初三學生物理計算題解題能力提升的策略研究

姚晨暉

(江蘇省常熟市張橋中學 215500)

計算題是中考物理試卷中不可缺少的一個題目類型，計算題同時考察了學生的審題能力、科學思維、邏輯分析能力、基本公式的掌握與變形、數(shù)值運算能力，有的題目甚至還涉及到列方程組解題的能力.這是對學生解題能力的綜合考察.其中，科學思維是物理核心素養(yǎng)的其中一個要素.在試卷命制的過程中，命題人編寫計算題時會注重這些能力的考察.由于學生的學習水平不同，有的學生能很好的審清題意、解答題目；但也有很多學生覺得計算題很難，題目看不懂、公式不會用、計算總是錯，獨立解決計算題的能力十分匱乏.從學生平時的作業(yè)里，可以看到各種錯誤：公式乘除不分、計算時數(shù)量級不對等等.作為教師，如何讓能力水平不同的學生都獲得提升、培養(yǎng)學生的科學思維核心素養(yǎng)，是平時教學過程中必須面對和解決的問題.

1 計算題難度分級

首先需要將計算題分為三個等級：簡單計算、復雜計算、方程組計算.以下詳細展開：

簡單計算是指在計算過程中，只涉及到一個公式，或者基本公式的變形，直接代入題目數(shù)據即可完成.比如 “某鋼瓶中裝有液化氣20kg，已知液化氣的熱值為4.2×107J/kg，水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃).則：(1) 這瓶液化氣全部完全燃燒放出的熱量是多少？(2)若(1)中放出的熱量有50%被初溫為20℃的水吸收，在標準大氣壓下可以燒開多少質量的水？”第(1)小題即為只需要運用Q放=mq公式的簡單計算.

復雜計算則涉及兩個以上事物、過程、狀態(tài)，解題過程涉及兩個公式或更多.這類計算題的解題需要學生對題中物體的狀態(tài)進行正確分析，通過邏輯分析找出適當?shù)奈锢砉竭M行演算，最后得出答案.如上題液化氣問題的第(2)小題，需要根據題意得出50%Q放=Q吸，再利用Q吸=cmΔt算出水的質量.這其中還涉及到標準大氣壓下水的沸點是100℃這個知識點.這個等級對學生的要求不再是單純使用公式，而是靈活地將公式融入到分析過程當中去.同時，涉及到的知識點不再局限于某一塊，而是牽扯到力學、熱學、電學等不同領域的聯(lián)系，對學生的知識結構和思維能力有了更高的要求.

方程組計算與復雜計算不同，常規(guī)的分析和分步列式方法無法順利解答問題，必須列出方程組或者一元二次方程來進行求解.這類問題是初中物理中最難的一類問題，一般出現(xiàn)在浮力的綜合題或者電學的綜合題中.比如“定值電阻R0和滑動變阻器R串聯(lián)的電路中，電壓表測電阻R的電壓，電源電壓保持不變.調節(jié)滑動變阻器R使電壓表的示數(shù)為5V時，變阻器R消耗的電功率為7.5W；再調節(jié)滑動變阻器R使電壓表示數(shù)為10V時，變阻器R消耗的電功率為10W.求電源電壓U和定值電阻R0的阻值.”中有兩個未知數(shù)，根據變阻器電功率列兩個方程：(U-10V)×10V÷R0=10W、(U-5V)×5V÷R0=7.5W，聯(lián)立組成方程組后去掉一個未知數(shù)來分別求解U和R0.這是數(shù)學方法和物理思維的進一步結合，學生的掌握難度較大.

2 審題訓練，找到解題思路

計算題作為綜合性問題，往往含有一定的情境，要求學生在提供的文字、圖像中提取信息，甄別情境中有用的物理條件，確定理想化的研究對象，分析研究對象在靜態(tài)或是動態(tài)變化過程中所涉及的物理規(guī)律，直到解決問題.

分層教學時，基礎達標題會直接給出簡化后的研究對象及物理情境，只需要訓練學生對公式的直接使用，而沒有涉及對較復雜的物理現(xiàn)象分析處理能力的培養(yǎng).而這，就是鞏固提升題的訓練目標.

學生對題目的理解，首先來自于條件的收集：已知條件和隱含條件.講評題目過程中，應該讓學生主動進行思考、講解題目條件，而不是老師的滿堂灌，直接提供信息，給出答案.如果學生有某個地方遺漏，再由老師或其他學生進行補充.這樣的過程有助于培養(yǎng)學生獨立思考、獨立分析的習慣，也有助于培養(yǎng)學生抽象概括、知識整合的能力，能夠讓學生被動接收知識改變?yōu)橹鲃游罩R.

有些題目不止有文字，還有圖像.那么對題目條件的分析就不止在文字中尋找，還要注意觀察圖像中的細節(jié).比如區(qū)分s-t圖像和v-t圖像中是否表示勻速直線運動，比如I-U圖像中定值電阻與小燈泡圖像的不同.圖像中隱含的信息有助于做題者對題目的分析，甚至左右分析的對錯.因此圖像分析能力也是學生必須要培養(yǎng)的能力之一，包含在審題訓練當中.

而審題、分析能力的基礎，就是學生掌握并架構了一定的知識體系，能夠將不同物理量準確聯(lián)系起來，理解力與運動的關系、機械能與內能的關系、電與磁的關系.而這些聯(lián)系，都滲透在初三的物理教學內容中，學習這些知識的過程中，就在訓練學生的分析能力.

