高中物理课堂教学中经常会遇到知识点的难点问题教学.难点问题阶梯化处理方法就像是要搭建一个认知的阶梯,把学生学习能力的最近发展区与已知发展区有效地连接起来,形成有效的知识过度,从而方便学生对问题的理解,激发学生学习兴趣,更高效地掌握相关知识内容.而对于老师而言则保证了课堂教学计划的顺利实施,提高了教学效率.

1 降低阶梯的坡度,减小设问难度

降低阶梯的坡度,尽量使问题在处理过程中简单化.老师在这过程中要做的就是减小设问的难度,就像是汽车在上坡的时候把引桥搭长一点.比如在匀强磁场中平行导轨上的双杆滑动问题中,学生对于该题的理解导体棒ab和导体棒cd围成的闭合回路因为有了相对运动而产生了感应电流,而感应电流产生的安培力作用在导体棒上分别使棒cd加速运动,棒ab减速运动,还有动量守恒在这一题中是解题的关键,有些学生不敢用动量守恒定律的原因是对安培力究竟是系统的内力还是外力不能正确的判断.在分析中动量和能量的大小计算对部分学生就像是一面悬崖挡在面前.所以老师在讲解的时候,为了让学生更快地接受,可以采取如下的一些问题的设问和知识的搭建:(1)是否有一个最终的稳定状态,该状态是什么运动?(2)该状态下回路是否有感应电流?(3)最终状态的能量表现形式是什么?(4)与开始状态相比,能量减少了吗,减少的能量到哪去了?(5)系统中的内力和外力如何区别?(6)两根导体棒所受安培力的大小和方向有什么特点?等等.相对学生已有知识的理解和储备,这些问题简单而易答,大大加快和加深对难点问题的理解和认知.

2 搭建平行阶梯,进行常规化类比

当我们遇到某些特殊问题很难解时,我们可以把待处理的特殊问题放在一个更为广泛、更为常规的问题中加以研究,先解决一般常规情形,再把解决一般情形的方法或结果与特殊问题进行类比,最后获得特殊问题的解决,这种用来指导解决问题的思想称之为平行阶梯法,平行阶梯法就是要进行常规化类比.老师在搭建阶梯的时候,就是让特殊化的问题顺着平行阶梯连接上常规化的问题,再由常规化的问题回归到难点问题,从而实现对难点问题的理解.

例1 如图1所示,在水平方向有一个匀强电场中,场强为E,方向水平向右.一个光滑绝缘的圆形轨道固定在竖直的水平面上,圆的半径为R(R远大于小球的半径)轨道的最低点有一带电量为q的小球,小球质量为m.问:在最低点给小球多大初速度,小球恰好在竖直平面做圆周运动?

分析 小球在竖直平面运动时加电场是特殊情形,不加电场时是一般常规情形.对于大多数学生来说,小球在竖直方向恰好做圆周运动的条件非常熟悉,那就是刚好由重力提供向心力,mg=mv2R,得到v=gR.加上电场之后,可以进行以下类比:电场和重力场产生的力都是恒定的值,可以把二力合成起来,相当于小球受到一个新的场力,而新的场力的产生等效加速度的方向就是重力和电场力的合力的方向,如图2所示.F合=(mg)2+(qE)2=mg′,所以小球在等效重力场g′这样的竖直平面恰好能够运动到最高点速度为v′=g′R,这样进行平行类比就像搭建了一个知识的平行阶梯,学生一比较就能很快理解,最后再根据动能定理就能求在实际位置最低点要给小球的初速度大小是多少.

3 分段搭建阶梯,将难点化整为零

难点的形成,不仅表现在新知识和学生的原认知结构脱节时,还可以表现为新概念集中,这时候设置阶梯就需要考虑如何分散难点,逐个解决.

例2 如图3所示,将一个粉笔头轻放在2 m/s的恒定速度运动的水平传送带上后,传送带上留下一条长度为4 m的划线;之后该传送带以大小为1 m/s2的加速度匀减速运动直到停止,求该粉笔头在传送带上能留下一条多长的划线?(g取10 m/s2)

分析 该题在一次班级模拟考试中得分率很低,在考后的调查中得知主要难在对物体相对运动的理解和划痕形成和相对运动之间的关系不明确.老师在这个地方可以分段搭建阶梯:(1)粉笔相对传送带静止之前,划线的形成是因为粉笔的平均速度小于传送带的速度,即Δx=v传t-0+v2t=4t=4 s,从而得出μ=0.05,所以滑动摩擦力能提供给 粉笔头的加速度为a粉=μg=0.5 m/s.(2)当传送带开始减速的时候粉笔头也开始减速,由于二者加速度不同,在这过程中也要出现相对运动,好多学生不知道这两个相对运动的大小怎么处理.老师在此要提醒学生粉笔头在痕迹上重划,在什么情况下痕迹会变长,什么情况下不变.可以作图来说明二者间的关系.由图4得传送带和粉笔头之间的相对滑动的距离Δx′=12(4-2)×2=2 m.(3)Δx和Δx′之间的关系.Δx是粉笔头相对传送带向后运动的距离,Δx′是粉笔头相对传送带向前运动的距离,又因为Δx′Δx,如图5所示,所以知道二者均停下时,划痕的长度仍然是4 m.

通过以上实例的具体分析和探讨,我们可以大体看到教学难点问题阶梯式处理方式在高中物理课堂教学中的运用过程.在讲解难点问题时老师搭建的阶梯能有效地克服学生学习中的困难,使他们易理解、易接受,使课堂教学得以顺利高效进行,保证了教学质量,同时让学生理解了难点问题的处理方法发现的喜悦,大大激发了学生学习的兴趣.