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高中物理教学中的反刍式教学法

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反刍俗称倒嚼,是指哺乳纲偶蹄目的部份草食性动物进食时,一段时间以后将半消化的食物返回嘴里再次咀嚼。动物在反刍的同时既能把有害的食物吐出来又能充分搅拌消化。

高中物理教学中由于学生已有的知识能力的不足,使得教学目标很多时候不能一步到位,这种情况下如果教师一味拔苗助长、急于求成,这样做的结果就会增加教学难度、加重学生负担,使得学生觉得物理越发难学,对激发学生学习物理的兴趣和实现高效课堂非常不利。反之这时如果适时把部分知识点难度降低、点到为止,在学生的相关知识和能力到位时再进行反刍式教学,使知识、能力逐级递进、螺旋上升,制定阶段性目标,定能大大降低学习的难度,提高教学效率,真正实现高效课堂。

接下来笔者结合多年的教学实践谈谈在高中物理中所进行的反刍式教学。

一、反刍能够顺应学生思维加强对知识点理解

加速度教学中,结合加速度的定义和矢量的运算,学生能够算出加速度,但是不能理解为什么加速度有方向是矢量?方向的物理意义是什么?更不能理解为什么加速度方向与速度方向相同为加速运动,相反为减速运动?部分学生甚至会认为是教师人为的规定。这显然与问题的实质相去甚远。问题的解决安排在学了牛顿第二定律后,这时再把刚才的问题呈现在学生面前,这时学生建立了加速度的方向和力的方向间的关系自然能够去理解加速度为什么是矢量及其方向的意义,加速度与速度方向相同即力与速度方向相同,该力对运动起促进作用所以加速,反之则减速。也很自然能理解了这不是人为规定。

在摩擦力的新授课教学中,根据静摩擦力与相对运动趋势方向相反判断静摩擦力方向和理解摩擦力可以是物体运动的动力对学生有一定的难度,这时只需列举简单的例子让学生应用,练习安排不能难度很大,否则费时费力。等学生学了牛顿第二定律后:

安排类似例题:如图在F作用下,A和B一起加速前进。在运用整体法和隔离法运用牛顿第二定律讲解可以得到A受到向右的静摩擦力作用。这时可以适时安排反刍前面知识:如果A不受静摩擦力,A将向左相对落后于B(即相对运动趋势方向),A所受的静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反,同时该摩擦力也是A加速的动力。

二、反刍能够对知识进行深入探究、补充和完善

关于重力加速度的教学中,有些教师通常会告诉学生重力加速度与高度和纬度的关系,要求学生进行机械性的记忆。笔者认为这样安排不如干脆不提,在学习了万有引力后,讲解重力与万有引力的关系时再引导学生自行总结重力加速度与高度和纬度的关系。

电动势的教学中电动势的定义为把每库仑的正电荷在电源内从负极移送到正极非静电力所做的功,但是对于非静电力是怎样做功?能量又是如何转化的?学生是一头雾水。这个问题在学生学习了磁场和电磁感应后教师可以带领学生进行反刍学习深入研究。

例如可以利用以下模型理解该问题。如图所示,在空间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B,在磁场中有一长为L、内壁光滑且绝缘的细筒MN水平放置,筒的底部有一质量为m、带电荷量为+q的小球,现使细筒MN沿垂直磁场的方向水平向右以速度v1匀速运动,设小球带电荷量不变.试分析小球的运动及能量的转化情况。

由于小球水平方向匀速运动,小球受到与v1垂直的洛伦兹力恒力F1作用,当小球从N运动至M,力F1做功为Bqv1L,移送单位电荷做功为Bv1L,该结果与电磁感应部分的动生电动势建立关系。所以该电源的非静电力由F1充当。从能量的角度来看,由于沿NM方向速度v2的存在,所以产生洛伦兹力F2的作用,又由于v1匀速,所以管给球弹力FN的作用,对于球,应该是洛伦兹力分力F1做正功和另一分力F2做负功,又因为洛伦兹力不做功所以两功代数和为零,又由于水平方向匀速运动FN和F2做功代数和为零,所以FN做功等于F1做功,再分析绝缘管,要维持v1的不变,管必须受到外力F的作用,且F=FN,F所做功也对于力F1做功为Bqv1L,所以综上是外力F做功消耗外界能量转化为电势能。

三、反刍能够对知识进行再创造,培养创造性思维

磁场部分的应用中有磁流体发电机和电磁流量计,如图所示是磁流体发电机模型:匀强磁场磁感强度为B,平行金属板a、b相距为d,将一束等离子体以速度v垂直喷射入磁场,便会在a、b两金属板间产生电压,外电路负载R中就能获得电流.求稳定时,发电机的电动势。

在磁场部分是这样进行分析的:

正负电荷进入磁场后受洛伦兹力作用分别向b、a板偏转,使得b板和a板聚集了正负电荷,在板间形成电场,从而使得电荷又受与洛伦兹力反向的电场力作用,当电场力与洛伦兹力平衡时两板即形成稳定的电势差:

在学习了电磁感应以后可以对该部分内容进行反刍发展,首先引导学生思考表达式中Bdv的组合,学生自然会想到与动生电动势BLv形式,这时教师可以引导学生建立两者之间的关系,电磁流量计和磁流体发电机可以分别看作液体和气体导体切割磁感线产生的动生电动势,另一方面也可以从微观上理解导体棒上动生电动势的产生。

综上列举了部分高中物理教学中的部分反刍式教学案例,在反刍教学的过程中,能够对自己的思维过程、思维结果进行再认识、检验、升华过程,反刍具有探究性、自主性、发展性和创造性,在反刍的过程中,引导学生自主建立新旧知识的联系、探究其中的规律、对旧知识和经验进行创造性重组和发展,锻炼了学生的自主学习的能力、理性思维能力和创造力。

(作者单位:江苏省木渎高级中学)