采用變式教學(xué)提高物理習(xí)題教學(xué)效率

陸紅娟

(南通師范高等?？茖W(xué)校 江蘇 南通 226100)

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采用變式教學(xué)提高物理習(xí)題教學(xué)效率

陸紅娟

(南通師范高等?？茖W(xué)校 江蘇 南通 226100)

習(xí)題教學(xué)的效果對(duì)物理教學(xué)效率起關(guān)鍵作用.習(xí)題教學(xué)中精選習(xí)題，針對(duì)學(xué)生錯(cuò)誤、錯(cuò)因按照一題多解、一題多問、一題多變、多題歸一等策略進(jìn)行變式教學(xué)，讓學(xué)生從不同角度、不同層次認(rèn)識(shí)、剖析物理情景，讓學(xué)生在“形同質(zhì)異”和“形異質(zhì)同”的變式中抓住本質(zhì)，達(dá)到融會(huì)貫通、提高教學(xué)效率的目的.

變式教學(xué) 提高 習(xí)題教學(xué) 效率

習(xí)題教學(xué)中，精選例題，根據(jù)學(xué)生做題反饋，發(fā)現(xiàn)學(xué)生典型錯(cuò)誤，分析錯(cuò)因，基于學(xué)生認(rèn)識(shí)水平和思維能力，找出可變之處，進(jìn)行變式教學(xué)，從而橫向聯(lián)系更多物理知識(shí)，縱向發(fā)展學(xué)生思維能力.變式教學(xué)可幫助學(xué)生多方面、多角度、多層次思考問題，幫助學(xué)生克服思維障礙，打破思維定式，培養(yǎng)思維靈活性和廣闊性.

1 習(xí)題教學(xué)變式教學(xué)模式

變式教學(xué)一般按一題多解、一題多問、一題多變、多題歸一4種策略，循序漸進(jìn)展開.在進(jìn)行習(xí)題變式教學(xué)時(shí)按照?qǐng)D1模式.

圖1 習(xí)題變式教學(xué)模式

2 變式教學(xué)步驟——以板塊模型為例

2.1 精選母題

根據(jù)學(xué)生存在的問題，設(shè)計(jì)合理教學(xué)目標(biāo)，并據(jù)此精選母題.在板塊模型中，對(duì)學(xué)生綜合分析能力要求較高，學(xué)生分析時(shí)往往缺乏明確思路，為此選擇一個(gè)涉及知識(shí)面廣、跨度大、綜合性強(qiáng)、有可變性的習(xí)題尤為重要.

圖2 例題題圖

(1)求物塊滑到Q點(diǎn)的速度大小；

(2)簡單分析判斷物塊在滑板上滑行過程中，滑板是否滑動(dòng)；

(3)為使物塊不從滑板上滑離，滑板至少多長？

本題考查圓周運(yùn)動(dòng)、碰撞、勻變速直線運(yùn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)模型，及動(dòng)能定理、動(dòng)量守恒定律、牛頓第二定律、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、摩擦力等，涉及面廣，要求學(xué)生基礎(chǔ)扎實(shí)和知識(shí)體系全面.

2.2 學(xué)生錯(cuò)因簡析

學(xué)生在解答本題時(shí)主要存在以下困難：第一,A滑上B后，對(duì)A和B受力分析，得出A，B系統(tǒng)動(dòng)量守恒；第二，A在B上滑動(dòng)的過程構(gòu)建為碰撞模型；第三，不少學(xué)生在計(jì)算滑板與水平面之間的摩擦力時(shí)，誤認(rèn)為正壓力等于mg；第四，很多學(xué)生對(duì)A，B系統(tǒng)用動(dòng)能定理不理解.學(xué)生出錯(cuò)主要原因：一是受力分析卡殼；二是不能理解和運(yùn)用力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系；三是不能判斷“板塊”模型中動(dòng)量是否守恒.

針對(duì)學(xué)生困難和錯(cuò)誤，有必要對(duì)A在B上滑動(dòng)的過程通過“形似質(zhì)異”和“形異質(zhì)同”的變式訓(xùn)練，加強(qiáng)受力分析，復(fù)習(xí)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，學(xué)會(huì)從不同角度分析同一物理問題，讓學(xué)生掌握“板塊模型”本質(zhì)，以不變應(yīng)萬變，提高物理習(xí)題教學(xué)效率.

