黃國(guó)龍

(鎮(zhèn)海中學(xué)　浙江 寧波　315200)

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學(xué)術(shù)研討式學(xué)習(xí)方式的構(gòu)建與實(shí)施
——“基于創(chuàng)新素養(yǎng)培育創(chuàng)新學(xué)習(xí)方式的探索”子課題研究總結(jié)

黃國(guó)龍

(鎮(zhèn)海中學(xué)浙江 寧波315200)

本文是子課題“基于創(chuàng)新素養(yǎng)培育創(chuàng)新學(xué)習(xí)方式的探索”研究概要總結(jié)．首先，揭示現(xiàn)行中學(xué)物理創(chuàng)新教育中存在問(wèn)題，提出基于拔尖創(chuàng)新人才培育的學(xué)術(shù)研討式學(xué)習(xí)方式的重要性；其次，根據(jù)學(xué)術(shù)研討的一般性結(jié)合中學(xué)物理教學(xué)實(shí)際，構(gòu)建學(xué)術(shù)研討式學(xué)習(xí)方式；最后，結(jié)合具體物理競(jìng)賽教學(xué)實(shí)例，運(yùn)用學(xué)術(shù)研討式學(xué)習(xí)方式實(shí)施創(chuàng)新學(xué)習(xí)的實(shí)踐探索．

物理教學(xué)創(chuàng)新教育創(chuàng)新學(xué)習(xí)方式學(xué)術(shù)研討式

1　學(xué)術(shù)研討式學(xué)習(xí)方式的提出

探索實(shí)施基于拔尖創(chuàng)新人才培育的創(chuàng)新學(xué)習(xí)方式，對(duì)于構(gòu)建創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，探索創(chuàng)新人才培養(yǎng)途徑和策略具有十分重要的意義．然而，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)今中學(xué)物理創(chuàng)新教育大多集中在物理競(jìng)賽教學(xué)，且存在如下問(wèn)題.

注重物理競(jìng)賽中具體問(wèn)題解答，缺乏學(xué)術(shù)層面深度研究．物理競(jìng)賽教學(xué)中教師注重對(duì)學(xué)生進(jìn)行大量高難度具體問(wèn)題的訓(xùn)練，而缺乏創(chuàng)新人才需要的創(chuàng)新性、批判性、深刻性的學(xué)術(shù)性探究，導(dǎo)致學(xué)生物理學(xué)術(shù)研究意識(shí)淡薄，科學(xué)探究動(dòng)機(jī)不強(qiáng)，缺乏學(xué)術(shù)研究能力，不利于培養(yǎng)高素質(zhì)拔尖創(chuàng)新人才．

注重創(chuàng)新教學(xué)方式研究與實(shí)踐，缺乏創(chuàng)新學(xué)習(xí)方式的探索．當(dāng)今中學(xué)物理創(chuàng)新教育注重從教的角度實(shí)施創(chuàng)新教學(xué)，以教師引導(dǎo)為主，以科學(xué)家或教師的創(chuàng)新代替學(xué)生的創(chuàng)新，缺乏從學(xué)生學(xué)的角度實(shí)施創(chuàng)新學(xué)習(xí)，這對(duì)于培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才而言是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的．因而，需要探索適合拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的學(xué)習(xí)方式．

注重問(wèn)題解答角度評(píng)價(jià)學(xué)生的創(chuàng)新成果，缺乏開放性學(xué)術(shù)展示角度評(píng)價(jià)創(chuàng)新成果．傳統(tǒng)中學(xué)物理創(chuàng)新教學(xué)對(duì)學(xué)生創(chuàng)新成果的評(píng)價(jià)往往注重對(duì)具體問(wèn)題的解答上(例如，對(duì)具體問(wèn)題解答的是否成功、是否正確、是否創(chuàng)新、是否深刻等)，缺乏從學(xué)術(shù)論文、科技創(chuàng)新制作成果等角度來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的創(chuàng)新成果．這種創(chuàng)新成果的評(píng)價(jià)比較狹窄，不能從更高的角度激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生探究物理的內(nèi)在創(chuàng)新動(dòng)機(jī)．因而需要從開放性、學(xué)術(shù)性、創(chuàng)新性的角度來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的創(chuàng)新成果．

