理解和掌握物理概念与规律、完成物理实验、运用所学知识解决相关物理问题是高中物理教学中的三个重要环节.要深化对物理概念与规律的理解,提高物理知识的应用能力,做到理论知识与实际生活紧密联系,物理习题的教学是高中物理教学的一个重要的组成部分,始终贯穿于高中物理教学过程,具有极为重要的作用.解物理习题首要的就是认真“审题”,审题审什么?审题的效果如何?这都直接与教师创设的情境有关.审题的过程就是通过仔细阅读题目的文字叙述及相关的图示,运用逻辑思维来分析、建立具体的物理情景和物理模型,分析、思考此实际问题所体现的有关物理量的变化特征,根据题目所提供的相关物理条件或有关数学关系,寻找物理量间的相互制约关系,选择恰当的物理规律和物理公式,选取并运用合适的数学方法来求解.要培养学生的解题思维、掌握分析问题的方法、提高学生的解题能力,在物理教学中要注意如下三点.

1习题教学应注意“三化”

1.1问题情景模型化

许多同学在遇到以生活实际为情景的物理习题时,往往感到无从下手,头脑里一片空白.出现这一问题的原因,主要是对于物理现象认识不清,不能把实际问题转化为物理情景,从而不会建立相应的物理模型.在教学中,教师要引导学生学会:实际问题情景转化为物理模型,可以是研究对象,如:质点、点电荷、绳模型、杆模型等,也可以是物理过程,如:匀速运动过程、匀变速运动过程、匀速圆周运动过程等.问题情景模型化就是在通过阅读题目的文字叙述基础上,经过认真审题,围绕题中所给出的有关线索,形成物理问题情境的大致物理轮廓,对解题的方向做出初步判断.选取合适的研究对象,明确具体的物理过程,抓住主要因素,忽略次要的因素,抽象概括、简化得出符合题目要求的物理模型,进而寻求恰当的物理规律来达到解决问题的目的.

例某人的心率为75次/分,每跳一次输送80 mL血液,他的血压(可看作心脏压送血液的平均压强)为15000 Pa,请根据以上信息,进行下列估算:此人心脏跳动做功的平均功率.

许多同学在解此题时感到不知从哪里下手.实际上我们只要根据题意,可以把血管简化成一根圆管模型,横截面面积为S,压强为p,则血液压力为:F=pS.设在时间t内,血液流动的距离为L=vt, 心脏跳动一次推动血液做功为:W=FL=pSL=Pv,然后求出心脏每分钟跳动75次所做的功,最后求出心脏跳动做功的平均功率,这样解题就能顺利地进行下去.

1.2物理问题数学化

不同的物理模型都有与之相对应的物理规律,在对研究对象或研究过程建立恰当的物理模型的基础上,分析、寻找题中所给出的已知物理量与未知的物理量,并选取相应的物理规律和物理公式,把物理问题数学化,物理量间的关系转换成数学表达形式,即我们通常所说的列方程式.通过寻找物理量间数量关系,给物理模型加入确定的定量的因素,用相关的符号来表示物理量之间的联系,这些符号成了物理概念和物理规律的载体,它们把复杂的事物之间的联系简化为符号间的数学关系,实现物理量间的关系的数学化,使我们能够一目了然把握感知对象间的联系.

例如,在高一必修1的学习过程中,引导学生画v-t图、x-t图,从函数图象出发去找寻速度、加速度、位移、时间等诸多运动参量之间的关系.

在这一过程中特别要强调的是,寻找出物理过程中有关相同的物理量、没有发生变化的物理量以及处在临界状态的相关物理条件.正确、恰当、灵活选择相关的物理规律、物理公式,将影响到能否正确、顺利解题以及解题过程是否繁杂.

1.3解题结果回归化

大多数同学在解得答案之后即认为解题任务已经完成,实践经验表明这样来解题学习效果都不理想,他们错误地认为只要解题的最后结果是正确的,就学会了有关的内容,而事实并非如此.他们把完成作业是任务式的,缺少反思的过程,这样的解题收获很少,学习也就进步不明显.比如在解题中我们应用了纯粹的数学化方法,在我们得到答案后,应该再回归物理,这是因为有些结果在数学上是有意义,而在物理上就毫无意义可言的.

