淺談物理習(xí)題課中的探究式設(shè)計(jì)思路

【摘 要】本文就探究式教學(xué)在物理習(xí)題課中的實(shí)際應(yīng)用，談?wù)勛约旱木唧w設(shè)計(jì)思路。探究式習(xí)題課的設(shè)計(jì)從簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)情境出發(fā)，逐步引導(dǎo)學(xué)生分析情境較復(fù)雜的問(wèn)題，強(qiáng)調(diào)在具體過(guò)程中把握物理規(guī)律的應(yīng)用，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

【關(guān)鍵詞】探究式 設(shè)計(jì)思路 情境

【中圖分類號(hào)】G632 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674－4810（2012）02－0131－02

在物理教學(xué)中，經(jīng)常聽(tīng)到學(xué)生反映，聽(tīng)課時(shí)習(xí)題是弄懂了，但自己做題時(shí)又不會(huì)了。的確，物理這門課比較難學(xué)，對(duì)學(xué)生的能力要求也比較高。那么我們教師在物理習(xí)題課上又該如何進(jìn)行習(xí)題課的教學(xué)呢？下面我就自己的探究式設(shè)計(jì)思路，以皮帶傳送問(wèn)題說(shuō)說(shuō)探究法在習(xí)題課中的應(yīng)用設(shè)計(jì)思路。

一 情境設(shè)計(jì)，起點(diǎn)要低

習(xí)題課的設(shè)計(jì)應(yīng)從簡(jiǎn)單的情境著手，逐步引導(dǎo)學(xué)生探究物理規(guī)律的實(shí)際應(yīng)用。例如，在皮帶傳送問(wèn)題中，我設(shè)計(jì)的問(wèn)題是：如圖1所示，皮帶是水平的，當(dāng)皮帶始終不動(dòng)時(shí)，一個(gè)物體以一定的初速度V0向右滑上皮帶，皮帶長(zhǎng)為L(zhǎng)，物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因素為μ，試分析：（1）物體能滑到右端嗎？（2）若能滑到右端，物體此時(shí)的速度為多少？

設(shè)計(jì)中，皮帶不動(dòng)，就相當(dāng)于物體沿著粗糙水平面滑行一樣，轉(zhuǎn)化為最一般的牛頓運(yùn)動(dòng)定律問(wèn)題，絕大多數(shù)學(xué)生都會(huì)做。這樣的設(shè)計(jì)，把傳送帶問(wèn)題轉(zhuǎn)化為最簡(jiǎn)單的思路：以地面為參考系，應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題，使學(xué)生建立一個(gè)觀點(diǎn)：傳送帶問(wèn)題的解題思路就是一般的牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用。這樣設(shè)計(jì)有利于培養(yǎng)學(xué)生的信心，消除畏懼心理。

二 循序漸進(jìn)，注重方法

物理習(xí)題畢竟是要解決較為復(fù)雜的問(wèn)題，因此，從淺入手之后要逐步引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)探究較為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)情境，以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)際情境的聯(lián)想與分析能力。聯(lián)系上例我又設(shè)計(jì)了如下幾個(gè)問(wèn)題：

首先，讓學(xué)生思考：上例中，物體能到達(dá)右端并且滑落，那么若傳送帶以恒定的速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它還能從右端滑落嗎？

經(jīng)過(guò)探究討論，物體仍會(huì)從右端滑落。因?yàn)槲矬w對(duì)地的受力沒(méi)變，加速度就沒(méi)有改變，又因初速度和對(duì)地位移也是相同的，故滑到右端時(shí)仍然具有相同的速度而滑落。這樣的探究思路讓學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到皮帶傳送問(wèn)題要以地為參考系，不能受皮帶運(yùn)動(dòng)的干擾，認(rèn)清物體及皮帶實(shí)際對(duì)地運(yùn)動(dòng)的情境，進(jìn)一步應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律來(lái)解題。

其次，讓學(xué)生思考皮帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的情況類型：先從具體的例子出發(fā)（如圖2所示），水平傳送帶以2m/s的恒定速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，傳送帶長(zhǎng)AB＝20米，現(xiàn)在其左端將一工件輕輕放在上面，工件被帶動(dòng)，傳送到右端，已知工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦系數(shù)μ＝0.1，試求這工件經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間由傳送帶左端運(yùn)動(dòng)到右端。

通過(guò)分析使學(xué)生認(rèn)識(shí)到，物體被傳送帶帶動(dòng)時(shí)，達(dá)到和傳送帶速度相等的時(shí)刻后，與傳送帶間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而讓學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到傳送帶問(wèn)題中的過(guò)程性與過(guò)程的轉(zhuǎn)折點(diǎn)是達(dá)到速度相等的時(shí)刻，挖掘皮帶傳送問(wèn)題的隱含條件，進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)思維能力。

再讓學(xué)生思考：若傳送帶的速度逐漸增大，那么小工件到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度也會(huì)一直增大嗎？若不能，它到達(dá)最右端時(shí)的最大速度會(huì)是多少？再經(jīng)過(guò)探究思考，可以知道：工件一直加速運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度達(dá)到最大值，盡管皮帶的速度仍在增大工件的速度也不可能增加了。

通過(guò)上面的探究分析，使學(xué)生對(duì)傳送帶問(wèn)題有了較深入的理解和認(rèn)識(shí)，不僅僅認(rèn)識(shí)到傳送帶上的物體要以地為參考系，更認(rèn)識(shí)到運(yùn)動(dòng)過(guò)程的分析方法以及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，從而建立一種理性的科學(xué)思維方式。