物理競(jìng)賽中創(chuàng)新教學(xué)不僅需要教學(xué)方式和學(xué)習(xí)內(nèi)容的變革，更需要學(xué)習(xí)主體獲取知識(shí)和方法的學(xué)習(xí)方式的變革，特別要探索拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的創(chuàng)新學(xué)習(xí)方式；不僅要求學(xué)生解答具體物理競(jìng)賽疑難問(wèn)題，而且需要引導(dǎo)學(xué)生開展類科學(xué)研究的學(xué)術(shù)研討活動(dòng)．課題組正視創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重大背景，針對(duì)當(dāng)今中學(xué)物理創(chuàng)新教育中存在問(wèn)題，嘗試探索新型的基于拔尖創(chuàng)新人才培養(yǎng)的學(xué)習(xí)方式，提出“學(xué)術(shù)研討式學(xué)習(xí)方式構(gòu)建與實(shí)施”的研究子課題．

2　學(xué)術(shù)研討式學(xué)習(xí)方式的構(gòu)建

2.1學(xué)術(shù)研討式學(xué)習(xí)方式含義及操作流程

學(xué)術(shù)研討式學(xué)習(xí)方式的操作流程如圖1所示．這種學(xué)習(xí)方式是根據(jù)學(xué)術(shù)研討的一般流程結(jié)合中學(xué)物理教學(xué)實(shí)際，學(xué)生根據(jù)學(xué)習(xí)中問(wèn)題情景，提出學(xué)術(shù)探究問(wèn)題，檢索以多種方式提供的研討材料進(jìn)行自主探究，教師根據(jù)學(xué)生自主探究情況組織學(xué)生進(jìn)行階段性協(xié)作交流，在交流匯報(bào)中揭示探究中存在的問(wèn)題，進(jìn)行深化探究．最后展示和發(fā)表學(xué)術(shù)成果，從而培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題的創(chuàng)新意識(shí)，激發(fā)學(xué)生持續(xù)的創(chuàng)新動(dòng)機(jī)，磨練學(xué)生的創(chuàng)新意志，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維．

圖1　學(xué)術(shù)研討式學(xué)習(xí)方式的操作流程

2.2學(xué)術(shù)研討式學(xué)習(xí)的特點(diǎn)

學(xué)術(shù)研討式學(xué)習(xí)是一種從學(xué)習(xí)者個(gè)體發(fā)展的需要和認(rèn)識(shí)規(guī)律出發(fā)的學(xué)習(xí)方式．其主要特點(diǎn)是學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式的開放性與學(xué)生相對(duì)獨(dú)立而又協(xié)作研究，其實(shí)質(zhì)是教學(xué)與科研相融合的學(xué)習(xí)方法，是學(xué)習(xí)者對(duì)科學(xué)研究的思維方式和研究方法的學(xué)習(xí)運(yùn)用．具體表現(xiàn)為：

自主性．學(xué)生經(jīng)歷自主學(xué)習(xí)過(guò)程，自主尋求相關(guān)信息、自主經(jīng)歷探究，自主構(gòu)建知識(shí)結(jié)構(gòu)和方法結(jié)構(gòu)，自主反思和自主評(píng)價(jià)．

創(chuàng)新性．在探究過(guò)程中體現(xiàn)創(chuàng)新性，運(yùn)用創(chuàng)新的思路和方法來(lái)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題，尋求解決問(wèn)題的思路和方法；在探究結(jié)果上體現(xiàn)創(chuàng)新性，伴隨著問(wèn)題的解決，探究出新的知識(shí)和方法，深化對(duì)物理問(wèn)題、知識(shí)和方法的認(rèn)識(shí)，創(chuàng)新構(gòu)建認(rèn)知結(jié)構(gòu)．

學(xué)術(shù)性．學(xué)習(xí)過(guò)程中模擬科學(xué)家的探究過(guò)程，運(yùn)用科學(xué)的研究方法和思維方法，體驗(yàn)探究過(guò)程艱辛和喜悅；學(xué)習(xí)結(jié)果體現(xiàn)價(jià)值性，探究出概括水平更高、適用范圍更廣的知識(shí)和方法，探究出更加簡(jiǎn)潔解題方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，享受物理理論和方法的科學(xué)價(jià)值、應(yīng)用價(jià)值和認(rèn)識(shí)價(jià)值．