3 掌握方法，能夠舉一反三

探究實驗過程中會涉及到控制變量法、轉換法等實驗方法，而計算題解題過程中也有一定方法可以遵循.以下列舉幾種常見的計算題解題方法：

3.1 在審清題意、提取有用條件后，把所求結論追溯到已知條件的方法稱為分析法，也可稱為逆推法.

比如滑輪組機械效率問題中，求機械效率需要知道有用功和總功，做功需要知道力的大小與力方向上的位移，找到題目中相關的條件代入計算.如果沒有相應條件，則可根據“忽略繩重和摩擦”，將滑輪組機械效率η=W有用/W總變形為η=G/nF=G/(G+G動).

3.2 極值法

弄清要研究的是哪一種變化的物理量的值或哪一種物理量的變化范圍，然后確定其變化的規(guī)律或方向，最后使用相對應的物理規(guī)律計算對應點的取值.比如在電學問題中，連接了一個滑動變阻器的電路，當滑片P從最小值移到最大值時，求電路中電流表或是電壓表的示數(shù)范圍；或者根據某表的示數(shù)變化范圍，求電路的最大功率等問題.

3.3 簡化模型法

梳理題目中的復雜情境或者復雜現(xiàn)象，找出其中的關鍵點，突出物理量之間的關系，或某個規(guī)律性特征，建立簡化模型.比如在電路分析中，可將電路中的電流表視為導線、電壓表看作斷路，簡化后判斷該電路是串聯(lián)還是并聯(lián).

相應的解題方法能夠幫助學生盡快的理解題目信息，將復雜問題簡單化，將陌生問題熟悉化.比如，先利用簡化模型法，將復雜的電路圖簡化為易分析的串聯(lián)電路或并聯(lián)電路，再利用分析法聯(lián)系所求物理量與題目條件.

4 歸納總結，提高解題經驗

題目在精不在多.學生做的題目再多，沒有反思、總結，都是無用功.有的學生同樣的錯誤，在幾次考試中重復在犯，屢教不改，就是訂正后沒有歸納總結成自己的知識和能力.所以，定期設置錯題重練的環(huán)節(jié)，讓學生抄好錯題題目，當堂練習、批改、再訂正、歸納錯誤原因，比一味的題海戰(zhàn)術更有效，也更容易讓學生意識到自己的錯誤、知識盲區(qū)，從而查漏補缺.由于初中物理的中考計算題，主要是集中在電、力、熱這三個部分，并且以電學和力學的計算為主，其中電學的計算題具有三個特點，其一是考查的知識，通常是綜合歐姆定律、電功、電功率及焦耳定律、滑動變阻器等，其二是電路結構較為復雜，初中階段要求兩個用電器的串并聯(lián)命題，主要是在電路的變化上設計計算，通過開關閉合促使電路結構更加復雜且多變，具有較強的靈活性；其三是解題的技巧，往往很多題目都有多種不同的解題方法.

而力學的計算則是以三個部分為主，其一是密度的計算，其命題形式是直接計算固體和液體的密度，或者將固體置入液體之中，聯(lián)系浮力來計算密度，還有可能是從密度出發(fā)，要求學生計算混合物中的某一物質的質量、體積等等，其形式靈活，且層次與難度有深有淺；其二是關于壓強與浮力的計算，形成包括計算固體或疊加體產生的壓強、液體產生的壓強，以及與密度知識相結合的計算題，同時也會出現(xiàn)與浮力知識相結合的計算題，尤其是改變物體所受的浮力大小、計算液體產生壓強的變化等等命題，這在難度上出現(xiàn)制高點；其三則是關于簡單機械運動的計算，主要是結合力與平衡、做功、機械效率等知識點，往往出現(xiàn)幾率較高的形式，通常為滑輪或者滑輪組的使用.因此，只有教師對學生進行不同計算題的訓練，引導學生總結與歸納相關的解題方法與技巧，才能確保學生積累豐富的解題經驗，以便將典型的計算題條理化、規(guī)律化，在實際考試中遇到此類問題，能夠有章可循，從而真正幫助學生克服對計算題的畏懼心理，進一步增強學生解決物理計算題的信心.

5 基礎入手，運用物理公式

計算題是初中物理每年中考中必考的一類題目，往往涵蓋學生所學的全部概念、規(guī)律，由此考查學生的綜合能力.為此，想要提高學生的計算題解題能力，物理教師就要從物理的基礎知識入手，幫助學生全面且透徹的理解物理公式.也就是說，物理概念與規(guī)律作為物理學的根本，只有學生真正了解物理概念與物理規(guī)律，才能更為靈活的運用物理公式去解決，以便在解題時探尋到更為便捷的方法，更加快速與準確的進行物理計算題的解題.

因此，對物理公式的理解可以從四個方面入手，包括理解公式中每個字母，所代表的物理量及含義；理解公式的適用范圍；理解公式中的每一個物理量，都是針對同一個研究對象，或者同一工作狀態(tài)的；運用物理公式進行計算時，要確保各個物理量的單位對應統(tǒng)一.由此對于教材中所涉及的每一個物理公式，物理教師都要優(yōu)勢的引導學生結合上述的四點進行理解，長此以往對學生產生潛移默化的作用，促使學生在運用物理公式進行計算時，能夠形成一種條件反射，來自然的從以上四點來正確的判斷物理計算題，由此選擇最為恰當且準確的物理公式進行計算，從而避免學生在套用公式時，出現(xiàn)張冠李戴的現(xiàn)象.

總之，在物理計算題的解題過程中，如何建立已知量與未知量之間的聯(lián)系，是解題的關鍵所在，因此教師要訓練學生的解題思維，進一步提升學生的物理計算題解題能力與效率.