也是對物理過程分析的示范。模型建立后，學生在對模型理解的基礎上通過比對應用，使復雜的物理過程變得清晰。在很大程度上降低了分析問題的難度，也為分析題目節省了時間，提高了效率。

3? 引導學生分解題目、簡化題目

有些題目篇幅冗長，物理過程復雜，問題不明了，遇到這種題目教師可以引導學生先拆分題目，把大題變成小題，把事件或問題點一一羅列，找出各個事件之間聯系的量，再把各個事件過程與相應的物理規律對接起來。通過這樣的分段研究，化復雜為簡單，極大地增強了學生的自信心，可以更好地調動他們學習分析物理過程的積極性。

【例題1】如圖3所示，水平傳送帶AB長L=5m，以v=5m/s的速率順時針轉動，左端是一光滑平臺，平臺上有一被小物塊壓縮而處于靜止狀態的彈簧，小物塊質量m=1kg，彈簧左端固定于豎直墻上，彈簧右端與物塊不栓接，彈簧的自然長度小于光滑平臺的長度。傳送帶右端相鄰的粗糙水平面BC長s=1.5m，物塊與傳送帶、水平面BC的動摩擦因數分別為μ1=0.2，μ2=0.3，水平面BC與一半徑為R的光滑豎直圓弧平滑連接，CEF所對圓心角120°，F處有一固定擋板，小物塊與擋板碰后以原速率反彈。當彈簧儲存的彈性勢能Ep=18J全部釋放時，小物塊恰能滑到與圓心等高的E點，（不考慮物塊滑上和滑下傳送帶的機械能損失）求：

（1）圓弧的軌道半徑為R;

（2）小物塊最終停止運動時與B點的距離;

（3）假設小物塊與擋板只碰一次，且碰后不脫離軌道，求傳送帶速度的可調節范圍。

析題時首先羅列事件，分解題目，把題目分解成以下事件：

（1）彈簧彈出小物塊，小物塊在光滑平臺上運動

（2）小物塊在AB上運動（傳送帶沿順時針勻速率傳動）

（3）小物塊向右經過粗糙水平面BC

（4）小物塊沿光滑的圓弧從C向上恰好滑到E

（5）小物塊從E返回經過C到B

（6）小物塊經B向左做勻減速直線運動

（7）小物塊又反向運動，最后停在BC上。

第一問解答：分析（1）—（4）事件，根據運動遵循的相應規律求解。

①小物塊被彈簧彈出，在光滑的平臺上運動，不受摩擦力，彈簧和小物塊組成的系統機械能守恒，EK=EP。

②小物塊在傳送帶上以及在BC段的運動情況，可以根據學生頭腦已建立的物理模型用牛頓第二定律以及運動學規律分析。

③小物塊在CE段做曲線運動，可以用動能定理求解，又因為圓弧是光滑的，還可以用機械能守恒定律分析求解。

通過分解物理過程事件，降低了解決問題的難度，使學生學會解決難題的方法，也增強了解題的信心。

第二問解答：分析拆分的（5）—（7）事件，小物塊從B運動到E再回到B，由于能量損失，第二次經過B點的速度一定小于第一次經過B點的速度，小物塊過B后向左先做減速運動至速度為0，再向右加速運動，根據運動的對稱性，第三次經過B點的速度大小與第二次經過B點的速度一樣，根據摩擦力和重力做功的特點，利用動能定理求解第二問。

對于第三問，要挖掘隱含的條件，抓住臨界狀態，小物塊與擋板只碰一次，且碰后不脫離軌道，巧妙選取研究的過程，運用動能定理進行求解。

通過化繁為簡，讓學生真正體會學習物理的樂趣，提高學生分析問題和解決問題的能力。

4? 充分利用情景示意圖、物理圖象等展示物理過程

圖形是一種特殊的語言工具，圖形可以是示意圖、向量圖、軌跡圖、圖象等等[ 2 ]。分析物理過程，若能把文字轉換成示意圖、圖象等，可以使抽象的問題變得直觀、具體，如在運動學教學中用v-t、 s-t、a-t、F-t圖象;在力學問題中進行受力分析用向量圖可以避免復雜的計算;在電磁學教學中畫出軌跡圖分析粒子運動情況，使問題迎刃而解。分析物理過程用圖形，有事半功倍的效果。

【例題2】如圖4所示，一端固定于P點的彈性繩，另一端通過細繩連接兩個測力計，分別用F1與F2拉測力計，把這端的結點移動至O點。使F2沿順時針方向轉動，大小不變，保持結點仍在O點，則F1的大小以及F1與OP夾角β如何變化？[ 3 ] 。

解析：對接點O受力分析，結點仍位于O點，則F1與F2合力不變，從圖5到圖7，可以看出F1大小一直增大，F1與OP夾角β先減小后增大。

利用向量圖展示，F1大小及β角變化情況一目了然，可見作圖對于物理過程分析的重要性。

總而言之，對學生分析物理過程能力的培養，不是一朝一夕就能完成的，它不僅需要教師在日常教學中潛移默化的熏陶，更需要讓學生融入到具體的題目情景中去親身實踐、主動探索。作為教學主導的物理教師，任重而道遠。

參考文獻：

[1]徐立海.試論物理教學中的“重演知識發生過程”[J].物理教學，2009（11）.

[2]鄭小林.圖在物理解題中的應用[J].物理教師，2009（8）.

[3]郝愛萍.新課程下高一物理學困生轉化策略[D]. 呼和浩特：內蒙古師范大學， 2013.