2.3 變式訓(xùn)練4種重要策略

策略1：一題多解

一題多解要運(yùn)用多種知識(shí)解決問題，可以加深學(xué)生對(duì)概念、規(guī)律的理解，拓寬知識(shí)的廣度和深度.一題多解，學(xué)生從不同角度，多方面、多層次認(rèn)識(shí)同一個(gè)物理情景，分析、解決同一物理問題，很好地啟發(fā)學(xué)生思維，鍛煉學(xué)生思維的靈活性，讓學(xué)生能根據(jù)題目給出的已知條件，靈活地選擇解題切入點(diǎn)，有利于學(xué)生積累解題經(jīng)驗(yàn)，豐富解題方法，學(xué)會(huì)如何綜合運(yùn)用已有知識(shí)不斷提高解題能力.一題多解教學(xué)中，通過教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生對(duì)一道題提出多種解法，學(xué)生不滿足得出答案，而是追求獨(dú)特、快捷解法，有利于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維.本題有3種解法.一是以功能關(guān)系為主線；二是以力與運(yùn)動(dòng)為主線；三是以動(dòng)量定理、動(dòng)能定理為主線.

解法1：以功能關(guān)系為主線——力在空間上的積累

(1)物塊A從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的過程中，設(shè)在Q點(diǎn)時(shí)的速度大小為v1,由動(dòng)能定理有

得

(2)物塊與滑板間的滑動(dòng)摩擦力

f1=μ1mg=3μmg

滑板與水平面間的滑動(dòng)摩擦力

f2=μ2(m+m)g=2μmg

故物塊在滑板上滑行的過程中，滑板將向左滑動(dòng).

(3)對(duì)于物塊與滑板構(gòu)成的系統(tǒng)，f2=F，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，設(shè)二者的共同速度大小為v,有

設(shè)滑板的長度至少為L，物塊與滑板共速前滑板滑行的位移為L1，對(duì)于系統(tǒng)由動(dòng)能定理有

F(L+L1)-f1(L+L1)+f1L1-f2L1=

解得

解法2：以力與運(yùn)動(dòng)為主線——力的瞬時(shí)作用效果

第(1)、(2)問同解法1.

(3)以A為研究對(duì)象，設(shè)其加速度大小為a1,由牛頓第二定律得

F-f1=ma1a1=-μg

以B為研究對(duì)象，設(shè)其加速度大小為a2,由牛頓第二定律得

f1-f2=ma2a2=μg

經(jīng)過時(shí)間t，A和B共速時(shí)，A剛好滑到B的左側(cè)，物塊不從滑板上滑離，滑板的長度最小，有

v1+a1t=a2t

得

共同的速度

時(shí)間t內(nèi)物塊A的位移

時(shí)間t內(nèi)滑板B的位移

滑板長為

解法3：以動(dòng)量定理、動(dòng)能定理為主線——力在時(shí)間上的積累

第(1)、(2)問同解法1.

(3)以A為研究對(duì)象，由動(dòng)量定理得

(F-f1)t=mv-mv1

以B為研究對(duì)象，由動(dòng)量定理得

(f1-f2)t=mv

解得

計(jì)算滑板長度同解法1或解法2.

策略2：一題多問

一題多問是對(duì)同一個(gè)物理情景從不同角度來設(shè)問，可對(duì)物理情景進(jìn)行深度剖析，使學(xué)生看清物理問題的實(shí)質(zhì).在進(jìn)行一題多問時(shí)，不改變題目的條件和題設(shè)，在原題設(shè)問基礎(chǔ)上，從不同角度增加新問題，考查不同物理知識(shí).增加設(shè)問可以是為了降低解決原題中問題的難度，鋪設(shè)臺(tái)階，在解決原題問題基礎(chǔ)上細(xì)分問題，讓學(xué)生小步子前進(jìn)，分步實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，也可以是為了聯(lián)系更多的物理知識(shí)、物理思想方法.

目的1：幫助學(xué)生辨析概念.本題中為幫助學(xué)生正確理解接觸面處的正壓力與被支持物重力的關(guān)系，在受力分析，計(jì)算滑動(dòng)摩擦力時(shí)可設(shè)問：物塊與滑板接觸面正壓力是多大？滑板與地面接觸面正壓力是多少？正壓力一定等于重力嗎？

目的2：幫助學(xué)生提高審題技巧.本題可如下問：物塊從P到Q做什么運(yùn)動(dòng)？滿足什么規(guī)律？請(qǐng)畫出物塊在滑板上滑動(dòng)過程中，物塊、滑板的受力示意圖.物塊在滑板上滑動(dòng)過程中，物塊、滑板所受合力分別是多少？分別做什么運(yùn)動(dòng)？滿足什么物理規(guī)律？通過設(shè)問，引導(dǎo)學(xué)生分步思考，化解問題難度，幫助學(xué)生尋找、選擇題目所給已知條件，幫助學(xué)生把抽象的語言符號(hào)轉(zhuǎn)化為具體的物理情景.