協(xié)作性．當(dāng)今科學(xué)研究往往依靠科學(xué)團(tuán)隊(duì)的協(xié)同創(chuàng)新，根據(jù)當(dāng)今科學(xué)研究的新特點(diǎn)，學(xué)術(shù)研討式學(xué)習(xí)中學(xué)生對(duì)知識(shí)和方法的探究不僅需要學(xué)生自主性，更需要學(xué)生之間的團(tuán)隊(duì)協(xié)作；不僅需要教師的正確引導(dǎo)，更需要師生之間的團(tuán)隊(duì)協(xié)作，通過(guò)協(xié)作探究提高整體的探究功能．

2.3學(xué)術(shù)研討式學(xué)習(xí)方式實(shí)施策略

(1)提出學(xué)術(shù)探究問(wèn)題

學(xué)術(shù)研究的首要環(huán)節(jié)是發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題，提出有價(jià)值的探究問(wèn)題需要有較強(qiáng)的創(chuàng)新意識(shí)和敏銳的科學(xué)洞察力以及對(duì)某領(lǐng)域豐富的科學(xué)研究的積累．基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)研討式學(xué)習(xí)中提出學(xué)術(shù)探究問(wèn)題是學(xué)術(shù)研討的開端，教師的作用是創(chuàng)設(shè)具體的問(wèn)題情境，教育學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題的方法．學(xué)生根據(jù)探究問(wèn)題情境，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和提出有價(jià)值的探究問(wèn)題．發(fā)現(xiàn)和提出問(wèn)題的策略有：運(yùn)用導(dǎo)致悖論方法發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，運(yùn)用創(chuàng)新思維方法提出問(wèn)題，運(yùn)用批判性思維提出問(wèn)題．

(2)教師指導(dǎo)研究方案

教師參與學(xué)生探究過(guò)程中指導(dǎo)，提供多元開放學(xué)術(shù)研討資源，質(zhì)疑學(xué)生探究中存在問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生探究的思路，啟發(fā)學(xué)生思維，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)術(shù)論文的撰寫規(guī)范和方法，評(píng)價(jià)學(xué)術(shù)論文和探究成果的科學(xué)價(jià)值，幫助學(xué)生克服整個(gè)探究中遇到的困難等．

(3)學(xué)生自主探究問(wèn)題

學(xué)生自主搜尋相關(guān)個(gè)性的學(xué)術(shù)研討資源，根據(jù)探究問(wèn)題的特點(diǎn)自主從網(wǎng)上、圖書館、學(xué)術(shù)刊物、相關(guān)文本資料上搜尋個(gè)性化的文本信息和圖片、視頻等信息，通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取和檢索與學(xué)術(shù)研討相關(guān)的數(shù)據(jù)等．

(4)學(xué)生協(xié)作交流匯報(bào)

教師通過(guò)選修課程等途徑組織學(xué)生對(duì)階段性探究成果進(jìn)行相互交流，相互質(zhì)疑，相互補(bǔ)充．通過(guò)學(xué)生間和師生間協(xié)作交流，從不同側(cè)面、不同角度進(jìn)行相互啟發(fā)，整合階段性的研究成果，明確原有研究中存在的問(wèn)題，明確下階段探究的任務(wù)和方向．

(5)學(xué)生深化探究

針對(duì)前期交流中存在的問(wèn)題，進(jìn)一步明確探究目標(biāo)，學(xué)生通過(guò)理論探究、實(shí)驗(yàn)探究等方式開展針對(duì)性的深化探究活動(dòng)，攻克前期探究中的難點(diǎn)．

(6)學(xué)術(shù)成果交流展示和發(fā)表

根據(jù)學(xué)術(shù)交流的規(guī)范和過(guò)程，教師組織學(xué)生開展學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，學(xué)生模擬科學(xué)研究中學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，展示交流探究取得成果以及探究過(guò)程中的心得和經(jīng)驗(yàn)，使學(xué)生體驗(yàn)探究過(guò)程中的艱辛和取得成果后帶來(lái)的喜悅，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情．

3　學(xué)術(shù)研討式學(xué)習(xí)方式實(shí)施創(chuàng)新教學(xué)的實(shí)踐探索

3.1運(yùn)用學(xué)術(shù)研討式學(xué)習(xí)實(shí)施創(chuàng)新性學(xué)習(xí)

