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物理难学是初高中学生的共同感觉,新升入高中的学生尤其觉得难,原因当然是多方面的,有教材的原因、有教法学法的原因、也有学生的心理状态、思维方式的原因,虽然新课程标准对学生的要求有所降低,但是高考因素的掣肘,使得师生双方都不敢稍有放松。那么如何来做好初高中物理的有效衔接、顺利起步呢?
首先,作为高中物理教师,要精心研究教材,不仅仅是高中教材,还要研究初中教材,做好衔接准备。
初中到高中,物理教材有三个过渡。第一,从标量到矢量:如初中物理中描述物体运动状态的物理量有速度(速率)、路程等。高中物理描述物体运动状态的物理量有速度、位移、加速度等,其中速度、位移和加速度是既有大小又有方向是矢量。还有如速度和速率;位移和路程;力的合成,都是如此。第二,从简单到复杂:如二力平衡到力的平衡;匀速直线运动到匀变速直线运动。第三,从直观到抽象,从定性到定量、物理概念和规律的阐述也从通俗易懂到科学严谨。高中物理其内容虽然也是力、热、光、电等部分,但对知识的要求更高;初中物理教材难度小,趣味性浓,在减负大背景下,稍微繁难的计算统统删去了,学生只要记住实验现象,记住公式规律,就能顺利应付,其基本教学方法一般由实验或生产、生活实际引入课题,通过对现象的观察、分析、总结、归纳得出物理规律,形象具体,易于接受;高中教材重视理论上的分析推导,定量研究的多,数学工具的应用明显地加强与提高,不仅有算术法、代数法,而且常要运用函数、图象和极值等数学方法来研究物理现象和过程,这些都使学生感到抽象难学,甚至望而生畏。教师要了解初高中教材研究的问题在知识架构、文字表述、研究方法、思维特点等方面的联系与差异,帮助学生以旧知同化新知,使知识顺利迁移。心理学知识告诉我们,人们在接纳新知的过程中总是有排它性的,总想用以前的知识来认识、解释新问题。教师要研究并顺应这种心理需求,指导学生顺利更新认知结构。
其次,作为高中物理教师,要针对学生心理特点和认知规律,精选教法,铺好衔接台阶。
物理教师要了解学生已有的知识储备、所思所想、心理特性、思_______维能力,顺应学生的心理需求,知已知彼,才能事半功倍。初中阶段的物理教学,课堂密度小,进度慢,教学内容要求偏低,为满足学生初步步入物理殿堂一窥堂奥的心理,初中物理课堂注重知识性和趣味性;而且教学注重让学生从直观上知道即可,对重点概念、规律,师生反复讨论,重点记忆,考试时习题类型、变化也少,学生只要记住现象和相关公式,就能取得较好成绩,可谓“感性大于理性”;但是到了高中后,高中物理教学进度明显加快,课堂教学密度大大提高,对知识的要求也大大提高,需要学生自己课前预习,课上勤思考,课后注意观察、分析、思考、练习,把知识学活,能举一反三,甚至有独创精神才能真正掌握,过去单靠对概念、规律和公式的死记硬背的一套,在高中根本就不可能解决问题,理性的分析占了绝大多数。所以我们老师要注意针对学生的这种心理特点和初高中物理的客观认知规律,精选教法,降低起点,分散难点,放慢起始教学进度,同时缓慢渗透有关学法,铺好衔接台阶,千万不能幻想一蹴而就,因为欲速则不达。例如在讲“加速度”概念时,只讲直线运动的情况,不追求概念的完善性,这样虽然学生对速度变化的方向与加速度方向的矢量关系不能全面认识,但却大大降低了难度,等到学习“曲线运动”时再进一步深化加速度概念,这样逐淅加深对概念的理解,分散了难点,学生比较易于接受。
再次,作为高中物理教师,还要注意通过实验加强直观教学,重视由形象思维到抽象思维的过渡,使衔接水到渠成。
物理学是一门以实验为基础的自然科学。在高中物理课程各个模块中都安排了一些典型的科学探究或物理实验,《普通高中物理课程标准》提出:“认识实验在物理学中的地位和作用,掌握物理实验的一些基本技能,会使用基本的实验仪器,能独立完成一些物理实验。”高中物理在研究复杂的物理现象时,为了使问题简化,经常只考虑主要因素而忽略次要因素,从而建立物理模型。这样一来,便会使物理概念、模型很抽象,初进高中学习的学生,感到学习起来很困难,不容易想象。针对这种情况,应该采用直观的教学方法,多做一些实验,多举一些实例,使学生能通过具体的物理现象来掌握物理概念。苏霍姆林斯基曾经指出:“有许多聪明的,天赋很好的学生,只有当他的手和手指尖接触到创造性劳动的时候,他们对知识的兴趣才能觉醒起来”。在完成课本上现有演示实验、学生实验以外,还要有计划有目的的尽可能多做一些演示实验,安排、指导学生课外实验,小实验,组织一些与教学内容相关参观访问活动,让他们动手,动脑,再引导他们分析讨论,从中寻找出规律性的东西,从而提高学生的学习兴趣,培养他们观察现象、分析问题、解决问题的能力。让学生做一些“探索性实验”有利于他们学习研究物理问题的方法,使学生的注意力更集中,实验更认真,思维也更活跃,并可以改变验证性实验中部分学生不认真、不动脑乱凑数据的现象。
