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张建斌:基于过程与方法的高中物理习题教学有效性初探
发布时间:2012-03-13 点击数:3053

基于过程与方法的高中物理习题教学有效性初探

  张建斌

[摘要]习题教学作为高中物理教学的重要组成部分,是实现三维课程目标的重要阵地。本文尝试在关注过程与方法目标的基础上,采用审题解题点题明题拓题的实践模式,使高中物理的习题教学更加有效。

[关键词]高中物理   习题教学有效性    过程与方法

 

新课程提出知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观的三维目标。“过程与方法”是指为了实现在“知识与技能”“情感态度与价值观”方面的教学目标,在教师的指导下,学生采用的学习过程与学习方法。“过程”是指让学生经历知识与技能的形成过程,在体验、活动、探究中进行学习;“方法”是掌握各类知识与技能的学习方式与策略,学会学习、学会反思、学会创造,能对自己的学习过程及其结果进行有效监控。

高中物理习题教学是指高中物理教学过程中所进行的例题讲解、习题处理、作业和试题讲评等活动,是物理教学不可缺少的组成部分,是对概念、公式和原理教学的延续和深化。物理教学中无论是巩固知识和技能,训练过程与方法,或是培养科学态度、提高科学素养、形成健康向上的人生观价值观和世界观,都离不开习题教学的参与。这就有必要探讨这样一个问题:怎样的习题教学才能更加有效,也更能实现新课程的过程与方法目标?

本文主要从实践角度略谈基于过程与方法的高中物理习题有效教学,总体设计如下表所示:

挖掘关键词句

展示物理情境

彰显分析过程

呈现规范解题

点明考查所在

避免易犯错误

概括规律方法

落实教学行为

审题

解题

点题

拓题

明题

动态生成变式题

拓展思维深广度

  

1.审题

审题的要领是转化:要把题目的文字表述转化为物理情景;把情景转化为具体的物理条件(或要求);把物理条件(或要求)转化为数学条件(或要求)。审题的要点可归结为三句话:关键词语的理解、隐含条件的挖掘、干扰因素的排除。

审题举偶:例1.如图所示,质量相同的甲、乙两人所用绳子相同,甲拉住绳子悬在空中处于静止状态;乙拉住绷紧绳子的中点把绳子拉断了.则

A.绳子对甲的拉力小于甲的重力

B.绳子对甲的拉力大于甲对绳子的拉力

  C.乙拉断绳子前瞬间,绳上的拉力一定小于乙的重力

D.乙拉断绳子前瞬间,绳上的拉力一定大于乙的重力

转化为

数学条件

乙拉断绳子

绳上拉力超过

能承受的最大值

甲在空中静止

二力平衡

绳对甲的拉力等于甲的重力

转化为

物理条件

转化为

数学条件

隐含条件

甲乙质量相同

两相同绳所能承受最大拉力相等

转化为

物理条件

牛顿第三定律(知识基础)

绳断前瞬间,绳上拉力大于乙的重力

 

 

 

 

 

 

 

    正确审题具有较强的目的性和可操作性,有利于形成正确的解决问题的思路,增强学生解决问题的能力。因此,形成正确的审题习惯是习题教学的重要目标。

2.解题

物理判断

建立

确定

找出

抽象

形成

文字

情境

过程模型

过程特征

规律

方程

数学解

物理解

教师课上的解答往往会被学生模仿,因此在讲解习题时应当呈现分析过程与规范的解答。解答物理习题的思维操作规范为:

 

 

解题举偶:例2.如图所示,在离地面高为h的光滑水平面上,有3个质量m的小球,通过2根几乎不可伸长的轻绳连接。每根绳长为L(L> h),A球从静止开始下落,C球落地时的速度大小?(不考虑水平方向的运动)

情景:3个质量为m的小球,用细绳相连组成系统,依次从桌面下落。

对象:3个质量为m的小球细绳相连组成的系统。

过程:①A球落地前,3个小球组成的系统机械能守恒:

A球与地面碰撞时,系统机械能不守恒;

B球落地前,BC两球组成的系统机械能守恒:

 

B球与地面碰撞时,系统机械能不守恒;

C球落地前,C球的系统机械能守恒:

联立方程解得C球落地时的速度大小为

习题的讲解离不开解题过程的展示,有效的解题应能成为学生思考后模仿的对象,因此解题应关注:①逐字逐句,仔细审题;②想象情景,建立模型;③分析过程,画出草图,找到特征;④寻找规律,列出方程;⑤推导结果,讨论意义。

3.点题

物理习题的讲解不应局限于答案的得出,还应关注学生在此过程中易犯的错误。对易错点的分析一方面能让学生更好地理解题目的考查点所在,另一方面也能使学生再碰到此类问题时避免类似错误的出现。

点题举偶:例3.如图所示,用细绳在固定点悬挂一质量为m的小球,再把小球拉到A,使悬线与水平方向成30°夹角,然后释放。求小球运动到悬点正下方B点时悬线对球的拉力多大?

