物理之美与高效练习

物理之美与高效练习吴昌水（铜梁中学物理组）摘要：在新课改的大背景下，如何提高课堂和练习中的解题效率显得更加重要。 现在的高中学生科目多且难度大，这样在教学过程中总觉得时间少，不够用。在 物理的学习中，许多同学害怕解物理题，对物理题没有兴趣。其实物理的魅力， 它的内在美，它的科学美，使得物理问题的解决中体现一种创新美。这个物理 问题解决的创新美可以使学生对物理产生兴趣，喜欢上做物理题，激发学生 的创造性思维最终系统的发展学生的审美能力和创造能力，物理成绩的提高 就自然多了。关键词：新课改物理学之美 创新美高效练习 母题引言有一句话道出了高中理科各学科的特点：“物理难，化学繁，数学习题做 不完”，许多学生反映物理难学，不好理解，面对着一道道的物理题，就像是雾 中看花一样，总有不识庐山真面目之感，其实，物理题难不难在于你对该科学习 技巧的摸索和掌握，对如何学好物理，我说说自己的感受，希望能起到抛砖引玉 的作用。物理学科本该是一门充满兴趣的学科，这里有很多最简单的问题，这里也 有着物理学家最深邃的思考，那是一群充满智慧的人，所以学习物理应该是一个 很享受的过程。物理的魅力，首先是它的内在美，即物理的实验之美、逻辑推理 之美，这在伟大物理学家伽利略的“斜面实验”中得到淋漓尽致的体现；其次是 它的科学美，即物理的简单美、对称美、和谐美和发现美，通过对科学美的体验 让你体会到物理并不像你所认为的那样枯燥无味，物理本身其实就是其乐无穷 的；第三是它的应用美，即物理知识与实际相结合，让你体会到物理就在你的身 边，体现了物理学的真与善；最后是物理解题过程中的创新美，引导同学们在实 际的解题过程中培养自己的创造性思维，培养将美的思想应用于实际解题的能 力，最终形成与你自身的物理学习过程相伴始终的兴趣。在新课改的大背景下，如何提高上课、做题和练习的效率显得更加重要。 在物理的学习中，许多同学害怕解物理题，对物理题没有兴趣，其实物理问 题的解决中体现一种创新美。这个物理问题解决的创新美可以使学生对物理 产生兴趣，喜欢上做物理题，激发学生的创造性思维最终系统的发展学生的 审美能力和创造能力，物理成绩的提高就自然多了。处处是创造之地，天天是创造之时，人人是创造之人。创造心理学认为，在 审美活动中所获得的美感和对美的执着追求，常常成为人们创造性解决问题的动 力。“美感是智慧的品质”，我们对物理美的审美实践和对物理美的创造实践，最 终的目的就是要提升自身的美学修养，获得巨大的精神享受，从而学得更好，并 能自觉得按“美的规律”去创造。最终系统地发展自己的审美能力和创造力。物 理问题解决过程中应用物理美的创造力，从而体现其过程中的创新美。头脑风暴法头脑风暴法又称智力激励法，其核心就是无限制的自由联想和讨论，其目 的在于产生新观念或激发创新设想。联想是产生新观念的基本过程。在集体 讨论问题的过程中，每提出一个新的观念，都能引发他人的联想。相继产生一连串的新观念，产生连锁反应，形成新观念堆，为创造性地解决问题 提供了更多的可能性。集体讨论问题能激发人的热情，最大限度地发挥创 造性地思维能力。在有竞争意识情况下人的心理活动效率可大大增加。头 脑风暴法有一条原则，不得批评别人的发言，甚至不许有任何怀疑的表情、 动作、神色。这就能使每个人畅所欲言，提出大量的新观念。其实一个人也可以使用头脑风暴法处理问题。例如：一汽车刹车后做匀减速直线运动7秒后停止运动，且最后一秒前进了 2米。求汽车刹车时的初速度和刹车全程发生的位移多大？（1）、利用基本公式和平均速度公式求解：平均速度等于中间时刻的瞬时速度：v6 5=2m/sa=-4m/s2由基本公式：V =28m/sx=98m（2）、逆向思维和用推论求解：逆向初速度为0的匀加速直线运动：x1:x7=1:49x7=98m由平均速度公式：v0=28m/s（3）、逆向思维和用推论求解：逆向初速度为0的匀加速直线运动：x1:x2:x3:x4:=1:3:5:7:9:11:13:x=98m由平均速度公式：v=28m/s（4）、由平均速度、图象法和面积法：在速度图象中：最后一秒的位移与全程的位移是相似三角形的关系结合平均速度公式：最后一秒的位移为：2米 由相似三角形：全程的位移为：98米 v =28m/s头脑风暴法用于解题，即所谓“一题多解”是在条件和问题不变的情况下， 让学生多角度、多侧面地进行分析思考，探求不同的解题途径。