基于思維導(dǎo)圖的高中物理動(dòng)態(tài)問(wèn)題分析

黃火根

摘? ?要：高中物理動(dòng)態(tài)問(wèn)題的分析對(duì)學(xué)生物理素養(yǎng)的考查效果較好，但實(shí)際的教學(xué)效果不理想。結(jié)合學(xué)生由此類問(wèn)題產(chǎn)生的思維障礙，例舉了5個(gè)思維導(dǎo)圖在動(dòng)態(tài)問(wèn)題分析中應(yīng)用的實(shí)例，充分體現(xiàn)了思維導(dǎo)圖在實(shí)際教學(xué)中的優(yōu)越性，提高課堂效果的同時(shí)，提升思維品質(zhì)，形成學(xué)科的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)問(wèn)題分析;思維障礙;思維導(dǎo)圖;核心素養(yǎng)

高中物理中的動(dòng)態(tài)問(wèn)題由于涉及的物理量多、物理量之間相互關(guān)聯(lián)與制約、過(guò)程繁多且有多種可能性，所以能很好地培養(yǎng)學(xué)生的推理能力及分析綜合能力，也成為高考的高頻考點(diǎn)。但學(xué)生在分析此類問(wèn)題時(shí)，往往顧此失彼、表述混亂，導(dǎo)致思維出現(xiàn)障礙，學(xué)習(xí)效率不高。教師在講解此類問(wèn)題時(shí)，也很難找到讓學(xué)生易于接受的呈現(xiàn)方式。結(jié)合多年的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為，思維導(dǎo)圖以其獨(dú)特的特點(diǎn)，能高效地解決這類問(wèn)題。

1? 思維導(dǎo)圖的涵義

思維導(dǎo)圖[ 1 ]是英國(guó)“記憶之父”尼·巴贊開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種組織性思維工具，是思維可視化呈現(xiàn)的一種方式，現(xiàn)已發(fā)展為高級(jí)思維的認(rèn)知工具。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，思維導(dǎo)圖能突破思維的靜態(tài)展示，能讓思維的構(gòu)建過(guò)程可視化，大大促進(jìn)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)效率的提升。

2? 思維導(dǎo)圖在動(dòng)態(tài)問(wèn)題分析中的優(yōu)勢(shì)

高中物理動(dòng)態(tài)問(wèn)題[ 2 ]即指一些物理量的變化而引起其它物理量的連鎖變化，往往伴隨著過(guò)程的動(dòng)態(tài)變化。教師在此類問(wèn)題的傳統(tǒng)教學(xué)中，呈現(xiàn)給學(xué)生的過(guò)程往往是靜態(tài)的、知識(shí)和規(guī)律是孤立的。學(xué)生對(duì)此類問(wèn)題的分析也很茫然，不知所措。如果分析此類問(wèn)題時(shí)用思維導(dǎo)圖來(lái)輔助教學(xué)，可以達(dá)到以下顯著的效果。

2.1? 可視性好

思維導(dǎo)圖通常以文字、公式、圖示的方法呈現(xiàn)，可以讓學(xué)習(xí)者對(duì)過(guò)程的分析及物理量間的制約關(guān)系一目了然，形象直觀。

2.2? 邏輯性強(qiáng)

動(dòng)態(tài)問(wèn)題的分析考查很強(qiáng)的邏輯推理能力，而思維導(dǎo)圖的構(gòu)建過(guò)程恰能體現(xiàn)這一推理過(guò)程，較好地呈現(xiàn)出物理量及規(guī)律間清晰的邏輯關(guān)系。

2.3? 動(dòng)態(tài)性足

學(xué)習(xí)者對(duì)動(dòng)態(tài)問(wèn)題分析的思維障礙就在于對(duì)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程的理解，而思維導(dǎo)圖則能很好地體現(xiàn)動(dòng)態(tài)的變化過(guò)程，學(xué)習(xí)者順著動(dòng)態(tài)變化的思維過(guò)程較易解決問(wèn)題。

2.4? 實(shí)效性高

傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題的分析與展示需要繁多的文字與板書(shū)，需要教師過(guò)多的語(yǔ)言陳述，學(xué)習(xí)者接受的效果不佳，而由于思維導(dǎo)圖的簡(jiǎn)潔、高效，則省略了過(guò)多繁冗的語(yǔ)言描述，促進(jìn)了教學(xué)效率的提高。

3? 例析思維導(dǎo)圖在動(dòng)態(tài)問(wèn)題分析中的應(yīng)用

3.1? 機(jī)車啟動(dòng)類

機(jī)車啟動(dòng)方式常見(jiàn)有兩種：以額定功率啟動(dòng)、以恒定加速度啟動(dòng)。其中涉及物理量有速度、加速度、牽引力、發(fā)動(dòng)機(jī)功率，涉及的物理過(guò)程有勻加速、勻速、變加速，從教學(xué)實(shí)踐來(lái)看，高一學(xué)生分析起來(lái)難度較大且表述不清楚。但在老師引導(dǎo)下，嘗試用思維導(dǎo)圖展示動(dòng)態(tài)分析的過(guò)程，效果顯著。導(dǎo)圖如圖1、2所示。

以額定功率啟動(dòng)：

以恒定加速度啟動(dòng)：

3.2? 彈簧動(dòng)態(tài)變化類

例：如圖3所示，將小球從高空落下，下方豎直放置著一個(gè)輕彈簧，小球落至a點(diǎn)開(kāi)始與彈簧接觸，當(dāng)下落至b點(diǎn)時(shí)，彈簧被壓縮到最短。空氣的阻力不計(jì)，則在小球從a點(diǎn)落至b點(diǎn)過(guò)程中，下面說(shuō)法正確的是：