学生易犯错误分析:

1)知识欠缺:认为已知条件不足,未给出绳长;

2)受力分析错误:认为 ,或漏掉重力;

3)过程分析错误:不知道中间有速度突变位置,直接全过程运用动能定理;

4)突变位置不会正确进行速度分解(或分解后不知如何处理);

5)数学工具欠缺:未能正确作图找到角度关系;或因计算量大而不能得到正确结果。

4.明题

物理答案的得出并非习题教学的终点,还应针对所选典型例题提炼出对学生以后解决问题有用的知识、方法等。

如对例3的提炼:静态恒力走直线,绳张紧时径速失;多个过程找联系,运动、受力及守恒

5.拓题

一题多变,意在挖掘例题的深度和广度,扩大习题的辐射面。

母题:如图所示,有一半径为R的半圆形细管AB,管内直径可以忽略,将细管固定在竖直墙面使B端切线水平,一质量为m的小球其直径略小于细管直径,小球由细管上端A 的水平速度进入细管,小球从B点飞出后恰好能从一倾角为300的斜面顶端C无碰撞的沿斜面运动,已知斜面顶端CB点的竖直高度差为R。(不计空气阻力,重力加速度为g)求:

①小球在B点对细管的压力?

②小球在细管内运动过程克服摩擦力所作的功?

1)新瓶装旧酒——提高思维层次

经过“点题”、“明题”,原来茫然无措的学生会有所感觉,原来不知甚解的学生会感叹“原来如此”。原来学生有所感觉但却误入歧途也终于迷途知。但是,多数学生此时充其量还是处于“听懂”的程度,只是初步领会了题中所含的思维方法。如果就此省略了让学生继续思考和运用的过程,那么学生很容易陷入“上课一听就懂,下课一做就错”的怪圈。所以,要让学生既听懂、又学会,就必须为学生创造和安排“学以致用”的机会,趁热打铁设计一些思维方法不变,而若干条件情景有异的变式题。这样就把主动权交给学生,使学生在分析问题、解决问题的探索过程中,回顾所学的方法并作出相应的选择判断,进一步打开思路。从而轻松愉快地实现知识复习与能力提高,提高思维层次。

5-1.倾斜雪道的长为25 m,顶端高为15 m,下端经过一小段圆弧过渡后与很长的水平雪道相接,如图所示。一滑雪运动员在倾斜雪道的顶端以水平速度v08 m/s飞出,在落到倾斜雪道上时,运动员靠改变姿势进行缓冲使自己只保留沿斜面的分速度而不弹起。除缓冲外运动员可视为质点,过渡轨道光滑,其长度可忽略。设滑雪板与雪道的动摩擦因数μ0.2,求运动员在水平雪道上滑行的距离(取g10 m/s2

分析:母题是先能量后平抛(圆轨道和斜面),而此题是先平抛后能量(斜面):①母题已知平抛运动落到斜面上时的速度方向,此题已知位移方向,但采用的方法均为运动的合成与分解;②母题圆轨道中运动只考察动能定理(不涉及圆运动的知识点),此题滑行距离也可用动能定理来分析。所以此题与原题虽情景有所改变,但同时涉及了相同的知识点,注重在不同情景中分析与解决相似问题的能力,有利于培养学生透过现象看本质和知识迁移的能力。

2)旧瓶装新酒——拓宽思维广度

为了锻炼学生的发散思维能力,让学生知道路的旁边还是路,可以将母题题设情景做一些变动,将一些新的知识点和新思路融入其中,创造一种新的知识接收途径和气氛,打破学生的固定思维方式。这样可以一次复习多种物理模型或多个知识规律,而且有利于学生在同一问题背景下纵横类比这些概念或模型,通过计算剖析,得出模型的同与不同,思路的变与不变,从而拓宽学生的思维宽度。

5-2.如图所示,有一半径为R=0.30m的光滑半圆形细管AB,将其固定在竖直墙面并使B端切线水平一个可视为质点的质量为0.50kg的小物体m由细管上端沿A点切线方向进入细管,从B点以速度 =4.0m/s飞出后,恰好能从一倾角为 的倾斜传送带顶端C无碰撞的滑上传送带。已知传送带长度为L=2.75m(图中只画出了传送带的部分示意图),物体与传送带之间的动摩擦因数为 ,(sin37°=0.60cos37°=0.80g=10m/s2不计空气阻力,不考虑半圆形管AB的内径).

