高中物理必修课本中疑难点的解读示例

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高中物理必修的两本教材对步入高中阶段的学生而言，不仅是他们打开物理奥秘之门的钥匙，还是他们对生活环境生成理性思维、进行逻辑思维锻炼的一种途径。大部分有多年教学经验的教师，对教材重点知识的把握和难点知识的解析都有着自己独到的方法。

在高考风向标的指引下，教师不断改进教学方法，尝试更快更准的解题步骤，以便自己教的学生能在高考中拔得头筹。然而，当学生总是做错某一种题型的时候，除了分析错误的原因以及不断地改换题目去练习外，教师有没有去想过为什么学生会出现这种错误？当一个学生将他对题目的思路说出来的时候，除了判断他的正误，然后再展示教师自己的规范解法外，有没有想过应怎样按照学生的思路将题目进行下去？

或许，时间紧，任务重，统一的解法更方便快捷，而且反复的练习已经能够使学生规避错误。可教育的初衷是什么？教育的重点应是注重学生能力的培养，重情感，重过程，重学法，重创造。我们应该放慢脚步，进入学生的内心，想学生之所想，急学生之所急。

下面，笔者针对必修课本中的一些疑难知识，从变换解析角度、延伸知识梯度、深挖思想根源等方面来具体阐述自己的观点。

例1 如图所示，长为L、内壁光滑的直管与水平地面成30°角固定放置。将一质量为m的小球固定在管底，用一轻质光滑细线将小球与质量为M=km的小物块相连，小物块悬挂于管口。现将小球释放，求：（1）小物块下落过程中的加速度；（2）小球从管口抛出时的速度。

此题是2011年江苏省物理高考试题计算题的第二题，本题原有三小问，前两问比较基础，但实际上学生的错误率很高，且错误的解答方法基本相似。学生通常采用隔离法研究物体，当分析m受力时，将拉力当作Mg；分析M受力时，将拉力当作mgsin30°。其实这样的错误在学生平时的练习中就屡见不鲜，错误在于：如果将拉力理解为Mg或者mgsin30°，则一个物体将在合外力为零的状态下做匀速直线运动或静止，但题目中绳子另一端的物体却在做加速运动，两个结论相互矛盾。原因在于学生在分析物体受力时，没有养成受力分析与状态相结合的思考习惯。大多数教师在讲解时虽然也会特别强调这一点，并且反复叮嘱学生必须先假设绳子的拉力，然后再分别将其带入两个物体的牛顿定律表达式，利用加速度大小相等这一点联立求解。但为什么在高考时仍有大量的学生在此处出错呢？是教师强调得不够吗？显然不是。

请注意，此题已经是整张试卷的倒数第二题了，时间所剩不多，学生面临着是否要放弃最后两题而将前面的题目重新检查一下的选择。不妨假设一下，当人处在紧张的环境下面对陌生的事物时，我们会作出什么样的反应？答案肯定是从本能出发。是的，若非长期的习惯养成，仅靠短期的训练大部分学生是无法在特定状态下做到稳定发挥的，所以在高考中出现这样的结果也就不奇怪了。

高一是高中物理的开蒙阶段，其实这道题早已出现。在必修一“探究加速度与力、质量的关系”实验中，书上提供了两个实验案例。其中案例二就是我们经常在课堂上所做的演示实验。在实验中，主要通过平衡摩擦力将绳的拉力作为小车的合外力。为了方便测量绳子的拉力，又在M车>m重物的理想前提下，将绳子的拉力用重物的重力来代替。由于我们做此实验的目的在于推导出加速度与质量、合外力的关系。所以很多教师对于此细节的处理只是常规推导，并没有做过多强调。就算是最后的实验误差分析：“实际描点作图的图线尾端为什么会偏离理论图线”时，我们可能也只局限于对单题的研究而没有加以一定的重视。经过长时间的搁置后，当我们在高三再回顾此实验时，学生恐怕只记得三个物理量之间的正反比关系，以及绳子的拉力等于重物的重力了。

