程宏亮+王偉芳

【摘 要】在初中物理教學(xué)中，注重初、高中知識(shí)及其思維訓(xùn)練的銜接是初中物理教師亟待解決的一個(gè)重要問題。本文以“叉魚”習(xí)題的改編為例，提出初中物理教師在習(xí)題教學(xué)中，可引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)定性分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步接觸相關(guān)定量分析的方法，在發(fā)展學(xué)生經(jīng)驗(yàn)思維的基礎(chǔ)上，使其理論思維得到培養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】知識(shí)銜接；思維訓(xùn)練；習(xí)題改編

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-0568（2017）24-0091-02

2015年太倉中考物理模擬題：有經(jīng)驗(yàn)的漁民使用鋼叉捕魚時(shí)，鋼叉要對(duì)準(zhǔn)看到的“魚”的下方叉，因?yàn)閷?shí)際的魚在看到的“魚”的下方。如下所示的4幅圖中，能正確反映漁民看到“魚”的光路圖是（ ）。

本題主要考查光的折射現(xiàn)象，而理解掌握光的折射規(guī)律是解決此類折射問題的關(guān)鍵。具體解題分析如下：人眼能看到物體需要滿足兩個(gè)條件：物體發(fā)光或者反射光；光線進(jìn)入人眼。所以，光被水中魚反射出來，并在水面發(fā)生了折射，可知C、D選項(xiàng)光的傳播方向錯(cuò)誤。當(dāng)光由水斜射入空氣時(shí)發(fā)生折射，折射角大于入射角，B選項(xiàng)中折射角小于入射角，錯(cuò)誤，正確答案只有A選項(xiàng)。光是沿直線傳播的，所以逆著折射光線看上去，看到的是魚變淺的虛像，有經(jīng)驗(yàn)的漁民應(yīng)該用魚叉瞄準(zhǔn)看到的“魚”的下方位置，才能將魚叉到。

上述分析要求學(xué)生有一定的思維辨析能力。但如果按照某些教師總結(jié)出的“折射現(xiàn)象中，空氣中的角大于水中的角，水中的角大于玻璃中的角”的解題技巧，學(xué)生就能很快得到正確答案。這樣的解題思路看似節(jié)約時(shí)間，實(shí)則大大挫傷了學(xué)生的思維積極性。即使這部分學(xué)生借助解題技巧在升學(xué)考試中獲得高分，但如果他們沒有理解光的折射規(guī)律，制約了思維能力的拓展，也就無法適應(yīng)高中階段高強(qiáng)度、高密度、高難度的課堂學(xué)習(xí)模式。為了更好地實(shí)現(xiàn)初、高中物理教學(xué)銜接，提高學(xué)生的思維能力，筆者將原題的條件、設(shè)問等進(jìn)行了一些“小”改動(dòng)，改編成如下新題：

有經(jīng)驗(yàn)的漁民使用鋼叉捕魚時(shí)，看到的往往不是實(shí)際的魚的真實(shí)位置。如下所示的4幅圖中，能正確反映漁民看到的“魚”和魚所在真實(shí)位置的圖是（ ）。

相較于原題，本題在問題的呈現(xiàn)上做了如下兩點(diǎn)變動(dòng)：沒有提供具體的光路圖；提供魚與魚的“虛像”位置關(guān)系。改動(dòng)后的題目，對(duì)學(xué)生的審題、讀題能力和對(duì)學(xué)生關(guān)于光的折射規(guī)律的理解以及思維能力等提出更高的要求。這一變型題，依靠記結(jié)論、套公式以及背解題技巧是無法解決的。要解答此題，學(xué)生需要綜合運(yùn)用所學(xué)的光學(xué)知識(shí)來理解題述的物理現(xiàn)象。這與高中物理以學(xué)和想為主開展教學(xué)的要求相吻合，學(xué)生不僅要會(huì)做，還要會(huì)想，不僅要學(xué)會(huì)，還要會(huì)學(xué)。

