通過多方位重構 實現難忘物理教學

江蘇 董書生

傳統的高考總復習分為高考一輪復習和二輪復習、甚至還要進行三輪復習，很多高三一線教師經常把一輪復習上成“快新課”模式，所謂“快新課”模式就是重復新授課的知識點、概念、規律和方法，學生翻開高一、高二的課堂筆記發現，一輪復習課上教師講授的知識與其一模一樣，讓學生感覺沒有新的收獲，甚至會感到厭煩，所以，筆者通過自己多年來高三一線教學的實踐，深深地覺得，必須將知識進行全面重構，使物理教學更有趣、更難忘，下面從三個方面展開討論，希望可以突破教學現狀。

一、知識體系重構，實現難忘教學

傳統一輪復習課時化講義的標題往往第一講為運動的描述；第二講為勻變速直線運動等。二輪復習課時化講義的標題第一講為力和直線運動；第二講為力和曲線運動等。通過知識體系的重構，我們可以起這樣的標題，第一講為單體單場單過程；第二講為單體單場多過程；第三講為單體多場多過程；第四講為多體單場多過程；第五講為多體多場多過程；第六講為多體多態多過程。

其實無論是多體單場多過程、多體多場多過程，我們都可以將其拆分為單體單場單過程或單體多場單過程，下面結合一個案例來詳細說明如何將知識體系重構。

(1)帶電小球剛滑到曲面上b點時對軌道的壓力；

(2)帶電小球從a點開始運動到最高點時離地高度及距a點的水平距離；

(3)帶電小球從a點開始運動到落回地面的過程中，它的最大動能。

圖1

【解析】本題的研究對象很顯然是帶電小球，從a點釋放后可以把接下來的運動拆分成：ab階段、bc階段、從c到達最高點、從最高點到落回地面，這樣的四個運動階段。然后逐個擊破，比如第一個階段從動力學的角度分析可利用牛頓第二定律結合運動學公式求解，從功和能的角度分析可利用動能定理求解，從受力分析的角度帶電小球受到重力、電場力、彈力，所以關于第一階段的運動，首先可以設計復習一系列的基本知識內容，如牛頓定律、運動學基本公式、力做功、動能、重力勢能、電勢能，功能關系，基本的受力分析順序與技巧。bc階段，只能采取功能關系解答；從c到達最高點以及從最高點落回地面，需要先根據運動的合成與分解，分方向分析運動狀態，然后再根據動能定理或能量守恒定律的知識進行求解。

通過以上的案例，將單體多場多過程分解為單體多場單過程，試題變得簡單且清晰。說明我們的復習課，特別是高三的二輪復習課，必須對原有的知識體系進行合理的重構，在實踐中不斷優化，從而逐步提高復習效率，實現難忘物理教學。

二、習題試題重構，實現難忘教學

(一)一對一的重構，培養學生變通技巧

【例2】一質量為m=2 kg的物體在水平恒力F作用下水平運動，1 s末撤去恒力F，其v-t圖像如圖2所示，則恒力F和物體所受摩擦力Ff的大小是

( )

圖2

A.F=18 N B.Ff=4 N

C.F=12 N D.Ff=6 N

【重構題1】一質量為m=2 kg的物體在水平恒力F作用下沿直線運動，1 s末撤去恒力F，其v-t圖像如圖2所示，則以下說法正確的是

A.0.5～2 s內合力所做的功為零

B.0～3 s內克服摩擦力所做的功36 J

C.0～3 s內F所做的功為162 J

D.1～3 s內動能的變化ΔEk為36 J

例2只是考查了牛頓運動定律與運動學公式相結合的動力學知識，通過重構，我們可以進一步考查學生的力做功、動能定理、功能關系，解決的方法可以動力學結合做功，也可以直接運用功能關系。這樣就能實現從一道單一考查動力學的題目，通過重構讓學生全面復習各個知識點，通過一個情境，實現很多問題的全面復習，有利于學生提高變通技巧，學生活學活用，實現難忘學習。

(二)多對一的重構，培養學生歸納能力

【例3】如圖3所示的電路中，R1是定值電阻，R2是壓敏電阻(所受壓力越大，阻值越小)，電源的內阻不能忽略。閉合開關S，現逐漸增加R2表面的載重，下列說法正確的是

( )

A.通過R2的電流減小

B.電源的路端電壓減小

C.通過R1的電流方向向左

D.電源的總功率減小

圖3

【例4】如圖4所示，理想變壓器副線圈通過輸電線接兩個相同的燈泡L1和L2，輸電線的等效電阻為R。開始時，開關S斷開。當開關S閉合時，下列說法正確的是

( )

圖4

A.副線圈兩端的輸出電壓減小

B.通過燈泡L1的電流減小

C.原線圈中的電流減小

D.變壓器的輸入功率增大

【重構題2】如圖5所示，理想變壓器副線圈通過輸電線接燈泡L1和R2，R2是壓敏電阻(所受壓力越大，阻值越小)，輸電線的等效電阻為R，現逐漸增加F，下列說法正確的是

( )

圖5

A.副線圈兩端的輸出電壓減小

B.通過燈泡L1的電流減小

C.原線圈中的電流減小

D.變壓器的輸入功率減小

例3考查了壓敏電阻與含電容電路的動態變化，電流、功率的變化，路端電壓的變化，電容的充放電。例4考查了變壓器問題中的動態變化問題，通過兩題歸一，甚至多題歸一，可以讓學生真正能夠做一題會一類題的效果，這樣可以幫助學生進一步提高學習效率，從而實現物理習題教學的難忘，甚至刻骨銘心。