A.小球的速度先增加后減小

B.小球的加速度逐漸增加

此題中，最關(guān)鍵的是該過(guò)程中小球的速度和加速度變化的動(dòng)態(tài)分析，難在物理量多、難在過(guò)程多、難在動(dòng)態(tài)變化、難在綜合能力要求高，這無(wú)論對(duì)學(xué)生的聽(tīng)還是對(duì)教師的講都是一種挑戰(zhàn)。在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)同學(xué)似懂非懂，很難有清晰的思路與表述。教學(xué)中，如能幫助學(xué)生順利掌握此類題目，并能靈活應(yīng)用，學(xué)生的能力將有很大的提升。此時(shí)動(dòng)態(tài)思維導(dǎo)圖則能起到很好的教學(xué)輔助作用，讓學(xué)生在導(dǎo)圖的進(jìn)階、動(dòng)態(tài)中實(shí)現(xiàn)思維的提升與飛躍。導(dǎo)圖如圖4所示。

3.3? 洛倫茲力的動(dòng)態(tài)變化類

例：如圖5左所示，已知磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直向里。一質(zhì)量為m、帶電量為+q的小球，由靜止開(kāi)始沿動(dòng)摩擦因數(shù)為μ的絕緣桿下滑。試分析小球的運(yùn)動(dòng)情況并求出最大速度。

此題是動(dòng)力學(xué)與電磁學(xué)的綜合應(yīng)用題，能力要求較高，很多學(xué)生無(wú)從入手，更不會(huì)順暢地交流與分析。其實(shí)找不到各物理量之間關(guān)系、思維過(guò)程混亂是上述問(wèn)題形成的重要原因。教師可指導(dǎo)學(xué)生合理地運(yùn)用思維導(dǎo)圖，將靜態(tài)思維動(dòng)態(tài)化，讓學(xué)生形成井然有序的思維過(guò)程，達(dá)到提升學(xué)科核心素養(yǎng)的目的。導(dǎo)圖如圖6所示。

也可把此題變式，如：其它條件不變，加入如圖5右所示的水平向右的電場(chǎng)E，則小球的運(yùn)動(dòng)情況及最大速度又如何？老師在前面做好鋪墊，學(xué)生也做好了熱身，就可以熟練地用思維導(dǎo)圖來(lái)呈現(xiàn)這一動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程。

3.4? 平行板電容器動(dòng)態(tài)變化類

例：研究與平行板電容器電容有關(guān)因素的實(shí)驗(yàn)裝置如圖7所示，下列說(shuō)法正確的是

A.只將電容器b板向上平移，靜電計(jì)指針的張角變小

B.只在極板間插入云母介質(zhì)，靜電計(jì)指針的張角變小

常見(jiàn)答案A的講解是：當(dāng)平行板電容器充電后與電源斷開(kāi)時(shí)，電量Q不變，若b板向上平移，則正對(duì)面積S減小，根據(jù)電容器決定式得C減小，再根據(jù)電容的定義式得U增大，又根據(jù)靜電計(jì)原理可知張角增大。整個(gè)過(guò)程都是老師在講，最后黑板上只留下支離破碎的板書(shū)，學(xué)生跟不上老師的思維變換節(jié)奏，思維能力得不到鍛煉，效果不佳。如能用以下思維導(dǎo)圖展示動(dòng)態(tài)過(guò)程，不僅能提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與課堂效率，達(dá)到復(fù)習(xí)的目的，更能提升思維品質(zhì)。導(dǎo)圖如圖8所示。

3.5? 閉合電路動(dòng)態(tài)類

例：如圖9所示的電路，A、B、C為三個(gè)相同的燈泡，其電阻大于電源內(nèi)阻，當(dāng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向下移動(dòng)時(shí)

A.A燈變亮，B燈變暗

B.電源的總電功率減小

電路中滑動(dòng)變阻器的阻值變大， 從而影響整個(gè)電路中其它物理量的變化。本題的思路是先部分、整體、再部分進(jìn)行討論，涉及的知識(shí)和規(guī)律有：串并聯(lián)電路的電流和電壓關(guān)系、部分電路歐姆定律、閉合電路歐姆定律等。學(xué)生由于邏輯關(guān)系混亂導(dǎo)致思維障礙，甚至有些同學(xué)拋棄物理意義，單純記住串反并同的口決來(lái)解題，很容易產(chǎn)生錯(cuò)誤答案，也失去了提升能力的契機(jī)。同樣的，動(dòng)態(tài)思維導(dǎo)圖能將物理量之間的邏輯關(guān)系圖式化，讓學(xué)生明晰關(guān)聯(lián)物理量間的關(guān)系，從而順利掌握此類動(dòng)態(tài)問(wèn)題，也同時(shí)促進(jìn)學(xué)生的推理能力、綜合分析能力的培養(yǎng)。導(dǎo)圖如圖10所示。

當(dāng)然高中物理還涉及其它的動(dòng)態(tài)類型：如理想變壓器動(dòng)態(tài)問(wèn)題、理想氣體中的動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題及電磁感應(yīng)中的動(dòng)態(tài)分析等，都可以用思維導(dǎo)圖來(lái)進(jìn)行分析與演繹，提高課堂的效率，提升思維品質(zhì)，進(jìn)而形成學(xué)科的核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳麗.思維導(dǎo)圖在中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用探究[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2017（9）：2.

[2]賀怡.高中物理動(dòng)態(tài)問(wèn)題分類解析[J].物理教師，2011（10）：15.