根據(jù)初中物理所學(xué)的光的折射規(guī)律可以知道：從魚身上反射出的光線由水中進(jìn)入空氣時(shí)，在水面上發(fā)生折射，此時(shí)折射角大于入射角。折射光線進(jìn)入人眼后，人腦會(huì)認(rèn)為光是沿直線傳播的，因而人眼逆著折射光線的方向直線看去將看到“魚”，比較折射角與入射角的大小關(guān)系需要運(yùn)用逆向思維。漁民之所以能夠看到魚的“像”，是因?yàn)轸~反射的光線在水面上發(fā)生折射后進(jìn)入人眼，漁民認(rèn)為光是沿直線傳播的，順著折射光線的反向延長(zhǎng)線看見魚的“像”，因此人眼與魚的“像”是在同一直線上的。

為了更好地處理問題，我們需要把魚和魚的“像”分別抽象為一個(gè)點(diǎn)，即點(diǎn)A和點(diǎn)B（圖1）。把魚的“像”與人眼（點(diǎn)A）連成直線，根據(jù)作圖規(guī)則，其中人眼到水面的線段為直線，水面到魚的“像”的線段為虛線。直線AA與水面交于點(diǎn)O，點(diǎn)O為入射點(diǎn)。連接點(diǎn)O與點(diǎn)B，光線BO為入射光線。過點(diǎn)O作垂直水面的法線MN，標(biāo)出反射角∠AOM為∠γ和入射角∠BON為∠i。根據(jù)光的折射規(guī)律判斷出折射角γ大于入射角i，排除B、C選項(xiàng)。判斷魚和魚的“像”的位置關(guān)系，需要找出魚反射的任意兩條折射光線，這兩條折射光線的反向延長(zhǎng)線將交于魚的“虛像”。在初中階段，由于知識(shí)限制，同時(shí)也為降低學(xué)生的思維難度，我們一般選取漁民從岸上正上方垂直向下觀察魚的情況。此時(shí)魚反射的光垂直通過水面時(shí)，光的傳播方向不變。此時(shí)AA與MN交于點(diǎn)B，B為魚的像。經(jīng)分析可得，魚的像B在魚真實(shí)位置B的上方（圖2），因而排除選項(xiàng)D，相應(yīng)選項(xiàng)A即為正確答案。

由于魚的“虛像”在魚真實(shí)位置的上方，所以人就會(huì)感覺魚變淺了。同樣的解題思路也可以應(yīng)用到解釋池底變“淺”，岸上的樹變“高”等物理現(xiàn)象。以上采用的是一種通過定性分析得到像與物的位置關(guān)系的方法，由于折射光線垂直入射的特殊性，所以整個(gè)分析過程顯然不夠嚴(yán)謹(jǐn)。即使推理過程缺少定量分析，但仍然能得到正確的答案，而這種經(jīng)驗(yàn)性思維正是學(xué)生物理思維發(fā)展的基礎(chǔ)。

“光的折射”內(nèi)容在初、高中物理教材均出現(xiàn)過。初中教材內(nèi)容要求學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)來掌握光的折射規(guī)律，而高中教材內(nèi)容則要求學(xué)生能通過實(shí)驗(yàn)測(cè)出光在玻璃中的折射率，需學(xué)習(xí)運(yùn)用折射率公式定量計(jì)算出折射角或入射角的具體數(shù)值。在此，學(xué)生學(xué)習(xí)的是一種定量分析方法。比較初、高中不同的教學(xué)目標(biāo)可知，初中習(xí)題分析主要運(yùn)用的是經(jīng)驗(yàn)性思維（定性分析），而高中階段則要求學(xué)生運(yùn)用理論思維（定量分析）解決問題。為了實(shí)現(xiàn)初、高中學(xué)生思維訓(xùn)練的有效銜接，初中物理教師在習(xí)題教學(xué)中，應(yīng)在發(fā)展學(xué)生經(jīng)驗(yàn)思維的基礎(chǔ)上，注重對(duì)學(xué)生理論思維的培養(yǎng)。如在解答本題過程中，結(jié)合高中物理光的反射和折射的知識(shí)，教師可在定性分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行如下定量分析（如圖3）：

