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物理解题的又一个重要环节

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我国物理学家严济慈先生曾经说过:“做习题可以加深理解,融会贯通,锻炼思考问题和解决问题的能力。”但是,很多学生解题时,往往只满足于得到一个结果,而不作深层次的思考。虽然做了大量的题目,能力还是得不到相应的提高,甚至出现不升反降的现象。要摆脱这种状况,除了精选习题,注重分析求解过程之外,解题后的小结和反思也是一个非常重要的环节。

一道好的习题解完后,通常可以从以下几个方面进行反思、小结。

(1)结论表达:在做完习题后,要回过头看看解题的表达如何,文字是否简洁、流畅,因果分析是否一目了然、令人信服,数学表达式的字母、符号前后是否一致,物理意义是否明确、清楚,图示、图象是否规范,最后看看所得结论是否完整,要不要进一步讨论、说明。

例1 如图所示,木板A上放着铅块B,木板A平放在光滑水平桌面上,A长0.1m,B可视为质点,位于A 的左端,A、B的质量均为0.05kg,A、B间的动摩擦因数μ=0.03。若铅块开始在A的最左端时有向右的速度v0=0.4m/s。求铅块从木板的最左端开始运动到脱离木板所经历的时间(g取10m/s2)。

木板A作匀加速运动,质点B作匀减速运动,B的位移比A长0.1m。

(2)知识归纳:完成习题后再思考一下,本题求解涉及到哪些概念、规律,这道题目中它们有些什么联系,求解这道题主要运用了它们的哪些性质、特点,通过求解你对它们又有了什么新的认识、体会,通过这道题的求解是否达到了巩固掌握有关知识的目的,对这些知识是否又出现了含糊不清或者想不通的问题。

例2 如图,OACO为置于水平面内的光滑闭合金属导轨,O、C处分别接有短电阻丝(图中用粗线表示),R1=4Ω、R2=8Ω(其它部分电阻不计)。导轨OAC的形状满足方程 y=2sin(πx/3)(单位:m),磁感应强度B=0.2T的匀强磁场方向垂直于导轨平面,一足够长的金属棒在外力作用下以5m/s的速度匀速由O滑过C,求

①此过程中金属棒中感应电流的表达式;

②该过程中外力做的功。

金属棒切割磁感线,但切割长度L=y=2sin(πx/3) 按正弦规律在变化。

E=BLv=B2sin(πx/3)v

该物理过程是一个不稳定过程,电流在变化,外力也在变化,中学阶段只能从功能关系入手。但中学教材中只强调正弦式交流电的“电能”计算问题,涉及较多的是线圈在匀强磁场中转动切割磁感线的产生电流的情形。此题解完后,我们发现导体切割磁感线时,只要长度、速度和磁感应强度中的某个量按正弦规律变化产生的电流是正弦交流电时就可以从这个角度去思考。

对知识的归纳反思,能进一步同化知识,重建认知结构,提高知识的可迁移性。

(3)思维流程:做完习题后,可以进一步整理出解题的思维流程图,反思小结解题的思路,从而掌握解决同类问题的方法。

例3 一电阻R与光滑金属框架连接,竖直放置在垂直纸面向里的匀强磁场中,一金属导体棒ab紧贴框架(接触良好)自静止滑下,求棒下滑的最大速度?(除R外其它电阻不计,框架无限长)

其思维流程如下:

概括绘图后会发现,这是一种循环反馈思路,即从研究的目标对象“速度”出发,逐一依次研究其变化对电动势、电流、安培力、合力、加速度的影响,最后还回到对目标对象“速度”的影响,从而得出结论。这也常常是对多米诺骨牌式问题求解的基本思路和方法。

长期坚持这样的思维流程分析,无疑会优化学生的思维策略,提高学生的思维能力。

(4)回味关键:在回顾思维流程的过程中,还可以回味当时难以求解的原因。是没有找准解题的切入点、障碍点和陷阱,还是没有挖出问题的隐含条件,或者是没有能把问题准确地“翻译”成物理的和数学的语言,或者是没有能对问题恰当地简化,建立合适的模型,或者是没有寻求到简洁明快的方法、途径,进一步反思是怎样找通关节的。

例4 A球从离地面H高处自由落下,而同时正下方的B球在地面以初速度v0竖直上抛,则在下列情况下v0必须满足什么条件?

①在B球上升过程中两球相遇;

②在B球下降过程中两球相遇;

③两球不会相遇。

这些打通关节的策略不是一下子形成的,也不是老师一教就会的,要让学生通过习题解完后的小结和反思自己把它们领悟出来。

(5)迁移创新:以上四个方面是从认知策略、解题策略出发对问题的求解过程本身进行反思。但题后反思小结不能满足于此,还要进一步拓展思维,举一反三,迁移创新。习题完成后,可以做各种可能的变换、思考和探讨。如将习题中的已知量、未知量颠倒,做逆向变换;或从原来的已知条件设问,还能求解哪些目标,进行发散思考;或研究习题中有关物理量的地位作用,找出制约目标物理量的关键,进行聚敛思考等等。这样就能触类旁通,形成能力提高的增长点。

例5 一半径为R的光滑半圆柱固定,质量为M、m的两小球A、B(可视为质点)用轻质细绳连接绕过半圆柱,A、B处于过圆心O的直径所在平面上。如图,A、B由静止释放,则当B到达圆柱最高点C处时,B球速度大小是多少?

做好解题后的小结和反思,我们就能事半功倍,提高效率,走出题海;做好解题后的小结和反思,我们就不会出现学生越练成绩越下降的高原现象;做好解题后的小结和反思,我们就能从枯燥的练习中享受到成功的快乐,进一步提高学生的求知欲望。

参考书籍:

[1]皮连生《学与教的心理学》

[2]王溢然王亮《中学物理思维训练丛书》

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