分析到此，有人可能会想：能不能不做这个案例实验？当然不行。我们不能因为可能导致的高错误率，就去规避错误的存在，想办法去突破误区才是传道、授业、解惑的初衷。笔者认为，我们可以通过传感装置获得验证牛顿第二定律的实验数据，然后由计算机绘图得出结论。等到后一阶段，在牛顿第二定律的应用中，再引入案例二这个实验。通过此实验绘出的图形与计算机绘图相比较，不断地改进实验方法，思考怎样使两次实验作图相接近。这样一来，学生在头次接触时就将“重物重力当作绳子的拉力”这一观点定位为错误的认识，便可在一开始就在学生心里留下深刻的印象，那么错误率势必会降低不少。

例2 一恒力F通过一定滑轮拉物体，沿光滑水平面前进了距离s。在运动过程中，F与水平方向保持θ角，求拉力所做的功。

该题是必修二“功”这一章节里面的常见题目。拉力F为恒力，物移已知，所以计算拉力做功，自然而然就会想到恒力做功的公式。学生出现的错误答案有两种：W=Fscosθ或W=Fs，前者是将物体的位移当作作用点的位移；后者是将作用点相对物体的位移，理解为以地面为参考系的宏观位移。正确的解法应该如下：

s2=s2+l2-2slcosα

l2=s2+s2-2s2cosθ

两式联立，得lcosα=s+cosθ

代入做功公式W=Flcosα

得W=Fs（1+cosθ）

一方面，教师通过此种解题方法，不但可以让学生了解恒力做功方程的普适性，同时也让学生对公式中的每个物理量的确切含义有了深刻的认识，所以此法虽繁琐，但是值得教师展示给学生。另一方面，也要考虑到解题的实效性，有必要向学生展示另一种解法，即根据等效性原则，将两根绳看作两个力同时作用于物体上，这样力的作用点就固定在物体上，则物体的位移就是作用点的位移，我们便可以直接列出表达式：W=Fs（1+cosθ）。

在教学过程中，教师切不可因为第一种方法比较复杂，而为了节省时间只将后一种方法教授给学生。因为学生面对任何题目时，首先想到的是能否满足基本公式，并且学生的错误全是基于对公式的理解不透彻。如果我们不加分析地直接提供第二种方法，则疑团将一直存于学生心中。长期积累会导致学生在以后的解题过程中，稍微遇到障碍，便开始质疑自己的方法，缺乏钻研的进取心。这样，书本概念无法在实练中被充分贯彻理解，学生做题时更是茫茫然而找不着方向，实在是得不偿失。

例3 一圆盘绕轴匀速转动，物体在圆盘上与盘相对静止，问物体所受静摩擦力的方向。

此题的答案是静摩擦力始终指向圆心。原因也很容易理解，因为物体做匀速圆周运动时需要一个力提供向心力，而水平方向上只有圆盘提供的静摩擦力，所以静摩擦力一定指向圆心。

但是学生面对这道题时却不这么想。因为我们在学习曲线运动的速度方向时，曾做过这样一个实验：高速旋转伞面时，可以发现水滴是沿伞边缘切线方向甩出的，由此可证明速度的方向是曲线上某点的切线方向。事实上，学生对此现象的理解是水滴在离开时的那个位置沿切线方向运动的。此番理解虽未对速度方向结论的得出造成影响，但在上题中，该错误认知是结合静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反的结论，得出静摩擦力是沿切线方向的错误结果。

由此可以发现，学生在早期对知识理解的缺失或者不全面，有时候并不影响某几个结论的正确得出，而教师当时也无从发觉。只有后期经过不同题目的检验后，才能对知识进行不断地对比、修正、完善。针对上题，教师不仅要能提供一个简洁易懂的方法，更要能抓住机会，指出学生思路上的错误认识，并按其思路给出一个通俗易懂的解释，方能扭转对前知的误读，解学生心中之惑。

以上笔者所例举的例子，无非是觉得教师应该慎重地对待学生的错题和疑惑。一些在我们看来理所当然的情况，或者按部就班的方法，或许只是从一方面解决了所对应情境下的问题。但如果我们不能深入了解学生的思考体系，站在学生的角度审视问题，则必然会在教学过程中埋下隐患，导致错误反复以及一系列不好的连锁反应。

相反，只有想学生之所想，针对现有问题，顺藤摸瓜、向前追溯，才能及时地发现学生对过往知识体系认知的不足与缺漏，做到真正地对症下药。同时，此种做法对教师自身的专业成长也提供了宝贵的实践经验，有利于我们对知识模块的优化配置与知识点的延伸拓展，更将有助于实现师生间的相互促进、和谐共同发展的双赢局面。