物理復(fù)習(xí)教學(xué)的邏輯化處理策略初探

【摘 要】 新課程背景下，高中物理復(fù)習(xí)教學(xué)的設(shè)計一直是廣大教師關(guān)注的熱點問題。以“萬有引力與航天”復(fù)習(xí)課的設(shè)計為例，從理清混淆知識、理解重點知識和拓展相關(guān)知識等方面展示復(fù)習(xí)教學(xué)設(shè)計有序化的邏輯處理策略。

【關(guān)鍵詞】 復(fù)習(xí)教學(xué)；邏輯化處理；有序化

【中圖分類號】 G63.24 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】 A 【文章編號】 2095-3089（2017）13-0-01

物理復(fù)習(xí)是幫助學(xué)生鞏固知識、發(fā)展能力、培養(yǎng)情感的一種重要的教學(xué)形式，是物理教學(xué)的重要組成部分。由于長期以來受應(yīng)試教育的影響，不少教師只是簡單的大量練題，缺乏整體規(guī)劃和邏輯化處理的意識，教學(xué)的效果不太理想。教學(xué)邏輯的有序化就是整合相關(guān)知識和規(guī)律，使教學(xué)流程具有合情合理的連貫性和邏輯性。將一節(jié)課的教學(xué)邏輯層次進行有序化的設(shè)計，應(yīng)該尊重學(xué)生的學(xué)歷過程重演知識的發(fā)生，按照循序漸進的原則進行整體規(guī)劃。

高中物理“萬有引力與航天”一章是牛頓力學(xué)結(jié)合曲線運動知識在天體運動中的應(yīng)用，這部分知識也是歷年高考的重點內(nèi)容。以高三學(xué)生一輪復(fù)習(xí)為起點，考慮到這部分知識的地位和特點，也為了實現(xiàn)復(fù)習(xí)課的高效性，本復(fù)習(xí)課采用如圖1所示的邏輯化處理順序：

設(shè)計意圖：這樣的邏輯順序，是建立在學(xué)生實際認(rèn)知水平的基礎(chǔ)上，把全章涉及“基本知識”的混淆點先行清理透徹，然后應(yīng)用基本規(guī)律，再逐漸拓展到幾類相關(guān)的典型問題。通過這種邏輯化的處理，可以根據(jù)知識點的難易程度將知識的應(yīng)用逐層遞進、步步深入。

一、理清容易混淆的基本問題

問題一：探測星球的平均密度

例1：假設(shè)一艘宇宙飛船在一個不知名的行星表面附近飛行，宇航員手頭只有一只秒表，能否測出該行星的平均密度？

設(shè)計意圖：此例題旨在區(qū)分“貼地衛(wèi)星”和“高空衛(wèi)星”。通過解答這個題目中，可以使學(xué)生鞏固相關(guān)的知識點：飛船必須是繞星球表面附近飛行，這樣飛船的軌道半徑才等于星球的半徑；若認(rèn)為只要飛船繞星球飛行，測出運行周期就可算出行星的密度，就是錯誤的。

問題二：人造衛(wèi)星的發(fā)射速度與運行速度的區(qū)別

例2：衛(wèi)星的發(fā)射速度都小于第一宇宙速度7.9km/s嗎？衛(wèi)星的運行速度都大于第一宇宙速度7.9km/s嗎？衛(wèi)星的瞬時速度可以大于第一宇宙速度7.9km/s嗎？

設(shè)計意圖：此例題的設(shè)置除了讓學(xué)生能夠區(qū)分“發(fā)射速度”與“運行速度”，也要知道發(fā)射衛(wèi)星后衛(wèi)星的軌道是橢圓（“貼地衛(wèi)星”是特例），穩(wěn)定運行的衛(wèi)星軌道是圓，還要清楚橢圓上的衛(wèi)星在近地點的速度是有可能大于第一宇宙速度的。

問題三：同步衛(wèi)星、近地衛(wèi)星及赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體

例3：如果A物理為“靜止”于赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體，B物體為赤道上空的近地衛(wèi)星，C物體為地球的同步衛(wèi)星，試比較三個物體的線速度及向心加速度的大小。

設(shè)計意圖：此例題旨在區(qū)分“同步衛(wèi)星”、“近地衛(wèi)星”及“赤道上隨地球自轉(zhuǎn)的物體”。通過設(shè)問應(yīng)該讓學(xué)生明確，同步衛(wèi)星和近地衛(wèi)星做勻速圓周運動的向心力完全由萬有引力提供，而地面上的物體隨地球自轉(zhuǎn)的向心力是萬有引力的一個分力，這是容易混淆的問題。

問題四：航天器的變軌問題

例4：如圖2所示，在發(fā)射地球同步衛(wèi)星的過程中，衛(wèi)星首先進入橢圓軌道I，然后在Q點通過發(fā)動機點火實施變軌，讓衛(wèi)星進入地球同步軌道Ⅱ，則下列說法正確的是（ ）