一题多解的训练 是培养学生发散思维的一个好方法。它可以通过纵横发散，使知识串联，达到举 一反三、融会贯通的目的。在思维向某一方向发散的过程中，仍然需要集中思维 的配合，需要严谨的分析、合乎逻辑的推理，在发散的多种途径、多种方法中， 也需要通过比较判断，获得一种最简捷、最科学的方案与结果。所以，思维的发 散与集中犹如鸟之双翼，需要和谐配合，才能使学生的思维发展到新的水平。反 映了物理知识的和谐美，又体现了对简单美的追求，甚至创造出更多更好的方法 即体验了物理问题解决过程中的创新美。多题一解多题一解教学方法可以培养学生的创新思维以及训练学生的发散思维，使学 生对所学的内容更加感兴趣，感到高效、易学、切合实际，感到一切都是通过转 化成已经解决的问题来达到解决新问题的目的。其实学生学习过程中大量的时间 花在多题一解上，效果也并不理想。主因是不善于分析归纳，对各类问题没有形 成固定的解题方法；分析问题的水平不高，不能“异中求同”，抓不住问题的本 质。物理的魅力，就在于它的内在的和谐美，简单美、对称美、发现美和应用美。 物理解题过程中的创新美，引导同学们在实际的解题过程中培养自己的创造性思 维，培养将美的思想应用于实际解题的能力，例如关于机械能守恒方面的一下各题的解法就体现了多题一解，都用公式：“A E = A E ”进行求解。1、K小球沿光滑的斜轨道由静止开始滑下，并进入在竖直平面内的离心圆轨 道运动，如图所示，为保持小球能够通过离心轨道最高点而不落下来，求小球全 少应从多高处开始滑下？已知离心圆轨道半径为R，不计各处摩擦。2、一根轻质细杆的两端分别固定着两个质量均为m的小球A、B，O为光 滑水平轴，已知AO=L，BO=2L，使细杆由水平位置开始转动当B转到O点正 下方时，（1）A和B的线速度多大？（2）B对杆的拉力为多大？a To b3、一根细绳绕过光滑的定滑轮，两端分别系住质量为M和m的长方形物块，且Mm,开始时用手握住M，使系统处于如图示状态。求（1）当M由静止 释放下落h高时的速度（h远小于半绳长，绳与滑轮的质量不计）。（2）如果M 下降h刚好触地，那么m上升的总高度是多少？4、如图所示，一固定的三角形木块，其斜面的倾角0=30，另一边与地面 垂直，顶上有一定滑轮。一柔软的细线跨过定滑轮，两端分别与物块A和B连接， A的质量为4m，B的质量为m。开始时将B按在地面上不动，然后放开手，让A 沿斜面下滑而B上升。物块A与斜面间无摩擦。设当A沿斜面下滑S距离后，细 线突然断了。求物块B上升的最大高度H。经典题和母题经典题和母题在物理教学中有很重要的位置。题有无限多，但真正上能 算得上“题”的题目并不是太多，这些题才是把学生从题海中解放出来的关 键，否则当学生看到考试卷或高考考卷时总觉得平时做的那么多题没有用， 好像与考试无关，是徒劳。作为母题，要具备一定的开放性。“题”包万象就是 使母题成为多个知识点的汇聚处或多种思维方法的集合点。这样的题具备知识容 量大、解题方法多、突显物理思想方法的运用以及要求考生具有一定的创新意识 和创新能力等特点。找题的依据就是：“题”出问路、“题”藏玄机和“题”包万 象。真正发挥学生的主体作用，这对培养学生自学能力无疑有着决定性的意义， 加深印象，深化对相关知识的理解，并达到培养学生能力、促进学生思维发展的 目的，学生在做题后往往可以巩固和领悟各部分知识规律，提高分析和解决问题 的能力。例如：如图所示，质量M=20kg的物体从光滑曲面上口高度H=0.8m处释放，到达底端时水平进入水平传送带，七、传送带由一电动机驱动着匀速向左传动，速率为3m/s,Q Q已知物体与传送带间的动摩擦因数呻0.1,则(1)若两图皮带轮之间的距离是6m,物体冲上传送带后就移走光滑曲面，物体将从哪一边离开传送带？通过计算说明的结论。若皮带轮间的距离 足够大，MM滑上到离开传送带的整个过程中，由于M与传送带间的摩擦而产生了 多少热量？抛出此题，就是抛出了传送带上的物体这一重点题型。通过对物体的受力分 析，充分地启动学生进一步求知的内因。抛出此题，也就抛给了学生二大陷阱。其一是物体向右运动到与皮带向左的 速度大小相同时摩擦力会突变为零。其二是根据以往的思维定势，M与传送带间 的摩擦而产生的热量Q二fS ，其中S往往通过S =S -S而求得。