在物理競(jìng)賽輔導(dǎo)教學(xué)中，可根據(jù)科學(xué)創(chuàng)新的一般性結(jié)合中學(xué)物理教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)物理的特點(diǎn)，運(yùn)用學(xué)術(shù)研討學(xué)習(xí)方式實(shí)施創(chuàng)新性學(xué)習(xí)，即學(xué)生運(yùn)用這種學(xué)習(xí)方式提出新的探究問(wèn)題，探究新的知識(shí)，探究新的方法，實(shí)施知識(shí)和方法的創(chuàng)新．

案例分析1：運(yùn)用“學(xué)術(shù)研討式”學(xué)習(xí)方式探究“鏡像電荷規(guī)律”．

(1)運(yùn)用類比思維提出探究問(wèn)題

在物理競(jìng)賽課程學(xué)習(xí)中，學(xué)生做了較多靜電場(chǎng)中鏡像電荷問(wèn)題．甲同學(xué)、乙同學(xué)運(yùn)用類比思維方法提出如下探究問(wèn)題：

問(wèn)題1：從幾何角度考慮，平面和球面具有特殊和一般關(guān)系，那么平面鏡像電荷模型與球面鏡像電荷模型是否也存在特殊與一般關(guān)系呢？

(2)確定探究思路，提供研究材料

學(xué)生提出的上述問(wèn)題很有創(chuàng)新性，教師指導(dǎo)學(xué)生從凸面鏡像和凹面鏡像電荷角度進(jìn)行探究．

(3)運(yùn)用等效、逆向思維、近似等方法進(jìn)行探究

平面與凸面鏡像電荷關(guān)系探究：甲、乙同學(xué)探究如下：如圖2所示，接地導(dǎo)體球外有一帶電荷量為Q的點(diǎn)電荷，導(dǎo)體球面上感應(yīng)電荷的等效鏡像電荷Q′離球心距離為a，離球面距離為x′，根據(jù)球面鏡像法得

當(dāng)x?R時(shí)，得

圖2

凸面鏡像電荷模型近似為平面鏡像電荷模型，平面鏡像與凸面鏡像電荷存在特殊與一般關(guān)系．

平面鏡像與凹面鏡像電荷關(guān)系探究：丙同學(xué)探究如下：如圖3所示，當(dāng)點(diǎn)電荷Q放在接地導(dǎo)體球內(nèi)時(shí)，內(nèi)球面上非均勻分布的感應(yīng)電荷等效為球外的鏡像電荷Q′,運(yùn)用鏡像方法同理可得

化簡(jiǎn)得

當(dāng)x?R時(shí)

x′≈xQ′≈-Q

凹球面鏡像電荷模型近似為平面鏡像電荷模型，平面鏡像與凹面鏡像電荷也為特殊與一般關(guān)系.

圖3

上式表明當(dāng)點(diǎn)電荷在球面外側(cè)時(shí)，成虛像，像距和焦距為負(fù)，f=-R，但與光學(xué)面鏡成像不同的是，光學(xué)中凸面鏡成像的焦距為

運(yùn)用類比方法可得電荷量放大率為

鏡像電荷電荷量大小為

與實(shí)際求得結(jié)果一致．

如圖3所示，對(duì)于凹球面鏡像電荷令u=x,v=x′，得

通過(guò)上述論證過(guò)程，不僅猜想1和猜想2得到證實(shí)，成為鏡像電荷兩個(gè)規(guī)律(這兩個(gè)規(guī)律在解答相關(guān)靜電問(wèn)題時(shí)得到廣泛應(yīng)用，簡(jiǎn)化了解題過(guò)程)，而且學(xué)生的求證創(chuàng)新意識(shí)得到很好的培養(yǎng)．

(4)深化探究，撰寫展示學(xué)術(shù)論文

【例1】如圖4所示，兩塊無(wú)限大的接地導(dǎo)體平面相距為L(zhǎng)，在兩板之間距離A板為d處放置一帶電荷量為+q的點(diǎn)電荷．試求：每塊板上感應(yīng)電荷．

圖4

解析：直接運(yùn)用平面鏡像電荷法解答這個(gè)問(wèn)題需要構(gòu)建無(wú)數(shù)個(gè)鏡像電荷，求解比較復(fù)雜和困難．相關(guān)物理競(jìng)賽參考資料上常構(gòu)建平面電容模型運(yùn)用電容器知識(shí)求解這個(gè)問(wèn)題．甲同學(xué)通過(guò)構(gòu)建一般化電荷模型來(lái)求解這個(gè)問(wèn)題．

