福建省安溪縣恒興中學(xué) 李育民
在平時的教學(xué)實踐中,我們發(fā)現(xiàn)許多物理基礎(chǔ)知識即物理概念、定理、定律都可以利用分解思想將其分成它的幾個組成部分,即進行有目的、有意識地分解。然后,引導(dǎo)學(xué)生對各個部分逐一進行理解剖釋,最后達到對整個概念、定理、定律的理解內(nèi)化。
物理教學(xué)中常常發(fā)現(xiàn)有些教師對所教教材內(nèi)容把握不當(dāng),在設(shè)計導(dǎo)學(xué)案時沒有根據(jù)學(xué)生的認知規(guī)律,往往把整節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容用幾個假、大、空的思考題去指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材,讓學(xué)生思考回答,例如,《壓力的作用效果》這樣設(shè)計問題:1.壓力的作用效果跟那些因素有關(guān)?2.什么是壓強?結(jié)果讓學(xué)生在回答問題時要么照本宣科、要么無所適從,沒有任何的思考價值。其實,我們可以把教材結(jié)構(gòu)用“分解思想”分成四學(xué)四導(dǎo),即分成壓力、受力面積、壓力的作用效果(壓強)、改變壓強的方法四個部分逐一設(shè)計自學(xué)指導(dǎo)思考題,讓學(xué)生在教師指導(dǎo)下層層推進,逐一剖析內(nèi)化,最后使壓強概念迎刃而解。這樣分解教材結(jié)構(gòu)既化復(fù)雜為簡單,符合學(xué)生認知規(guī)律,又避免學(xué)生囫圇吞棗。
高中物理量屬于的矢量有速度、位移、加速度、力、電場強度、磁感應(yīng)強度,而這些矢量的分解與合成都遵循平行四邊形定則。物理矢量可以根據(jù)分解思想將其分解成它的幾個分矢量,但對一個具體的矢量問題,就要視問題的實際情況而定。解決這種問題的策略就是根據(jù)分解思想和解題的需要進行有目的、有意識地進行分解,從而使問題簡單化,以便使解題思路明朗化,最終達到解決問題的目的。例如,在解決平拋運動問題時,常常把平拋運動問題通過分解轉(zhuǎn)化為直線運動問題,這樣就把復(fù)雜的曲線運動問題通過分解轉(zhuǎn)化為簡單易解的兩個直線運動問題;把某點的線速度分解成水平分速度和豎直分速度;把某段時間的位移分解成水平分位移和豎直分位移。再如,利用牛頓定律解決問題時,在對研究對象進行受力分析后,常常把力沿兩個互相垂直的方向進行分解,這樣往往可以給問題的求解帶來方便??梢姟胺纸馑枷搿笨梢园褟?fù)雜的問題簡單化。實際上“分解思想”在物理解題中處處可見。
物理本身是一門“以物研理”的學(xué)科,一份練習(xí)、一張試卷中的物理模型不下十幾個,而物理模型是我們解決物理問題的研究對象,縱觀物理模型有的是由幾個模塊組合而成,有的是幾個物體疊加而成,如果我們對整個模型進行整體分析比較困難甚至無法解決,這時如果能夠應(yīng)用“分解思想”將其瓦解分化成若干個局部或個體,再通過分析局部或個體的特點來尋求解題的突破口,即實施“分部分、找聯(lián)系、抓規(guī)律”的方法,很多難題就能迎刃而解。
在物理習(xí)題的演練中,有些物理問題的情景較為繁雜,用物理規(guī)律或公式來處理物理情景的全過程較難奏效的情況下,可以應(yīng)用“分解思想”將物理情景的全過程按照事物發(fā)展的順序分成幾段熟悉的子過程進行分析,或者將復(fù)雜運動的全過程分解成幾個簡單或特殊的運動過程來考慮,每個小過程都應(yīng)是學(xué)過的直線運動(一般是勻速直線運動、勻加速直線運動、勻減速直線運動)、平拋運動、圓周運動。分解出若干個便于層層推進的解題步驟,逐個予以解決,然后再把分解后討論所得子過程的結(jié)果綜合起來而得到整個問題(原問題)的解,這就是“分解思想”在解題中的應(yīng)用,這樣就能使解題達到事半功倍的效果。
例1:如圖所示,在xOy坐標系y軸左側(cè)和右側(cè)分別有垂直于紙面向外、向里的勻強磁場,磁感應(yīng)強度均為B,一個圍成四分之一圓形的導(dǎo)體環(huán)Oab,其圓心在原點O,半徑為R,開始運動時在第一象限,從t=0起繞O點以角速度ω逆時針勻速轉(zhuǎn)動。試畫出環(huán)內(nèi)感應(yīng)電動勢e隨時間t而變的函數(shù)圖象(以順時針電動勢為正)。
說明:通過把導(dǎo)體環(huán)轉(zhuǎn)動一周的情景按照運動情景發(fā)展過程分解成連續(xù)的四個90°的情景來分別分析。這樣做的目的:一是將一個較為復(fù)雜的情景簡單化,分解后的情景又是我們比較熟悉的;二是弄清了這四個情景中感應(yīng)電動勢變化的規(guī)律,考慮到運動的周期性,使得問題一目了然。由此可看出,將這一較復(fù)雜的運動過程分解成幾個子過程來考慮,然后各個擊破,這樣便于我們清晰地把握題目的情景以及事物發(fā)展的過程,更有利于有條不紊地解決問題。
例2:如圖所示,水平路面CD的右側(cè)有一長L1=2m的板M,一小物塊放在板M的最右端,并隨板一起向左側(cè)固定的平臺運動,板M的上表面與平臺等高。平臺的上表面AB長s=3m,光滑半圓軌道AFE豎直固定在平臺上,圓軌道半徑R=0.4m,最低點與平臺AB相切于A點。當(dāng)板M的左端距離平臺L=2m時,板與物塊向左運動的速度v0=8m/s。當(dāng)板與平臺的豎直墻壁碰撞后,板立即停止運動,物塊在板上滑動,并滑上平臺。已知板與路面的動摩擦因數(shù)μ1=0.05,物塊與板的上表面及軌道AB的動摩擦因數(shù)μ2=0.1,物塊質(zhì)量m=1kg,取g=10m/s2。
(1)求物塊進入圓軌道時對軌道上的A點的壓力;
(2)判斷物塊能否到達圓軌道的最高點E。如果能,求物塊離開E點后在平臺上的落點到A點的距離;如果不能,則說明理由。
說明:處理本題要抓住物理情境發(fā)展的順序?qū)⑽矬w的運動情境分解成連續(xù)的五個過程。
由此可以看出,將這一較復(fù)雜的物理情境分解成幾個子情境來考慮,然后抓住關(guān)鍵點采取各個擊破,最終實現(xiàn)綜合題的破解。掌握分解思想有助于提高我們分析問題和解決問題的能力。縱觀歷年高考綜合題大多是幾段情景或幾個運動過程的拼盤整合,而用分解思想來分解物理情境是拼盤整合的逆過程,更是破解綜合題的最有效的方法。
總之,無論是教師的教學(xué)還是學(xué)生的學(xué)習(xí),都必須掌握分解思想,提高分解能力。而要提高師生的分解能力,除了平時培養(yǎng)自身有強烈的分解問題的意識外,同時還要強化分解能力這方面的礪練,在解決問題的過程中理解熟練掌握分解的技能,才能提升分解問題的能力,最終達到妙用分解思想,提高學(xué)科素養(yǎng)。