A.衛(wèi)星在同步軌道Ⅱ上的運行速度小于在軌道I上Q點的速度

B.衛(wèi)星在同步軌道Ⅱ上的運行速度大于在軌道I上Q點的速度

C.衛(wèi)星在同步軌道Ⅱ上的加速度小于在軌道I上Q點的加速度

D.衛(wèi)星在同步軌道Ⅱ上的加速度等于在軌道I上Q點的加速度

設(shè)計意圖：此例題旨在區(qū)分衛(wèi)星圓軌道和橢圓軌道。通過此例的探討讓學(xué)生明白：在發(fā)射高軌道衛(wèi)星和航天器（如同步衛(wèi)星、“神舟”飛船與天宮一號的對接等）時，首先要將它們發(fā)射到離地面較近的軌道上運行，然后通過發(fā)動機點火實施多次變軌，才能將其送入預(yù)定軌道，在變軌過程中一些物理量會發(fā)生變化。

二、理解萬有引力的作用效果

例5：某星球可視為球體，其自轉(zhuǎn)周期為T，在它的兩極上，用彈簧秤稱得某物體的重力為P，在它的赤道上，用彈簧秤稱得該物體的重力為0.6P，該星球的平均密度是多少？

設(shè)計意圖：此例題的設(shè)置旨在幫助學(xué)生進一步理解萬有引力的作用效果。由于地球上的物體隨地球自轉(zhuǎn)時，引力產(chǎn)生的一個效果是提供物體的向心力f，方向指向地軸與緯度平面的交點，即軌道圓心；萬有引力產(chǎn)生的另一個效果是物體的重力mg，豎直向下。在兩極處，物體的萬有引力全部提供為重力。在赤道處，萬有引力分解為兩重力和向心力，因為地球自轉(zhuǎn)角速度很小，向心力非常小，所以在一般情況下進行計算時認(rèn)為重力等于萬有引力。

三、理解雙星問題和三星問題

例6：雙星系統(tǒng)在銀河系中很普遍，利用雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的運動特征可推算出它們的總質(zhì)量。已知某雙星系統(tǒng)中兩顆恒星圍繞它們連線上的某一固定點分別做勻速圓周運動，周期均為T，兩顆恒星之間的距離為r，試推算這個雙星系統(tǒng)的總質(zhì)量。

設(shè)計意圖：此例題的設(shè)置旨在幫助學(xué)生理解“雙星模型”的基本特征，掌握“雙星問題”的基本處理手段。

例7：已觀測到穩(wěn)定的三星系統(tǒng)存在兩種基本的構(gòu)成形式：一種是三顆星位于同一直線上，兩顆星圍繞中央星在同一半徑為R的圓軌道上運行；另一種形式是三顆星位于等邊三角形的三個頂點上，并沿外接于等邊三角形的圓軌道運行。設(shè)每個星體的質(zhì)量均為m。

（1）試求第一種形式下，星體運動的線速度和周期；

（2）假設(shè)兩種形式星體的運動周期相同，第二種形式下星體之間的距離應(yīng)為多少？

設(shè)計意圖：設(shè)置該例題的目的是在理解基本“雙星問題”的基礎(chǔ)上，應(yīng)用萬有引力定律進一步解決實際的“三星問題”。

四、見識天體周期性相對運動

例8：科學(xué)家在地球軌道外側(cè)發(fā)現(xiàn)了一顆繞太陽運行的小行星，經(jīng)過觀測該小行星每隔t時間與地球相遇一次，已知地球繞太陽公轉(zhuǎn)半徑是R，周期是T，設(shè)地球和小行星都是圓軌道，求小行星距太陽的距離。

設(shè)計意圖：通過該例題可以讓學(xué)生見識“衛(wèi)星追趕問題”，此題解答的關(guān)鍵是弄清“小行星每隔t時間與地球相遇一次”的確切含義，即每過t時間地球比小行星多轉(zhuǎn)一周。

五、與地理知識相關(guān)聯(lián)的問題

例9：赤道上空的某一顆同步衛(wèi)星定點位置與東經(jīng)98°的經(jīng)線在同一平面內(nèi)，若把嘉峪關(guān)處的經(jīng)度和緯度近似采取東經(jīng)98°和北緯40°，已知地球半徑R，地球自轉(zhuǎn)周期T，地球表面重力加速度g和光速c，求該衛(wèi)星發(fā)出的微波信號傳到嘉峪關(guān)處接收站所需的時間。

設(shè)計意圖：設(shè)置此題的目的是讓學(xué)生見識天體運動與地理知識相結(jié)合的綜合性問題，解答的關(guān)鍵是能畫出嘉峪關(guān)、地心、衛(wèi)星三個位置之間的關(guān)系圖，再由幾何知識求解。在解答的過程中還要能夠熟練利用物理和地理、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識。

上述呈現(xiàn)的復(fù)習(xí)課邏輯化處理策略，不是概括羅列知識點，而是提出一些創(chuàng)設(shè)性的問題，把問題作為教學(xué)的出發(fā)點，順應(yīng)了學(xué)生的心理需要，從而避免了學(xué)生的漫不經(jīng)心，體現(xiàn)了學(xué)生的主體地位。教學(xué)中變“講練講”為“練講練”，這需要教師進行有針對性的設(shè)計、對題目精心選編，課堂中逐次遞進，讓學(xué)生的邏輯思維能力得到訓(xùn)練和提升。

參考文獻(xiàn)：

王祥東：實驗教學(xué)的邏輯化處理策略[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2016（10）：16-18

王安民：中學(xué)物理教學(xué)策略[M].重慶：重慶出版集團重慶出版社，2009（101-107）