構(gòu)建如圖5所示的一般化雙球面模型：將左側(cè)的導(dǎo)體面等效為在內(nèi)球接地導(dǎo)體球，半徑為R(R?d)，將右側(cè)的導(dǎo)體面等效為包裹內(nèi)球的接地球殼，且表面與內(nèi)球面距離為L(zhǎng)，而點(diǎn)電荷被夾在中間．設(shè)外側(cè)感應(yīng)電荷總量為Q1，內(nèi)側(cè)感應(yīng)電荷總量為Q2，由外球面接地可得

Q2+Q1+Q=0

由于內(nèi)球接地，因此在球心處的電勢(shì)為零，即

圖5

解得

當(dāng)d?R,L?R時(shí)，雙球面接地電荷模型近似為雙平面接地電荷模型，由上解得

在上述探究的基礎(chǔ)上，3位同學(xué)協(xié)作撰寫學(xué)術(shù)了“電學(xué)鏡像電荷幾何規(guī)律探究及應(yīng)用”的論文．該論文結(jié)構(gòu)為：

(1)運(yùn)用類比方法提出探究問(wèn)題；

(2) 電學(xué)鏡像電荷規(guī)律探究；

(3)電學(xué)鏡像電荷規(guī)律的應(yīng)用．

該論文在鎮(zhèn)海中學(xué)2014年科技創(chuàng)新節(jié)中得到展示，得到教師和同學(xué)高度認(rèn)同．

3.2運(yùn)用學(xué)術(shù)研討學(xué)習(xí)方式實(shí)施批判性學(xué)習(xí)

物理學(xué)發(fā)展中人們對(duì)有關(guān)物理現(xiàn)象和過(guò)程、物理理論曾經(jīng)產(chǎn)生錯(cuò)誤、片面的認(rèn)識(shí)，對(duì)某些物理問(wèn)題時(shí)常發(fā)生錯(cuò)誤解答，通過(guò)學(xué)術(shù)研討從錯(cuò)誤到正確、從片面到全面，使物理學(xué)得到發(fā)展．在中學(xué)物理參考書中、教師和學(xué)生解答問(wèn)題過(guò)程中常會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)和解答，這些錯(cuò)誤物理課程資源往往是學(xué)生開展學(xué)術(shù)研討的重要的資源．學(xué)生通過(guò)學(xué)術(shù)研討學(xué)習(xí)實(shí)施批判性學(xué)習(xí)，不僅發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，而且訓(xùn)練了學(xué)生思維的深刻性，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維．

案例分析2：運(yùn)用學(xué)術(shù)研討學(xué)習(xí)方式對(duì)2013年高考題標(biāo)準(zhǔn)解答批判性挑戰(zhàn)．

(1)運(yùn)用導(dǎo)致悖論方法發(fā)現(xiàn)提出問(wèn)題

【例2】(2013年高考浙江卷第25題)．為了降低潛艇噪音，提高其前進(jìn)速度，可用電磁推進(jìn)器替代螺旋槳．潛艇下方有左、右兩組推進(jìn)器，每組由6個(gè)相同的用絕緣材料制成的直線通道推進(jìn)器構(gòu)成，其原理示意圖如圖6所示．在直線通道內(nèi)充滿電阻率ρ1=0.2Ω·m的海水，在通道中a×b×c=0.3m×0.4m×0.3m的空間內(nèi)，存在由超導(dǎo)線圈產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B=6.4T，方向垂直通道側(cè)面向外．磁場(chǎng)區(qū)域上、下方各有a×b=0.3m×0.4m的金屬板M和N，當(dāng)其與推進(jìn)器專用直流電源相連后，在兩板之間的海水中產(chǎn)生了從N到M，大小恒為I=1.0×103A的電流，設(shè)電流只存在于磁場(chǎng)區(qū)域．不計(jì)電源內(nèi)阻及導(dǎo)線電阻，海水密度ρ2=1.0×103kg/m3．當(dāng)潛艇以恒定速度v0=30m/s前進(jìn)時(shí)，海水在出口處相對(duì)于推進(jìn)器的速度vr=34m/s，求專用直流電源所提供的電功率大?。?/p>

