王莉

摘 要：高中物理學(xué)習(xí)難度大，抽象性強(qiáng)。突破難點(diǎn)，攻克重點(diǎn)的出路在于培養(yǎng)學(xué)生思維過(guò)程中的遷移能力。本文結(jié)合高考物理復(fù)習(xí)課堂實(shí)際，從物理模型、基本概念、定律應(yīng)用、思維方法等方面分析和探討學(xué)生遷移能力的培養(yǎng)策略。本文對(duì)于提升高考物理復(fù)習(xí)有效性有一定的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：遷移能力;物理模型;基本概念;定律應(yīng)用;思維方法

在高考復(fù)習(xí)過(guò)程中，教師經(jīng)常會(huì)有這樣的感受：認(rèn)為自己備課很充分，講授很清楚，學(xué)生課堂反應(yīng)也很好，而在做題時(shí)卻出現(xiàn)不會(huì)解、解得慢的現(xiàn)象，這讓教師深感困惑。其實(shí)，出現(xiàn)這種情況往往是學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的遷移能力不足造成的。在教學(xué)中我們不僅僅是讓學(xué)生學(xué)會(huì)物理知識(shí)，掌握物理規(guī)律，更重要的是教給學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題以及探究問(wèn)題的思想方法。這樣就必須具有解決問(wèn)題思想方法的遷移能力。新課改以來(lái)，教師不能再把學(xué)生看作是知識(shí)信息的接收器，而應(yīng)幫助學(xué)生學(xué)會(huì)合作、學(xué)會(huì)探究、學(xué)會(huì)互動(dòng)。學(xué)生在合作、互動(dòng)、探究中掌握的物理知識(shí)，不僅可以能夠留下深刻印象，而且有利于思維模式的遷移。而正向遷移有利于提高學(xué)習(xí)的效率，實(shí)現(xiàn)教學(xué)效率的最優(yōu)化。當(dāng)然，教師要更好地促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)遷移能力，首要的任務(wù)是抓好、抓牢基礎(chǔ)知識(shí)。還要在教學(xué)過(guò)程中充分利用典型例題，為學(xué)生提供練習(xí)和應(yīng)用機(jī)會(huì)，使學(xué)生真正掌握基本概念、基本規(guī)律、重要方法的應(yīng)用原則，才能真正實(shí)現(xiàn)知識(shí)和能力遷移?，F(xiàn)歸納如下：

一、物理模型遷移

物理模型是物理學(xué)習(xí)過(guò)程中必須建立起來(lái)的有助于科學(xué)思維的思考模式。高考總復(fù)習(xí)的目的，就是要在系統(tǒng)復(fù)習(xí)的基礎(chǔ)上，幫助學(xué)生建立物理模型，然后將其遷移到物理問(wèn)題中，提升學(xué)生的復(fù)習(xí)效率。如何在物理學(xué)習(xí)中做好物理模型遷移教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的遷移能力呢？

首先，我們要幫助學(xué)生掌握學(xué)過(guò)的一些物理模型。如情境模型有：“傳送帶”模型、“板-塊”模型等;過(guò)程模型有：等容、等溫或者等壓過(guò)程，勻速直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程，勻變速直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)等過(guò)程;對(duì)象模型：理想化的質(zhì)點(diǎn)、光滑的無(wú)摩擦表面、理想化的氣體、單擺、點(diǎn)電荷、勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)等。

其次，要將物理模型規(guī)律遷移到問(wèn)題中去。物理模型的含義必須清晰，其滿足的規(guī)律必須明確。要針對(duì)具體問(wèn)題，能夠想到相應(yīng)的物理模型，從而可以熟練地把簡(jiǎn)單的物理模型通過(guò)思維遷移運(yùn)用于各種變化的實(shí)際問(wèn)題上，從而避免亂套公式造成錯(cuò)解。