(三)一對多的重構，培養學生發散思維

【例5】如圖6所示，A、B兩小球用輕桿連接，A球只能沿內壁光滑的豎直滑槽運動，B球處于光滑水平面上，不計球的體積。開始時，在外力作用下A、B兩球均靜止且桿豎直。現撤去外力，B球開始沿水平面向右運動。已知A、B兩球質量均為m，桿長為L，重力加速度為g，則下列說法不正確的是

( )

圖6

A.A球下滑到地面時，B球速度為零

B.A球下滑到地面過程中輕桿一直對B球做正功

C.A球機械能最小時，B球對水平面的壓力等于它的重力

【重構題3】如圖7所示，用輕桿通過鉸鏈相連的小球A、B、C、D、E(均能看作質點)處于同一豎直平面內，各段輕桿等長，△ACD、△BDE與△ABD均為等邊三角形，其中小球A、B的質量均為3m，小球C、D、E的質量均為m。現將A、B兩小球置于距地面高h處，假設所有球只在同一豎直平面內運動，不計一切摩擦，已知重力加速度為g。則

圖7

(1)若對C、E同時施加水平指向內側的作用力F，從而保持整個系統處于靜止狀態，求此狀態下右側桿對B的作用力大小，以及水平作用力F的大小？

(2)若分別在左右兩個對稱的水平力F作用下，小球C、D、E緩慢地合在一起，小球A、B達到最高點，求從圖示位置到小球A、B上升到最高點的過程中每個水平外力F至少做功多少？

(3)若將作用在小球C、E上的兩個水平力F同時撤去，讓系統在圖示位置從靜止自由運動，當小球A下落過程中的機械能最小時，地面對小球C的支持力大小為多少？小球B落地的速度大小為多大？

圖8

(1)若對B球施加水平向右的作用力F，從而保持整個系統處于靜止狀態。求水平力F的大小，及此狀態下AB桿上的作用力FT；

(2)若用水平力F′讓B球向右運動，使A球到達最高點，求此過程中水平力F′至少做多少功；

(3)若讓系統從圖示位置由靜止開始自由運動，當B球速度最大的時候，A球加速度為多大？A球落地速度為多大？

三、思維方法重構，實現難忘教學

課程標準是教材編寫的指南和依據，教材又是課程標準最主要的載體。教材的編寫思路、框架、內容不能違背課程標準的基本精神和要求。教材是對課程標準的一次再創造、再組織。教材編寫必須依據課程標準，教材編寫者必須領會和掌握本學科課程標準的基本思想和各部分的內容，并在教材中予以充分體現。教材的內容要達到標準的基本要求，同時又不能無限提高難度，教材內容設計呈現方式要有利于改善學生學習方式。

所謂思維方法的重構就是將傳統的狀態分析、運動分析、受力分析、做功分析“四大分析”重構為“三標法”覆蓋所有力學模型。

所謂“三標法”就是對力學的研究對象(質點或電荷)標受力情況、標速度情況、標出力與速度的夾角。判斷做功情況，如果一直等于90°，說明不做功，做勻速率運動；若小于90°，說明做正功，做加速運動；若大于90°，說明做負功，做減速運動。力與速度方向共線做直線運動，不共線做曲線運動。如果合力或加速度恒定，即研究對象做勻變速運動。這樣我們就可以通過“三標法”把變幻莫測的思維方法變得簡潔而有可操作性。

【案例1】如圖9所示，實線為孤立的點電荷所產生的電場的電場線，虛線為一個帶正電的粒子只在電場力作用下的運動軌跡，則可以判斷

( )

圖9

A.電場強度EA>EB

B.場源電荷一定帶正電

C.電勢φA>φB

D.動能EkB>EkA

【分析】本案例只需要標出電場力方向和速度方向夾角，做功情況與動能大小一目了然。

【案例2】天文學家稱天上成對生存的恒星為雙星，雙星在恒星總數中占40%左右。如圖10所示，兩顆相距較近、質量不等的雙星，在萬有引力的作用下，繞連線上某點做勻速圓周運動。下列說法正確的是

( )

圖10

A.兩顆天體做勻速圓周運動的向心力大小相等

B.兩顆天體做勻速圓周運動的半徑相等

C.兩顆天體做勻速圓周運動的線速度大小相等

D.兩顆天體中質量大的天體動能較小

【分析】本案例只要標出萬有引力和速度的方向，發現夾角始終是90°，做功情況與動能大小一目了然。

( )

圖11

A.兩種粒子離開加速電場時的動能之比為1∶2

B.兩種粒子打到屏上的動能之比為1∶1

C.兩種粒子打到屏上速度與屏夾角的正切之比為1∶1

【分析】本案例只要標出電場力和速度的方向，加速電場中夾角為零度，所以做勻加速直線運動，在偏轉電場中初速度與恒定的電場力夾角為90°，屬于類平拋運動。

總之，模塊的全面重構必須遵循以下三個原則：

①知識點就近原則。比如說一對一的試題重構就是把相近的一些知識點，如電流、電壓、功率等重構在一道試題中，這樣有助于提高效率。

②知識點就易原則。比如多過程對單過程的重構，就是要將復雜的多過程問題分解成單過程問題，把單過程搞清楚以后，再進行組合，這樣再復雜的問題也能輕松搞定。

③知識點就活原則。在模塊重構的過程中，要打破傳統思維，打破模塊、章節的束縛，只要有利于學生理解，有利于學生思維，有利于學生掌握，就靈活機動地去重構和拓展。