目的3：培養(yǎng)學(xué)生思維的發(fā)散性和數(shù)學(xué)思維素養(yǎng).本題可設(shè)問：物塊做圓周運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力是多大？設(shè)物塊到Q點(diǎn)的時(shí)刻為零時(shí)刻，畫出物塊在滑板上滑動(dòng)后二者的圖像.A,B之間產(chǎn)生的熱量是多少？

目的4：培養(yǎng)學(xué)生融匯貫通的能力.本題可如下設(shè)問：若沒有水平向左的力F，滑板是否滑動(dòng)？若沒有水平向左的力F，系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒？若沒有水平向左的力F，第(3)問中滑板長度又該如何求解？若水平向左的力F作用于滑板，動(dòng)量是否守恒？力F作用于滑板與作用于物塊有何不同？

策略3:一題多變

一題多變是以典型例題為基礎(chǔ)，改變已知條件、設(shè)問、情境，讓學(xué)生解決“形同質(zhì)異”和“形異質(zhì)同”的物理問題，讓學(xué)生掌握物理規(guī)律和方法，體會(huì)物理思想.在變式中讓學(xué)生抓住物理問題的本質(zhì)，做到以不變應(yīng)萬變.

針對(duì)本題第(2)問中學(xué)生計(jì)算摩擦力、判斷物體能否運(yùn)動(dòng)不熟練的問題開展如下變式.

變式1：如圖3所示，水平面光滑，用水平恒力F拉物塊m，物塊m與滑板M之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，F(xiàn)多大二者才能保持相對(duì)靜止？

圖3 變式1題圖

變式2：如圖4所示，水平面光滑，用水平恒力F拉滑板M，物塊m與滑板M之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，F(xiàn)多大才能把滑板抽出？

圖4 變式2題圖

針對(duì)本題第(3)問中學(xué)生對(duì)力與運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、動(dòng)能定理、動(dòng)量守恒、動(dòng)量定理掌握不熟練的問題，也為了幫助學(xué)生構(gòu)建碰撞模型而開展如下變式.

變式3：如圖5所示，質(zhì)量為20 kg的平板小車的左端放有質(zhì)量為10 kg的小鐵塊，它與車之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5.開始時(shí)，車以速度6 m/s向左在光滑的水平面上運(yùn)動(dòng)，鐵塊以速度6 m/s向右運(yùn)動(dòng)，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程小鐵塊未從小車上掉出.(g=10 m/s2)求：

圖5 變式3題圖

(1) 小車與鐵塊共同運(yùn)動(dòng)的速度；

(2) 小車至少多長，鐵塊才不會(huì)從小車上掉下去；

(3)小鐵塊在平板小車上滑行的時(shí)間.

變式中物理情景“外形”和設(shè)問沒有變化，但是物理問題在不斷變化.通過變式訓(xùn)練可以啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生分析比較異同點(diǎn)，抓住問題實(shí)質(zhì)，加深對(duì)物理問題本質(zhì)特征的認(rèn)識(shí)，更深刻地理解所學(xué)物理知識(shí)，提升學(xué)生思維的深刻性，達(dá)到訓(xùn)練學(xué)生思維變通性的目的.

策略4：多題歸一

多題歸一是把形異質(zhì)同的習(xí)題歸類編組，通過比較、歸納、概括出同類問題的統(tǒng)一解法.多題歸一可以幫助學(xué)生更好地掌握物理的本質(zhì)，讓學(xué)生能夠看透物理的本質(zhì)，達(dá)到融會(huì)貫通的目的，減輕學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān).多題歸一可以培養(yǎng)學(xué)生思維深度，悟得物理方法.針對(duì)板塊模型，應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生歸納總結(jié)解決這類問題的一般策略.

1 陳恒．中學(xué)物理習(xí)題變式教學(xué)探究.物理教學(xué)，2011，33(10)：15，16

2 李永．物理習(xí)題教學(xué)的“反思”教學(xué).物理教學(xué)探討，2011，29(7)：22

陸紅娟(1979- )，女，講師，主要從事基礎(chǔ)物理教學(xué)與研究.

2016-05-21)