現(xiàn)以情境模型為例：對(duì)“傳送帶”模型求解的關(guān)鍵在于對(duì)物體所受的摩擦力進(jìn)行正確的分析判斷，進(jìn)而對(duì)摩擦力做功情況進(jìn)行分析和判斷;物體的速度與傳送帶的速度相等時(shí)是臨界狀態(tài)，摩擦力可能發(fā)生突變，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也可能發(fā)生突變。對(duì)“滑板-滑塊”模型求解的關(guān)鍵是做好兩種分析。首先是動(dòng)力學(xué)分析：分別對(duì)滑塊和滑板進(jìn)行受力分析，求出各自的加速度，求出共同速度和所用的時(shí)間，再求出二者位移及相對(duì)位移;其次是功和能分析：對(duì)滑塊和滑板分別運(yùn)用動(dòng)能定理或者對(duì)系統(tǒng)運(yùn)用能量守恒定律求解，這時(shí)要區(qū)分清楚三個(gè)位移，滑塊對(duì)地的位移S滑;滑板對(duì)地的位移S板;二者相對(duì)位移S相對(duì)。對(duì)比這兩種模型問(wèn)題：關(guān)鍵都在于摩擦力、臨界狀態(tài)和位移分析。求摩擦生熱時(shí)都用相對(duì)位移。解答這兩類問(wèn)題，思維相似，若學(xué)生具有模型遷移能力，可大大提高學(xué)習(xí)效率。

二、基本概念遷移

物理概念是物理思維的起點(diǎn)，也是在觀察、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)科學(xué)思維的產(chǎn)物。因此，物理概念既需要實(shí)驗(yàn)、觀察等感性認(rèn)識(shí)的參與，也需要抽象、概括等理性思考的參與。物理概念需要在物理知識(shí)體系中生成和理解，還要對(duì)物理概念確定相關(guān)因素及它們之間的關(guān)聯(lián)。在高三概念復(fù)習(xí)課堂，側(cè)重概念的得出及對(duì)運(yùn)算公式的理解方面進(jìn)行遷移。如用比值定義的概念有：平均速度、加速度、平均功率、電場(chǎng)強(qiáng)度、電容等;通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)探究獲取的有：由牛頓定律推出的加速度的公式，點(diǎn)電荷周圍的場(chǎng)強(qiáng)公式，平行板電容器電容與兩極板正對(duì)面積，兩極板間距的關(guān)系式，由電阻定律得到的電阻公式，這些屬于決定式;由科學(xué)思維推導(dǎo)出的概念有：電功、瞬時(shí)功率、磁通量、電勢(shì)差等。教師在進(jìn)行概念教學(xué)時(shí)，應(yīng)強(qiáng)化概念公式形成的異同，培養(yǎng)學(xué)生將對(duì)舊概念的理解方式遷移到新概念的學(xué)習(xí)之中，從而順利過(guò)渡，良好銜接。

三、定律應(yīng)用遷移

物理規(guī)律往往表述成物理定律，如牛頓運(yùn)動(dòng)定律。物理定律是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的，通過(guò)觀察和理性思考后獲得的具有普適性的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律。當(dāng)然，物理定律也不是一成不變的，隨著人類認(rèn)識(shí)的深入，其表述和運(yùn)用也會(huì)隨之發(fā)展。學(xué)生認(rèn)識(shí)物理規(guī)律的過(guò)程是一個(gè)探索與研究的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中逐漸形成了物理學(xué)研究的基本方法。物理規(guī)律包含了定律、定理、原理等方面。在復(fù)習(xí)課上，教師應(yīng)讓學(xué)生聯(lián)系新舊知識(shí)，建立物理規(guī)律，掌握物理規(guī)律的探究方法。

現(xiàn)介紹應(yīng)用動(dòng)能定理解題思路如下：⑴確定研究對(duì)象和研究過(guò)程;⑵分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況;⑶明確各力做功情況和物體初末狀態(tài)的動(dòng)能;⑷分階段或全過(guò)程運(yùn)用動(dòng)能定理求解。教師要讓學(xué)生明白，動(dòng)能定理可以算是“萬(wàn)能”定理，基本上的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題都可以遵照上面四點(diǎn)進(jìn)行求解。另外這種思路在運(yùn)用動(dòng)量定理解題時(shí)也適用，關(guān)鍵點(diǎn)都是分析對(duì)象的受力情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。再有，圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可以在天體運(yùn)動(dòng)中通用，若將離心運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)與天體變軌運(yùn)動(dòng)相結(jié)合，可以使變軌問(wèn)題迎刃而解。