从而将此似乎 相对相对相对 皮 物是非常正确的结论应用于此。抛出此题，也就抛出了“曲线运动、匀减速直线运动、匀加速直线运动、 匀速运动”多个运动模型，抛出了摩擦力、运动学、动能定理和能量守恒定律及 一对摩擦力做功等多个知识点和物理定理规律，抛出了受力分析，多过程分析、 功能角度分析等解答问题的基本物理思维和方法。从而提供了一个让学生尝试从 各个不同角度解决问题的机会。变题一题多变，意在挖掘例题的深度和广度，扩大习题的辐射面包括：(1) 新瓶装旧酒提高思维层次；将母题中皮带速度改为5m/s向左运动，传送带长度长为9米，则物体离开 传送带时的速度为多少？此过程中由于摩擦而产生的热量为多少？(2) 旧瓶装新酒一一拓宽思维广度如图所示，一质量M=20kg的物体从光滑曲面上H = 0.8m处释放，到达底端时 水平进入水平传送带，传送带由一电动机驱动着匀速转动，已知物体与传送带间的动摩擦因数为M =0.1(g=10m/s2),传送带长为6m。传送带与TP地面间的距离为h = 0.8m。若传送带向右匀速转动，速率为 1_O C5m/s，则物体将落于地面何处？(3) 新瓶装新酒一一开掘思维深度继续设计新颖别致的情景进行启发提问，有利于多角度、多层次地突出主题， 强化效果，进而开掘学生思维深度。TP如图所示，一质量M=20kg的物体从光滑曲面上H=一0.8m处释放，到达底端时水平进入水平传送带，传送带由J一电动机驱动着匀速转动，已知物体与传送带间的动摩擦 因数为M =0.1(g=10m/s2),传送带长为6m.。传送带与地面间的距离为h = 0.8m。 若传送带向右匀速转动，试讨论物体落地点与皮带速度之间的关系。 接下来还有“磨题”、“引题”和“生题”例如：引题通过“点题”、“变题”、“磨题”，通过不断地互动和生成，学生的认识不断 提高，体验不断加深，情感也不断升华。此时，教师要因势利导，引出新的问题， 引出有一定的思维难度和转折度的问题，让学生“耳目一新”而又“跃跃欲试， 激发学生研究和探索的欲望，也激发学生“翻身作主”自编子题的欲望，为课后 的“生题”打下铺垫。引题举偶：O疣3.如图所示，一质量M=20kg的小球从光.滑曲面上H=0.8m处释放，到达底端时水平了进入水平传送带，传送带由一电动机驱动着匀速转动，传送带向右传播，已知物体与传送带间的动摩擦因数为M =0.1(g=10m/s2),传送带长为6m.。在传送带的右端有一光滑圆周轨道，半径为 R=0.4m，问若能让小球不脱离圆周轨道，则皮带的速度应如何调控？此题有一个大陷阱，会给学生一个思维大转折。小球不脱离圆周轨道，并不 仅仅指小球做完整的圆周运动。若小球速度不太大，则冲不上1/4圆周处，小球 会做类似于单摆的运动，这种情况小球也没有脱离圆周轨道。为增加母题中物体所处的环境的复杂性，从而使问题更综合，同时也母题注 入新的知识和规律及解题思路和方法。如在空间加电场或磁场。学生作业举偶：如图所示，质量M=20kg的物体从光滑曲面上高度 H=0.8m处释放，到达底端时水平进入水平传送带，传送 % 二 带由一电动机驱动着匀速向左传动，速率为3m/s,已知 物体与传送带间的动摩擦因数 呻0.1,物体带电量为q=0.2C，整个空间存在 E=100N/C的方向水平向左的匀强电场，设光滑曲面和水平传送带均绝缘。问（1） 若两皮带轮之间的距离是6m,物体冲上传送带后就移走光滑曲面，物体将从哪 一边离开传送带？通过计算说明的结论。若皮带轮间的距离足够大，从M滑上到 离开传送带的整个过程中，由于M与传送带间的摩擦而产生了多少热量？物理学科是一门充满兴趣的学科，学习物理应该是一个很享受的过程。物 理的魅力，首先是它的内在美，即物理的实验之美、逻辑推理之美；其次是它的 科学美，即物理的简单美、对称美、和谐美和发现美；第三是它的应用美；最后 是物理解题过程中的创新美。在审美活动中所获得的美感和对美的执着追求，常 常成为人们创造性解决问题的动力。“美感是智慧的品质”，我们对物理美的审美 实践和对物理美的创造实践，最终的目的就是要提升自身的美学修养，获得巨大 的精神享受，从而学得更好，并能自觉得按“美的规律”去创造。最终系统地发 展自己的审美能力和创造力。物理问题解决过程中应用物理美的创造力，从而体 现其过程中的创新美。