依托物理生活化的“一式多變”解題思考

蘇明澤

【摘 要】本文從物理生活化“蹦極游戲”場景出發(fā)改編習(xí)題，打破學(xué)生的思維定式，利用整體-分段思維訓(xùn)練學(xué)生的解題思路，培養(yǎng)學(xué)生深度思維的習(xí)慣;借助圖像分析由淺入深提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng);運用“一式多變”巧解物理運動學(xué)題型，訓(xùn)練學(xué)生的發(fā)散思維。

【關(guān)鍵詞】物理生活化;蹦極游戲;分段思維;物理教學(xué);解題技巧

物理教學(xué)與生活的深度結(jié)合在新課程標準已有明確的闡述。教師無論在新授課的導(dǎo)入過程中還是在復(fù)習(xí)課的改編習(xí)題過程中，都應(yīng)盡可能依托生活化的場景，打破學(xué)生的思維定式，激發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)的興趣，這樣很具有帶入感而且符合中學(xué)生的認知特點。分析和講解時，應(yīng)借助圖像分析物理全過程的分段思維，將物理學(xué)的基礎(chǔ)知識與基本技能融入處理生活中的實際問題，從而促進學(xué)生的核心素養(yǎng)發(fā)展。只有這樣，物理教學(xué)與生活教育才能真正融合。

1? ?物理生活化場景——“蹦極游戲”

蹦極是近年來在青年人中逐漸流行起來的一項非常驚險刺激的戶外運動，是把人的踝關(guān)節(jié)與彈性繩的一端綁緊，讓人從幾十米高的塔頂、山崖頂跳下，從而讓人體驗“失重狀態(tài)”，反復(fù)多次直到最終停下。

2? ?依托生活化場景呈現(xiàn)物理問題

【變式1】圖1所示的情境是一種游戲，叫做蹦極。人從跳臺O點處縱身跳下，先后經(jīng)過A點、B點、C點。其中A點是彈性繩恰好繃緊的某一瞬間，C點是人到達的最低點，下列說法正確的是（）。

A.人從O點下落至C點的過程中，一直在增大。

B.人從O點下落至C點的過程中，先增大后減小。

C.人通過A點之前是加速運動;A點速度最大，A點之后減速，到達C點時減小為0。

D.人到C點時，他受到的合力為0。

變式設(shè)計意圖：本題考查的內(nèi)容是人教版八年級物理第八章《運動和力》的基本知識，是一道經(jīng)典的訓(xùn)練運動和力的關(guān)系的提高練習(xí)題。新課程標準要求，通過常見的生活事例或?qū)嶒灒亓私庵亓?、彈力和摩擦力，并且認識力的作用效果[1]。

解析：采用分段思維技巧，在O點，人所受自身重力和跳臺所給的支持力是一對平衡力，人處于靜止狀態(tài);在O～A的過程中，人由于受到空氣阻力和重力的作用，遠大于空氣阻力，所以合向下，與速度方向相同，此時加速下落;在A點時，下一時刻彈性繩逐漸被拉伸，拉力增大;在A—B的過程中，大于拉+空氣阻力，因此合仍然和速度的方向相同，繼續(xù)加速下落;到達B點時，彈性繩逐漸被拉伸，拉力增大到與重力相等=拉，此時速度獲得最大，即。在B—C的過程中，彈性繩繼續(xù)逐漸被拉伸，根據(jù)胡克定律可知，拉力持續(xù)增大。這時分析人的受力，所受豎直向下的重力小于豎直向上的拉和空氣阻力，由此可知合豎直向上，與速度方向相反，速度開始逐漸減小。在C點時，彈性繩達到最大伸長限度，拉最大，人受到的合=拉-，方向豎直向上，此時人的速度為0;下一時刻，人就開始向上做加速運動。根據(jù)上述分析不難得出正確答案是B選項。

利用八年級教材十一章《功和機械能》中的知識點也可以從題干出發(fā)設(shè)計出一道經(jīng)典題。如下題。

【變式2】圖1所示為生活中游樂場里的蹦極情境。人從高處O點跳下，先后經(jīng)過圖中的A點、B點、C點。試分析人在離開跳臺O點到最低點C點的運動情況，畫出人蹦極時運動的速度-時間圖像（忽略空氣阻力）。

變式設(shè)計意圖：本題考查的內(nèi)容雖然是機械運動和力的知識點，但《初中物理課程標準》中并未對速度-時間圖像的教學(xué)進行要求。筆者從一線物理教學(xué)課例中發(fā)現(xiàn)，圖像分析法極大地提高了解決物理問題的有效性，并且可以使抽象的物理過程可視化。為了尋找物理的客觀規(guī)律，通常利用圖像法將復(fù)雜問題簡單化。因此可以以速度-時間圖像的教學(xué)為契機，幫助學(xué)生形成前概念[2]。

解析：在O點，人處于靜止狀態(tài)，速度為0，所以-圖中O點為原點0;在O～A的過程中，加速下落，圖像呈緩慢上升;在A～B的過程中，大于拉，因此合仍然和速度的方向相同，繼續(xù)加速下落，圖像呈陡增上升;到達B點時，彈性繩逐漸被拉伸，此時速度最大，為，圖像達到峰值。在B—C的過程中，拉持續(xù)增大，這時人受到的小于拉+。由于合豎直向上，與速度方向相反，故速度開始逐漸減小，-圖中圖像陡降，但仍然在時間軸的上方。在到達C點時，彈性繩達到最大限度，拉最大，人受到的合=拉-，方向豎直向上，此時人的速度為0，-圖中圖像與時間軸相交。下一時刻人就開始向上做加速運動，在忽略空氣阻力的情況下，依次經(jīng)過B點、A點、O點，做往復(fù)運動。根據(jù)上述分析和圖2，可以做出蹦極時人運動的-圖像，如圖3所示。

總之，在同一場景下，教師可以從不同的知識點出發(fā)改編習(xí)題。這對教師出題能力的提升有一定的指導(dǎo)意義。在教學(xué)中，教師以學(xué)生為主體，引導(dǎo)學(xué)生對物理客觀規(guī)律先進行整體分析再進行分段思維，從一種模式的題型出發(fā)變換出多種題型，可以更加全面、系統(tǒng)、有效地夯實學(xué)生的基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生的思維習(xí)慣，訓(xùn)練學(xué)生的解題技巧，提高教學(xué)質(zhì)量[3]。借助圖像分析和分段思維解決此類問題，能使問題清晰，過程明了，能由淺入深地實現(xiàn)學(xué)生知識技能科學(xué)素養(yǎng)的提升[4]。

【參考文獻】

[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育物理課程標準（2011年版）[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.

[2]何崇榮，張黎.例談運動學(xué)圖像的妙用[J].物理通報，2017（12）.

[3]周剛.變式經(jīng)典例題提高教學(xué)質(zhì)量.中學(xué)物理教學(xué)參考[J].2013（10）.

[4]錢嘉.利用一題多解提升物理核心素養(yǎng)——以中考一蹦極考題為例[J].中學(xué)物理（初中版），2018.