运用情景图提高习题教学的有效性

时间:2022-12-05 16:05:05 浏览量:

摘 要:习题教学始终贯穿于物理教学中,是物理教学最重要的组成部分,是概念、规律教学的延续和深化,是学生把知识内化的过程,是培养学生解决实际问题的能力的重要途径。

关键词:情景图;提高;习题教学;有效性

中图分类号:G424 文献标识码:A文章编号:1992-7711(2012)02-053-2

在当前的实际教学过程中,习题教学往往是这样的模式:“方法概述+应用举例”,即:先用准确、概括的语言介绍某种方法的步骤,然后用具体的例子来说明它的具体应用,再用相似的练习题来巩固它。这种做法的本质其实是“记住”和“套用”。其思维特点是“回忆”。而这种教学法的效果就是: “我上课能听懂,自己做题就是不会做”;“我只能照着老师的例题去模仿,如果不给我看例题,我一点思路都没有”……。这样的现象反映了现阶段高中学生学习物理存在的困难,更反应出在现在的习题教学模式的低效性,低效性最突出的表现就是学生不能独立解决问题,尤其遇到题目不会分析,不能建立题目与物理概念、规律间的联系,而其根本原因就是学生缺失“由具体思维向抽象思维的过渡”的能力。

为了在教学中解决这个费时低效的问题,我的主要做法是对于具体的物理问题引导学生的解决程序为:确定物理对象,建立物理情景,运用情景示意图帮助理解题意,寻找变化规律,建立各物理量的联系。边审题、边画图,并把条件和问题用字母符号注在图上,使问题能在脑中形成完整的表象,不至于因忘记条件或问题而中断解题过程的思维去重新审题,同时,情景示意图能使解答问题所必须的条件同时呈现在视野内,图象成为思维的载体,视图凝思实际上是视觉思维参与了解解题的过程,再后建立模型关系,立式求解。

以下就举几例说明运动情景图在习题教学中具体操作和作用。

一、运动情景图在运动学中的应用

例1:如图1,A是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图。测速仪发出并接收超声波脉冲信号,根据发出和接收的信号间的时间差,测出被测物体的速度。图中P1、P2是测速仪发出的超声波信号,N1、N2分别是P1、P2由汽车反射回来的信号,设测速仪匀速扫描,P1、P2之间的时间间隔Δt =1.0 s,超声波在空气中传播的速度v=340 m/s,若汽车是匀速行驶的,则根据图3可知,汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离是m,汽车的速度是m/s。

这道题是上海高考题,很多同学在看到题目时是一头雾水,不知从哪儿入手,而通过画出小车的运动情景图,就很容易分析出A、B之间的距离以及小车通过A、B这段距离所用的时间,问题就很快迎刃而解。

图2所示为两个信号和车子的运动情景图,汽车向左运动的过程中,在A位置收到信号1,在B位置收到信号2,由图可求出AB之间的距离,又由图B可知汽车在P1、n1的中间时刻收到信号1,在P2、n2的中间时刻收到信号2,所以它们之间的时间间隔就可以求出。

加强情景图的教学,一方面在平时教学中,要重视教学中示意图画法的训练。教会学生如何通过审题,画示意图,逐步消除思维障碍,另一方面也要让学生在比较中发现利用情景图解题带来的便捷。

二、运动情景图在动力学中的作用

例2:如图3所示,平板车长L=6 m,质量M=10 kg,上表面距离水平地面高h=1.25 m,在水平面上向右做直线运动,A、B是其左右两个端点。某时刻小车的速度v0=7.2 m/s,在此时刻对平板车施加一个方向水平左的恒力F=50 N,与此同时,将一个质量m=1 kg的小球轻放在平板车上的P点(小球可视为质点,放在P点时相对于地面的速度为零),PB=L/3,经过一段时间,小球脱离平板车落到地面。车与地面的动摩擦因数为0.2。其他摩擦均不计,取g=10 m/s2,求:

(1)小球从离开平板车开始至落到地面所用的时间。

(2)小球从轻放到平板车开始至离开平板车所用的时间。

(3)从小球轻放上平板车至落到地面瞬间,平板车的位移大小。

(4)从小球轻放上平板车至落到地面的过程中,摩擦力对平板车做的功。

本题的难点是小车的运动情况比较复杂,小车先向右做匀减速直线运动,再向左做匀加速直线运动,最后小球掉落后,摩擦力大小改变再向左匀加速直线运动,尤其小球的位移很难分析出来,如果只凭想象,很难确定第二次向左匀加速运动的位移,而通过分析画出这个阶段运动情景图(如图4所示)就很容易确定第一次和第二次的位移,从而解出题目。

在应用情景图解题中还应该要注意:教师不得替代学生的思维过程,要指导学生如何画图、看图,建立文字和图象的联系。养成读图释义,审题画图的习惯,最终培养能从静态图中联想到动态变化的过程,由动态图中能看到瞬时的状态的能力。不断训练学生的物理形象思维和抽象思维,建立正确物理模型,是提高学生解决实际问题能力的有效学习的策略。

三、运动情景图在电磁学中的作用

例3:扭摆器是同步辐射装置中的插入件,能使粒子的运动轨迹发生扭摆。其简化模型如图5,Ⅰ、Ⅱ两处的条形匀强磁场区边界竖直,相距为L,磁场方向相反且垂直纸面。一质量为m、电量为-q、重力不计的粒子,从靠近平行板电容器MN板处由静止释放,极板间电压为U,粒子经电场加速后平行于纸面射入Ⅰ区,射入时速度与水平方向夹角θ=30°。

(1)当Ⅰ区宽度L1=L、磁感应强度大小B1=B0时,粒子从Ⅰ区右边界射出时速度与水平方向夹角也为300,求B0及粒子在Ⅰ区运动的时间t0。

(2)若Ⅱ区宽度L2=L1=L、磁感应强度大小B2=B1=B0,求粒子在Ⅰ区的最高点与Ⅱ区的最低点之间的高度差h。

(3)若L2=L1=L、B1=B0,为使粒子能返回Ⅰ区,求B2应满足的条件。

(4)若B1≠B2,L1≠L2,且已保证了粒子能从Ⅱ区右边界射出。为使粒子从Ⅱ区右边界射出的方向与从Ⅰ区左边界射入的方向总相同,求B1、B2、L1、L2之间应满足的关系式。

本题需要根据不同的题设条件画出带电粒子在磁场中的运动轨迹(运动情景图),然后再求解。在平时的教学中,磁场部分的解题方法是:先根据题意画出运动轨迹,确定圆心,再根据公式或几何图形确定半径,再求解。

在解电磁学类型题目时,以上的解题步骤其实就隐含在画运动情景图的过程中,练习画情景图的过程其实就是锻炼学生解题思维的过程,当学生能把图准确画出来时,这个题就解决了大半。所以在平时教学中要培养学生准确画图的能力,教会学生运用工具的能力,比如运用圆规、三角板的能力。

以上分析可以看出,正确画出运动物体的运动情景图,能够简化物理解题的分析过程,起到化繁为简、画龙点睛的作用,当然有效的习题教学方法还有很多。

总之,在新课程改革的舞台上,每个老师都是导演也是演员,都要遵循新课程标准的要求,要敢于打破传统的条条框框,充分发挥我们的创造力,就一定能找到更多有效、适合我们学生的方法,一定能让学生在人生舞台上舞得更加精彩。

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