圖6

標(biāo)準(zhǔn)解答:在地面參照系中，對(duì)每個(gè)推進(jìn)器而言，安倍力推動(dòng)潛艇功率為

P電1=BIcv0=P電1=5.76×104W

電阻上消耗的熱功率為

Pr=I2R=5×105W

安倍力推動(dòng)水做功消耗電功率為

m=ρS3vdΔt

解得

P電2=3.84×103W

每個(gè)推進(jìn)器直流電源所做功為

P電=Pr+P電1+P電2=5.614 4×105W

解得

每個(gè)推進(jìn)器直流電源消耗總電功率為

根據(jù)相對(duì)性原理，在不同參照系中消耗電能應(yīng)相同，上述兩種解答中得出結(jié)果不同，導(dǎo)致悖論．這個(gè)悖論表明，高考標(biāo)準(zhǔn)解答有問(wèn)題，值得探討．

提出探究問(wèn)題：潛水艇專用直流電源所提供的電功率正確求解方法如何？

(2)教師指導(dǎo)，提供研究資料

由于本問(wèn)題屬于流體動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，為此教師向?qū)W生提供流體力學(xué)相關(guān)教材(《力學(xué)》鄭永令，復(fù)旦大學(xué)出版社；《力學(xué)》舒優(yōu)生，北京大學(xué)出版社)，要求學(xué)生從網(wǎng)上搜尋潛水潛艇結(jié)構(gòu)原理相關(guān)資料．

(3)學(xué)生自主探究，協(xié)作交流

針對(duì)上述高考標(biāo)準(zhǔn)答案中存在問(wèn)題，物理創(chuàng)新素養(yǎng)培育小組學(xué)生紛紛進(jìn)行探究，下面介紹幾種典型的探究情況．

如圖7所示，在潛艇參照系中，水相對(duì)潛艇在3個(gè)橫截面上速度分別v1r=30m/s，v2r，v3r=34m/s，壓強(qiáng)分別為p1r，p2r，p3r．根據(jù)伯努利方程和連續(xù)性原理得p1r，p2r關(guān)系為

v1rS1=v2rS2=v3rS3

結(jié)合S2=S3=0.12m2，解得

v2r=34m/s

p1r=p2r+1.28×105Pa

根據(jù)直道內(nèi)水流勻速運(yùn)動(dòng)得

p2rS2+BIc=p3rS3

解得

p2r=p3r-1.6×104Pa

p1r=p3r-1.12×105Pa

Δm=ρS3v3rΔt

解得

消耗的總的電功率為

圖7

地面參照系中分析：甲同學(xué)和戊同學(xué)的探究詳見《物理通報(bào)》2014年第10期，第93頁(yè)．

創(chuàng)新解法1：己同學(xué)探究解答(地面參照系功率法)：

在地面參照系中，根據(jù)連續(xù)性原理v2S2=v3S3，水在長(zhǎng)方體管道內(nèi)應(yīng)做速度為vd=4m/s的勻速運(yùn)動(dòng)．安倍力做功消耗電功率即為安倍力對(duì)流進(jìn)潛艇內(nèi)水所做功功率和反作用力對(duì)潛艇做功功率之和，滿足

P安=BIcv0+BIcvd

結(jié)合v0=30m/s,vd=4m/s，解得

P安=6.528×104W

消耗總的電功率為

P電=5.652 8×105W

創(chuàng)新解法2：庚同學(xué)探究解答(潛艇參照系功率法)

潛艇參照系中，根據(jù)連續(xù)性原理，水在長(zhǎng)方體管道內(nèi)應(yīng)做速度為vr=34m/s的勻速運(yùn)動(dòng)，安倍力對(duì)流進(jìn)管道內(nèi)水所做功消耗的電功率滿足

P安=BIcvr

解得

P安=6.528×104W

消耗總的電功率為

P電=5.652 8×105W

結(jié)果與地面參照系解答結(jié)果相同，符合相對(duì)性原理．

(4)撰寫發(fā)表學(xué)術(shù)論文

在上述研討的基礎(chǔ)上，教師鼓勵(lì)學(xué)生積極撰寫學(xué)術(shù)論文．在教師的指導(dǎo)幫助下，由甲同學(xué)執(zhí)筆，撰寫了“對(duì)一道物理高考題錯(cuò)解分析及創(chuàng)新解答”學(xué)術(shù)論文，該論文被《物理通報(bào)》雜志社錄用發(fā)表，在鎮(zhèn)海中學(xué)2014年科技節(jié)上展示匯報(bào)，得到物理同行的高度肯定．

2016-01-11)