三 變式探究，舉一反三

當(dāng)學(xué)生建立一種模式解題思路后，教師應(yīng)進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行變式探究，以培養(yǎng)學(xué)生對(duì)此類問(wèn)題的靈活應(yīng)用解題能力。此后我又設(shè)計(jì)了以下問(wèn)題讓學(xué)生探究思考。

如圖3所示，傳送帶與地面傾角θ＝37°，AB長(zhǎng)為16米，傳送帶以10米/秒的恒定速度勻速運(yùn)動(dòng)。在傳送帶上端A無(wú)初速地釋放一個(gè)質(zhì)量為0.5千克的物體，它與傳送帶之間的動(dòng)摩擦系數(shù)為μ＝0.5，求：（1）物體從A運(yùn)動(dòng)到B所需時(shí)間，（2）物體從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中，摩擦力對(duì)物體所做的功（g＝10m/s2）。

該題的設(shè)計(jì)思路從水平的傳送帶問(wèn)題轉(zhuǎn)到對(duì)傾斜的傳送問(wèn)題的探討，解題思路是相同的，同樣是要考慮物體達(dá)到與皮帶的速度相同時(shí)為轉(zhuǎn)折點(diǎn)，分析前后的受力變化與對(duì)地運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，從而應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解。

如圖4所示的傳送皮帶，其水平部分ab＝2米，bc＝4米，bc與水平面的夾角α＝37°，一小物體A與傳送皮帶間的動(dòng)摩擦系數(shù)μ＝0.25，皮帶沿圖示方向運(yùn)動(dòng)，速率為2m/s。若把物體A輕輕放到a點(diǎn)處，它將被皮帶送到c點(diǎn)，且物體A一直沒(méi)有脫離皮帶。求物體A從a點(diǎn)被傳送到c點(diǎn)所用的時(shí)間。

該題的設(shè)計(jì)思路是將水平傳送帶問(wèn)題與傾斜傳送帶問(wèn)題結(jié)合在一起，進(jìn)一步鞏固對(duì)傳送問(wèn)題的分析，從而使學(xué)生較為深刻地領(lǐng)會(huì)此類問(wèn)題的解題方法。

四 及時(shí)鞏固，激發(fā)思維

習(xí)題課后，要及時(shí)鞏固，才能讓學(xué)生形成持續(xù)的思維能力，因此課后鞏固必不可少。為此對(duì)課后的習(xí)題選擇要有針對(duì)性與延續(xù)性，這樣才能讓課堂教學(xué)效果得到延續(xù)與鞏固。我設(shè)計(jì)的課后鞏固習(xí)題是：

（1）如圖5所示，繃緊的傳送帶與水平面的夾角θ＝30°，皮帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，始終保持ν0＝2m/s的速率運(yùn)行。現(xiàn)把一質(zhì)量為m＝10kg的工件（可看為質(zhì)點(diǎn)）輕輕放在皮帶的底端，經(jīng)時(shí)間1.9s后，工件被傳送到h＝1.5米的高處，取g＝10 m/s2。求：工件與皮帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)。

（2）如圖6所示，水平傳送帶水平段長(zhǎng)L＝6米，兩皮帶輪半徑均為R＝0.1米，距地面高H＝5米，在與傳送帶等高的光滑水平臺(tái)上一小物塊以ν0＝5m/s的初速度滑上傳送帶，物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦系數(shù)μ＝0.2，取g＝10m/s，設(shè)皮帶輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的速度為v′，物體作平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移為s，以不同的v′值重復(fù)上述過(guò)程，得一組對(duì)應(yīng)的v′，s值。由于皮帶輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向不同，皮帶上部向右運(yùn)動(dòng)時(shí)用v′＞0，皮帶上部向左運(yùn)動(dòng)時(shí)用v′＜0表示，試正確畫(huà)出s－v′的關(guān)系圖線。

這兩道題的設(shè)計(jì)既有鞏固又有拓展的作用，題目的解題思路是相同的，但是運(yùn)動(dòng)情境有變化，這樣能夠讓學(xué)生去探究、概括，拓寬學(xué)生的思維空間，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的解題能力。

五 課堂再探討，升華思維

學(xué)生的解題能力與思維方式不是僅靠一堂課就能提高的，為此要讓學(xué)生在第二節(jié)板書(shū)課后鞏固練習(xí)。通過(guò)學(xué)生對(duì)課后習(xí)題的板書(shū)探究，大家在一起分析、思考，探究解題之思路，這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)才是完整的。

總之，探究性習(xí)題課要由淺入深，循序漸進(jìn)，再通過(guò)變式探究，從而使學(xué)生在探究過(guò)程中形成科學(xué)的思維方式，提高解題能力。而學(xué)生在探究的過(guò)程中，要充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，學(xué)習(xí)熱情高、主動(dòng)性強(qiáng)，始終精神飽滿地學(xué)習(xí)，克服了畏懼心理。這樣做，或許要花費(fèi)較多的時(shí)間，但能夠讓學(xué)生在解決一類問(wèn)題后能觸類旁通也是值得的。這樣做，才能更好地開(kāi)發(fā)學(xué)生的潛能、發(fā)展學(xué)生的個(gè)性。

〔責(zé)任編輯：龐遠(yuǎn)燕〕