通过实物演示的直观教学使抽象的物理概念与生活实例联对同步卫星m,有:G=Mmr2=m4π2T2r地球表面物体m0,重力等于万有引力m0g=GMm0R2由几何关系可得:α=arccos(R/r),联立各式,可得:α=arccos(4π2RgT2)13
(2)由反射定律及几何关系得:β=π4+arcsin(R/r)=π4+arcsin(4π2RgT2)137“嫦娥奔月”,让我助你一臂之力卫星未发射时,相对地面的动能为零,但相对于地心来讲,动能并不为零,发射卫星时,可利用这一部分动能。所以,向东方向发射比向西方向消耗的能量少。
例7如图4所示,在赤道上,发射两颗质量相同,沿赤道正上方圆形近地轨道绕地心作圆周运动的卫星A和B,A向正东方发射,B向正西方发射,不计空气阻力影响,但要考虑地球自转的作用。试分析、计算:
(1)发射哪一颗卫星消耗的能量较多?
(2)与另一颗卫星相比,要多消耗百分之几的燃料?(已知地球半径R=6.4×106m,地面重力加速度g=10m/S2,万有引力恒量G=6.67×10-11N•m2/kg2)
解析(1)地球“自西向东”自转,赤道上各点自西向东的线速度v0=ωR=2πRT=0.47×103m/s
近地卫星的线速度即第一宇宙速度,是相对于地心(不是相对地面)的线速度,根据牛顿第二定律,mg=MV21R得v1=gR%姨=8.0×103m/s
由西向东发射,卫星对地发射速度v东=v1-v0=7.53×103km/s
由东向西发射,卫星对地发射速度v西=v1+v0=8.47×103km/s
显见:自东向西发射的卫星B消耗的能量,比自西向东发射的卫星A消耗的能量多。
(2)根据能量转化与守恒原理,发射卫星时消耗的燃料跟卫星获得的动能成正比,对质量相等的卫星来讲,则跟卫星的速度平方成正比:EKBEKA=(8.47)2(7.53)2=1.27系起来,变抽象为形象,变枯燥为生动,提高了学生的物理学习兴趣,使学生更好更快的适应高中物理的教学特点。
最后,作为高中物理教师,还要注意对学生加强基础训练,培养逻辑推理能力和用数学处理物理问题的能力,从而能顺利进入更高一级的学习阶段。
初中物理对学生的逻辑推理能力要求不高,但是对记忆性要求较强,所以学生们普遍形成了一种比较僵化的、死记硬背公式并套用的现象,分析、回答问题时逻辑性、条理性较差,即使到了高中,学生们也习惯依赖初中时形成的算术法解题的传统,生搬硬套公式,而对公式应用的条件、范围不太注意,所以我们在教学中应注意加强这方面的训练。例如,在学习“匀变速运动规律”后,学生对速度,位移,加速度等物理量的矢量认识不够,在应用时只带数值,不注意这些量是有方向的,有时往往要闹错误,如例题:一辆在平直公路上以10米/秒匀速行驶的汽车,发现正前方有一障碍物后,立即刹车,刹车的加速度为2米/秒,求经8秒后汽车的位移,不少学生就死套公式:S=v0t+at2,结果得出错误答案s=16米。其实汽车的运动时间根本没有8秒,而是5秒钟就停止了,所以t是不能用8秒代入的。套公式型的定向思维,使初进高中的学生经常上当,我们就是要在教学过程中有意识地设计一些类似的题目让学生去上当,从而扭转他们的定向思维习惯,逐步培养他们的逻辑推理、思维能力和用数学处理物理问题的能力。
从教学实践中我们看到,能力较强的学生由初中升入高中后,能顺利进入物理学习状态,物理学习的衔接是不成问题的;而那些在初中靠死记硬背取得较好成绩的学生,进入高中后在物理学习中逐渐掉队。作为高中物理教师,要注意从学生实际出发,在心理、意志、性格上根据高中生的特点来加以指导,精心创设学好物理的情境,点燃学生物理学习的热情,创造和谐温馨的学习氛围,培养学生自学能力、观察和思考问题的能力、动脑动手的能力等。只要在教学过程中师生共同配合,减低初高中物理的学习台阶,师生互动,学生一定会顺利步入高中物理的殿堂,进而顺利进行高中阶段的学习。