物理習題中的思維變通訓練
3月20日 儘管擺在我們面前的物理習題浩如煙海,模型花樣翻新,可謂五花八門,但其設計方法,大都採用變式,即依據提出的曲型(或理想化)模型交替變更提供材料的形式,設計新的模型,以顯示其物理本質。其目的在於幫助讀者擴大視野、加深理解、鞏固知識、增強思維變通性,進而促進創造性思維能力的發展。
學生在練習中遇到新模型時感到陌生棘手,其思維障礙在於不善於把貌離神合的新模型與典型進行比較,去認識和把握新、舊模型物理本質上的共性,從而望題興歎,無處下手。對此,教師應當通過組織有效的習題教學,幫助學生在形態各異的模型分析和對比中,抽象出共性,洞察共同的物理本質,從而跨越思維障礙,促進其創造性思維能力的發展,實現由知識到能力的質的飛躍。
譬如:在動量守恆定律的教學中,課本中的.典型模型多是以兩個相互作用的小球為例來展開討論的,但在設計試題時,卻在不改變系統物理本質——動量守恆適用的條件不變的前提下,把球魔術般地演變為各種形狀的物體。請看
例1 A、B兩小車質量都為m,它們靜止在光滑的水平軌道上,一質量為m的人先從A車跳到B車,而後又跳到A車,來回幾次手,人又跳回A車,則此時
A.A車和人的動量大小等於B車動量大小。
B.A車和人的速率小於B車速率。
C.在此過程中,兩車和人的總動量守恆。
D在此過程中,兩車和人的總動能守恆。
在這裏,習題所提供的模型與課本提出的典型小球相比,已面目全非。但我們若把題中A車與人視為甲球,把B車視為乙球后,就不難發現,人在兩車之間儘管來回幾次跳來跳去使人眼花繚亂,這不過是施行障眼法,藉以擾亂你的視線,干擾你的定勢思維。其物理本質是:人從兩車間跳來跳去仍等效於兩球的相互作用,仍未跳出動量守恆定律,照樣適用這一物理本質上的共性。一旦明確了這一點,學生的思維就立即變得開朗流暢,其結論顯而易見:A、B、C正確。
例2 質量為m的光滑斜面靜止在光滑的水平地面上,另一質量為m的滑快A以初速度V滑上斜面底端:
A.若能越過斜面,則它落地速度為V。
B.若B不能越過斜面,斜面速率小於V/2。
C.若A不能越過斜面,則它滑回到地面時速度與初速方向相反。
D.若A不能越過斜面,則它滑回到地面時,斜面速度為V。
對於此題,同樣地,我們仍可以把滑塊A和斜面B等效為兩個質量相等的彈性球相作用,它們遵從的物理規律(動量、能量守恆)仍不變,即二者在相互作用中不斷地傳遞着動量與動能,而系統總動量不變。由此,讀者很快即能得到答案:B、D。
可以説,變式的運用幾乎所有中學物理習題裏都得到體現。如在電磁感應教學中,關於楞次定律的應用習題,其母式(典型模型)是以條磁鐵與線圈的相互作用來展示其物理性質的。
例3 如附圖,閉合金屬圓物從高為h曲面頂端自由滾下,又沿另一面滾上,非勻強磁場沿水平方向,環平面與運動方向均垂直於磁場,環在運動過程中磨擦阻力不計,則:
A.環滾上的高度小於h。
B.環滾上的高度等於h。
C.運動過程中環人有感應電動勢,無感應電流。
D.運動過程中環內有感應電流。
上面例中,我們看不典型模型中的磁鐵與線圈了,可謂面目全非。但我們把它與典型模型加以比較,對其進行去偽(表面形狀)存真(物理本質)的分析,就不難看出其共同的物理屬性而顯示出其廬山真面目。在例3圓環從曲面自由滾下又沿另一曲面滾上的過程中,同樣等效於一條形磁鐵一端靠近或遠離線圈的情形。根據楞次定律,感應電流的磁場擇引起感應電流磁場變化的阻礙作用。當它滾至最低點時的速度必小於沒有磁場時的速度;而在上升中同樣受到阻礙作用,因而回升高度h′必小於h(若從能的轉化與守恆定律考慮,其結果的產生更簡捷,即mgh=mgh′+Q,所以h>h′)故正確答案是A、D。
限於篇幅,僅舉以上幾例。
通過上述例析,我們可以得到這樣一個解析通過變式的物理習題方法,都就是:反變式過程(從典型到一般)之道而行,從一般的模型中去發現、分析、對比,從中抽象與已知的典型模型所具有的共性——物理本質,然後選擇反映這種物理本質的物理知識(概念、規律、理論等)進行解答。從這種“分析、對比、選擇、解”答過程中去加深對所學物理知識的進一步理解和掌握,從而得到思維變通性的訓練,進而促進創造性思維能力的發展。
-
校學生會宣傳部工作總結通用8篇
總結是對取得的成績、存在的問題及得到的經驗和教訓等方面情況進行評價與描述的一種書面材料,他能夠提升我們的書面表達能力,不如我們來制定一份總結吧。那麼如何把總結寫出新花樣呢?下面是小編整理的校學生會宣傳部工作總結,歡迎閲讀與收藏。校學生會宣傳部工作總...
-
韓愈《馬説》優秀的教學設計(精選11篇)
作為一名為他人授業解惑的教育工作者,通常需要準備好一份教學設計,藉助教學設計可以更好地組織教學活動。教學設計應該怎麼寫才好呢?下面是小編整理的韓愈《馬説》優秀的教學設計,希望對大家有所幫助。韓愈《馬説》優秀的教學設計篇1教學目的1.理解短文《馬説》所...
-
2023全國各省大學聯考查分時間
每年全國大學聯考成績公佈的時候,大家的心情會特別的激動,那麼,各省大學聯考查分時間一般什麼時候出?下面是小編為大家精心整理的2023全國各省大學聯考查分時間,希望大家能夠喜歡。2023全國各省大學聯考查分時間四川:預計6月23日公佈各批次錄取控制分數線和考生成績。7月初至8月中旬...
-
《一個蘋果》讀後感
當看完一本著作後,想必你有不少可以分享的東西,現在就讓我們寫一篇走心的讀後感吧。千萬不能認為讀後感隨便應付就可以,下面是小編收集整理的《一個蘋果》讀後感,僅供參考,希望能夠幫助到大家。《一個蘋果》讀後感1今天,我讀了《一個蘋果》這篇課文。文章記述了革命...