范曉波

(靖江市第一高級(jí)中學(xué) 江蘇 泰州 214523)

在高中物理中，受學(xué)生認(rèn)知水平的限制，有部分知識(shí)點(diǎn)不能從理論上給予完美的解釋，這就需要授課教師盡量采用一些變通的方法來幫助學(xué)生感知、認(rèn)識(shí)它們．筆者以幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)為例，簡要談?wù)劤Ｓ玫奶幚矸椒ǎ?/p>

1 正反兼顧

以討論“一對相互作用力的功”為例．

一對相互作用力的功與一對平衡力的功不同，不一定等值異號(hào)．為了強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)，講授時(shí)一般通過舉例說明，但在過多強(qiáng)調(diào)相互作用力的功不一定等值異號(hào)的同時(shí)，兩者何時(shí)等值異號(hào)卻被疏忽，直至遇到如下類似問題.

如圖1所示，重球m用一條不可伸長的輕質(zhì)細(xì)線拴住后懸于O點(diǎn).重球置于一個(gè)斜面不光滑的斜劈M上.用水平力F向左推動(dòng)斜劈M在光滑水平桌面上由位置A勻速向左移動(dòng)到位置B.在此過程中，正確說法是

圖1

A．m與M之間的摩擦力對m做正功

B．M與m之間的摩擦力對m做負(fù)功

C．F對M所做的功與m對M所做的功的絕對值相等

D．M，m間相互作用的彈力對m所做的功與對M做的功絕對值不相等

對于選項(xiàng)D，相信絕大多數(shù)學(xué)生都會(huì)毫不猶豫地選上.事實(shí)上它是錯(cuò)誤的．教師在講評(píng)時(shí)，多數(shù)采用畫圖的方法，比較“小球位移sm和斜面位移sM在相互作用的彈力FN方向的分量”得出結(jié)論．如果僅此而已，反而會(huì)使學(xué)生再次無所適從．若及時(shí)來個(gè)設(shè)問和總結(jié)，所有問題都會(huì)迎刃而解．具體如下：

設(shè)問：一對相互作用力的功何時(shí)等值異號(hào)？

總結(jié)：(1)相互作用的兩個(gè)物體相對靜止；

(2)相互作用的兩個(gè)物體間的相對運(yùn)動(dòng)方向與相互作用力方向垂直．

這兩種情況下，兩個(gè)物體對地位移在相互作用力方向的分量都相等，因此相互作用力做功等值異號(hào)．本例屬于第二種情況．

2 限定范圍

圖2

所以路程

所以路程

3 適度定量

以討論“多普勒效應(yīng)”為例．

定性結(jié)論是：當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí)，觀察者感覺到的頻率將增大；當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者感覺到的頻率將減小．那么，如果波源與觀察者不斷勻速靠近(或遠(yuǎn)離)，觀察者感覺到的頻率是不是就不斷增大(或減小)呢？學(xué)生不得而知，而且容易發(fā)生誤解．用一種形象的方法幫助學(xué)生理解多普勒效應(yīng)的定量規(guī)律很有必要．下面分兩種情況針對聲波作討論.

(1)聲源不動(dòng)，觀察者以速度u相對于地面向聲源靠近，如圖3所示．以觀察者為參考系，聲波傳播的速度為vS+u，相當(dāng)于聲波的傳播速度大小發(fā)生了變化．

圖3

由表達(dá)式可知，觀察者的對地速度u不變，觀察者感覺到的頻率也不會(huì)變化，不過始終大于聲源的實(shí)際頻率f．

(2)觀察者不動(dòng)，聲源以速度v(v

圖4

由表達(dá)式可知，聲源運(yùn)動(dòng)速度不變，觀察者感覺到的頻率也不會(huì)變，不過始終大于聲源的實(shí)際頻率f．

相互遠(yuǎn)離的情況可進(jìn)行類似的分析．

4 形象類比

以討論“電磁波傳播過程中，為何電場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度同時(shí)達(dá)到最大”為例．

在介紹電磁波特點(diǎn)時(shí)，課本上給出一幅圖，如圖5所示．

圖5

每年筆者教畢業(yè)班，都有學(xué)生針對這幅圖提出疑問，因?yàn)檫@跟學(xué)生已有觀念中的結(jié)論“磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率越大，感應(yīng)電場的場強(qiáng)越大”有沖突．該問題實(shí)際上只能借助于麥克斯韋方程組、微積分等才能完美解釋．高中階段可采用類比法說明．

如圖6所示，設(shè)想是“橫波在彈性繩中向右傳播”．在豎直線1，2中央，質(zhì)點(diǎn)處在平衡位置，其速度最大，動(dòng)能也最大.同時(shí)，該質(zhì)點(diǎn)與兩側(cè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間距離最大，說明此處彈性繩的形變程度最大，具有的彈性勢能也最大；在豎直線3，4中央，質(zhì)點(diǎn)處在端點(diǎn)處，質(zhì)點(diǎn)的速度為零，動(dòng)能也為零.同時(shí)，該質(zhì)點(diǎn)與相鄰質(zhì)點(diǎn)間距離很小，說明此處彈性繩的形變程度很小，具有的彈性勢能也很?。姶挪▊鞑ミ^程中，空間電場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分布與橫波傳播時(shí)空間動(dòng)能、彈性勢能的大小分布類似．

圖6

學(xué)生遇到難題的時(shí)候，也正是體現(xiàn)教師智慧的時(shí)候．對一些難以理解的知識(shí)點(diǎn)運(yùn)用巧妙的方法適當(dāng)深入，有助于學(xué)生全面的理解和掌握．也只有及時(shí)解決了學(xué)生心中的疑惑，才能讓他們輕裝前行，在探索物理學(xué)奧秘的道路上勇往直前．