1. 選取大小合適的入射角

當(dāng)光從水（相對(duì)光密介質(zhì)）入射到空氣（相對(duì)光疏介質(zhì)）時(shí)，隨著入射角增大，折射角也隨之增大。當(dāng)入射角增大到臨界角時(shí)，折射角等于90°，此時(shí)發(fā)生全反射，運(yùn)用光的折射公式■=■進(jìn)行計(jì)算，其中空氣折射率n1=1、水的折射率n2=1.33、折射角∠γ=90°，代入公式后計(jì)算得sinγ=0.75188，經(jīng)查表得臨界角∠i≈49°。經(jīng)分析可知，入射角應(yīng)小于49°。選取魚反射的任意兩條光線AB和AC為入射光線，分別與水面相交于點(diǎn)B和點(diǎn)C，過點(diǎn)B和點(diǎn)C分別做法線MN和MN，標(biāo)出相應(yīng)入射角∠i和∠i。為了簡(jiǎn)化處理過程，結(jié)合前面的分析，選取入射角為小于49°的特殊角，即∠i=30°和∠i=45°。

2. 確定折射角的大小

當(dāng)入射角為∠i=30°時(shí)，反射角相應(yīng)為∠γ。將∠i=30°、n1=1以及n2=1.33代入公式■=■，計(jì)算后得sinγ=0.665，查表得∠γ≈42°。同理，∠i=45°時(shí)得sinγ≈0.94045，∠γ≈70°。

3. 完善光路圖

利用量角器，做出反射光線BD和CE使反射角∠γ=42°、∠γ=70°。反向延長(zhǎng)反射光線BD和CE，此時(shí)BD和CE交于點(diǎn)A，點(diǎn)A為點(diǎn)A的像。觀察光路圖可知，像A位于物A位置的右上方。同樣的，魚的“像”將位于魚真實(shí)位置的右上方，由此可知正確的答案為選項(xiàng)A。

由以上分析知，學(xué)生需要結(jié)合“叉魚”的物理情境，充分調(diào)動(dòng)所學(xué)的物理知識(shí)，經(jīng)過系列的分析和綜合、抽象和概括的思維過程來解決實(shí)際問題。

綜上分析，為了實(shí)現(xiàn)初、高中物理習(xí)題教學(xué)有效銜接，初中教師需要注意以下幾點(diǎn)：

一是熟練把握初、高中物理教材內(nèi)容中相關(guān)知識(shí)的銜接，注重對(duì)習(xí)題進(jìn)行一一甄別挑選、修改完善。教師應(yīng)在熟練把握學(xué)情的基礎(chǔ)上，深度挖掘解答原題所需的物理思維，通過改變物理?xiàng)l件來進(jìn)行習(xí)題改編，促進(jìn)學(xué)生由經(jīng)驗(yàn)思維向理論思維轉(zhuǎn)變。日積月累，學(xué)生的物理思維素養(yǎng)才能得到進(jìn)一步的提升，也能更好地適應(yīng)高中階段物理課程的學(xué)習(xí)。

二是初中物理習(xí)題教學(xué)中，在進(jìn)行定性分析的基礎(chǔ)上，可適當(dāng)學(xué)習(xí)一些定量分析的方法，促進(jìn)學(xué)生由經(jīng)驗(yàn)思維向理論思維的轉(zhuǎn)化。

總之，初中物理習(xí)題教學(xué)，教師要善于挖掘題目中所蘊(yùn)含的思維形式與方法，逐步加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的理論思維訓(xùn)練，讓學(xué)生在習(xí)題分析中理解現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)，從而促進(jìn)初、高中物理習(xí)題教學(xué)的有效銜接。

參考文獻(xiàn)：

[1] 物理課程教材研究開發(fā)中心.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理選修3-4[M].北京：人民教育出版社，2006，（70.

[2] 物理課程教材研究開發(fā)中心.義務(wù)教育教科書物理八年級(jí)下冊(cè)[M].北京：人民教育出版社，2013，（11）.

（編輯：楊 迪）endprint