①求物体在A点时的速度大小及对轨道的压力大小与方向;

②若传送带逆时针匀速转动且速度为 ,物体到达底端时动能为 ,请在答题卷的坐标系中画出 变化的关系图线要求在坐标轴上标出图线关键点的坐标值,并说明是什么曲线.(不要求写出计算过程,只按画出的图线评分)

分析:此题初看与母题非常相似,都是物体经过圆运动后落到斜面上,要从落到斜面上时的速度方向着手分析问题。但此题注重考查的是:物体在传送带上运动时的多种可能及其对应的能量变化,同时涉及作图方法表示物理问题的能力。深入分析除了母题的部分思路外,还需要对物体在传送带上的运动仔细分析,关键在于理解摩擦力方向可能会发生突变,即摩擦力体现出“动中有静、静中有动”和“若有若无、方向不定”的特点,所以此题能帮助学生进一步理解摩擦力和传送带的相关问题。

3)新瓶装新酒——挖掘思维深度

继续设计新颖别致的情景进行启发提问,有利于多角度、多层次地突出主题,强化效果,进而挖掘学生的思维深度。

5-3.如图所示,传送带作水平匀速运动。质量 kg的小物块轻轻放在传送带上的P点,随传送带运动到A点后被水平抛出小物块恰好无碰撞地沿圆弧切线从B点进入竖直光滑圆弧轨道下滑。已知圆弧对应圆心角 106o,圆弧半径R=1.0mBC为圆弧的两端点,其连线水平,轨道最低点为OA点距水平面的高度h=0.80m。小物块离开C点后恰能无碰撞地沿固定斜面向上运动,0.8s后经过D点,物块与斜面间的动摩擦因数为 = (取sin53°=0.8,cos53°=0.6)。试求:

   小物块离开A点时的水平速度大小

   小物块经过O点时,轨道对它的支持力大小FN

   斜面上CD间的距离SCD

已知小物块与传送带间的动摩擦因数为 = 0.3,传送带的速度为5.0m/s若传送带通过电动机传动,则由于放上小物块而使得电动机多输出的能量是多少?

分析:此题与母题都要从平抛运动后落地时的速度方向开始入题。但其情景已发生较大改变,涉及的知识点更多元化:

①从平抛运动的落地速度方向分析初速度;

②运用能量观点解得物块经过最低点时的速度大小,从而解决滑块在圆轨道最低点时的受力问题;

③滑块在斜面上做直线运动时,涉及到位移、速度与时间的关系;

④滑块在粗糙斜面上运动时,向上运动与向下运动的加速度不同;

⑤滑块在一段时间内的运动是否存在拐点,即是否已到过最高点正在下滑(联系区别汽车刹车问题);

⑥初速为零的滑块在粗糙斜面上能下滑的条件;

⑦物体在传送带运动时相对路程的确定,以及克服摩擦力在相对路程上做功问题;

⑧电动机多输出的能量用于何处;

⑨其他相关问题。

此题几乎涉及人教版高中物理教材必修1和必修2的所有知识,既可以在高三复习时使用,也可以让程度较好学生在必修12教材学好后使用。这样能有效锻炼学生分析问题、解决问题的能力,在知识与技能目标的基础上体现过程与方法目标。而对此题的深入理解,更要关注对学生思想观念和心理的影响,即让学生感受到物理问题的本质性、深刻性和有效性,从而在习题教学中体现情感态度与价值观维度的课程目标。

 

结束语

物理习题教学是教学过程的一个重要环节,教师要针对自己习题教学存在的问题,在习题的设计上、习题的讲评中、学生的思维能力培养上渗透新的理念、方法,激发学生成为学习的主体,自觉、主动、积极地参与课堂教学,进而提高习题教学的有效性。当然,物理的习题教学在关注“过程与方法”目标的同时,也应渗透“知识与技能”、“情感态度与价值观”维度的课程目标,让习题也成为实现三维目标的重要载体。

 

 

参考文献:

[1]中华人民共和国教育部制订.普通高中物理课程标准(实验)[M].人民教育出版社.2003

[2]梁旭.教学能力案例分析与提升途径[Z].缙云.2010

[3]蔡铁权.基础教育课程改革通识培训[Z].浙江大学出版社.2004

[4]王后雄.高考完全解读王后雄考案(物理).接力出版社.2008

[5]沈玲萍.高三物理动态生成式习题教学的设计与实践[R]

[6]试论三维目标之过程与方法目标[EB/OL].

 http://www.360doc.com/content/11/0116/21/5398616_86991353.shtml

[7]张建斌.浙江省新课程首次高考阅卷简介及启发[Z].平湖.2009

 

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