例如:在学过万有引力定律后,用万有引力定律: 来求两物体间的万有引力时,从数学角度上来看: 当两物体间距离增大时,两物体间的万有引力的大小随着距离的增大而减小;当两物体间距离减小时,两物体间的万有引力的大小随着距离的减小而增大;当两物体间距离减小到零时,两物体间的万有引力的大小变为无穷大.从物理角度看这个答案就不完全符合实际,结果也就错了.因为万有引力定律是有其适用条件的,当两物体间距离减小到很小时,万有引力定律就不适用了.解题后要回归到题目,要对题目解答的进行检查,对解题的过程做进一步思考和总结,对问题做进一步深入的理解.解题之后的回归既属于这个问题解决的一部分,但又超越了这个问题解决的本身,也就是说它既是对解题结果的检验,又可使我们获得更多的收获,俗话说得好“再思则旺”就这个道理.

2典型案例分析

例如,在学生刚刚步入高中,起始阶段,笔者设置了一道多解的行程类问题,让学生自主探究、总结和归纳解决行程类问题的方法,提升思维能力.

习题在平直公路上有一辆汽车正在匀速行驶,突然遇到路况,汽车刹车做匀减速直线运动,已知从汽车刹车到停止运动整个过程的前一半时间内发生的位移 ,求刹车后汽车匀减速运动的总位移 ?

解法1设初速度为v0,刹车后汽车加速度大小为a,运动时间为t,得

0=v0-at(1)

对前一半时间研究,有位移关系

x1=v0t-12a(t2)2(2)

对整个运动过程研究有

x=v0t-12at2(3)

(1)、(2)、(3)式联立,求得总位移x=12 m.

解法2设初速度为v0,从平均速度出发,末速度为零,前一半时间即9 m位置对应的速度应该为v02,接着对整过程和前一半时间分别用速度位移关系

0-v20=2(-a)x(6)

前一半时间分析得

0-(v022=2(-a)x1(7)

由(6)、(7)联立,求得x=12 m.

解法3考虑汽车刹车匀减速运动的逆过程,则题意可以转化为:初速度为零,加速度为a的匀加速直线运动,后一半时间t2的位移为x1=9 m,求总位移,整个过程总位移

x=12at2(4)

前一半时间的位移x-x1=12a(t2)2(5)

由(4)、(5)式联立,求得x=12 m.

解法4设初速度为为v0,运用平均速度关系,整个过程是匀减速直线运动,则时间中点等于平均速度等于初末速度和除以2,

vt/2=0+v02=xt(8)

前一半时间运用平均速度关系得1=v0+v022=34v0,

x1=1·t2=38v0t(9)

由(8)、(9)式联立,求得x=12 m.

解法5考虑汽车刹车匀减速运动的逆过程,本题中的情境被分为了相邻的相等的两个时间段,结合初速度为零的匀加速运动的规律,得(x-x1)∶x1=1∶3,求出x=12 m.

解法6作出如图1所示的v-t图,来直观地反应汽车刹车的具体情形,进而运用图象法将问题转化为求△OAB的面积,得到x=12 m.

教学反思本题难度不大,通过收集学生的不同解法,和学生一起回顾公式和解题方法,提高学生思维的发散度,特别是巧妙地运用平均速度关系和初速度为零匀加速运动的比例式,通过这些解法的反思,能够提升学生思维的敏锐度,“解法6”与前5种解法相比,更为直观,能力要求也更高,通过图象将复杂且抽象的物理问题简单的呈现,计算变得更为简洁、方便,达到“化无形为有形”的解题境界.

反思我们习题教学之所以高耗低效,笔者认为根本的原因在于有些同学的解题主要是靠回忆、记忆,在看到习题后,不是去运用物理知识和方法进行认真的分析、应用物理方法积极地去思考,而是简单地回忆老师有没有曾经讲过的这个题,有没有与这个题一样的,然后直接套用曾用过的公式或者曾经的结论来进行解答.他们通常只注重解题的最后结果,根本不去关注解题的过程及如何进行分析的思维过程,更不会去细细地品味题目,更谈不上去举一反三、融会贯通.笔者认为,在进行高中物理习题教学时,既要培养学生的解题能力,我们更要教给学生解题方法,如何分析、解剖习题,学会建立物理模型的能力,学会运用数学方法、数学工具解决物理问题的能力,更要做到解题后的反思.