例題1.某飛船從軌道Ⅰ經(jīng)兩次變軌繞火星飛行的軌跡如圖，其中軌道Ⅱ?yàn)閳A軌道，軌道Ⅲ為橢圓軌道，三個(gè)軌道相切于P點(diǎn)，P，Q兩點(diǎn)分別是橢圓軌道Ⅲ的遠(yuǎn)火星點(diǎn)和近火星點(diǎn)，S是軌道Ⅱ上的點(diǎn)，P，Q，S三點(diǎn)與火星中心在同一直線上，且PQ=2QS，下列說(shuō)法正確的是（ ）

A.飛船在P點(diǎn)由軌道Ⅰ進(jìn)入軌道Ⅱ需要減速;

B.飛船在軌道Ⅱ上由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到S點(diǎn)的時(shí)間是在軌道Ⅲ上由P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的時(shí)間的1.5倍;

C.飛船在軌道Ⅱ上S點(diǎn)與在軌道Ⅲ上P點(diǎn)的加速度大小相等;

D.飛船在軌道Ⅱ上S點(diǎn)的速度大小小于在軌道Ⅲ上P點(diǎn)的速度大小。

解析：A、D兩項(xiàng)都是由高軌道變到底軌道需要減速，還可以將“近心運(yùn)動(dòng)要減速”的結(jié)論遷移過(guò)來(lái);B、C兩項(xiàng)是天體基本規(guī)律的應(yīng)用。

在復(fù)習(xí)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，延用分析平拋運(yùn)動(dòng)的方法：化曲為直。引導(dǎo)學(xué)生將平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律遷移到粒子偏移運(yùn)動(dòng)當(dāng)中來(lái)，既節(jié)省了分析時(shí)間，又提高了課堂效率，從而掌握對(duì)“類平拋運(yùn)動(dòng)”問(wèn)題的理解和分析。另外，還可以將平拋運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)重要推論：⑴物體瞬時(shí)速度的反向延長(zhǎng)線通過(guò)此時(shí)水平位移的中點(diǎn);⑵物體的速度偏向角θ，與位移的偏向角α的關(guān)系式tanθ=2tanα。靈活地用在“偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)”問(wèn)題中，讓學(xué)生事半功倍地處理新問(wèn)題。

四、思維方法遷移

在物理教學(xué)中，我認(rèn)為正向思維，逆向思維，形象思維，空間思維對(duì)于解題都有很大的幫助，而等效思維是特別常用的重要的思維方法。物體在復(fù)合場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)是考試中很重要的考核點(diǎn)，如解決小球在豎直平面上做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，求其臨界速度的問(wèn)題。這時(shí)，我們要清楚，小球可以完成完整的圓周運(yùn)動(dòng)，其條件就是它能夠通過(guò)“物理最高點(diǎn)”，而不是幾何最高點(diǎn)，這時(shí)我們往往要用到等效思維，將重力場(chǎng)和電場(chǎng)看成“等效重力場(chǎng)”。

例題2.豎直平面內(nèi)有固定的半徑為R的光滑絕緣圓形軌道，水平勻強(qiáng)電場(chǎng)平行于軌道平面向左，P，Q分別為軌道的最高、最低點(diǎn)。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球在軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)，已知重力加速度為g，電場(chǎng)強(qiáng)度E=，要使小球能沿軌道做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，求：⑴小球過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的最小速度;⑵小球過(guò)Q，P兩點(diǎn)時(shí)受軌道彈力大小的差值。（提示：圖中A為等效重力場(chǎng)的“最低點(diǎn)”，B為“物理最高點(diǎn)”，小球在B點(diǎn)的速度最小。）

若是在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的疊加場(chǎng)中粒子做圓周運(yùn)動(dòng)，則重力與電場(chǎng)力的合力必定為零，等效為只有磁場(chǎng);對(duì)于在復(fù)合場(chǎng)中做直線運(yùn)動(dòng)的物體，在垂直于運(yùn)動(dòng)方向受力平衡，等效為不受力。在復(fù)習(xí)課堂，教師應(yīng)當(dāng)注重對(duì)學(xué)生多種解題思維的培養(yǎng)和訓(xùn)練。

物理思維方法很多，為了實(shí)現(xiàn)思維簡(jiǎn)單化，需要我們?nèi)プ儞Q思考角度，除了綜合與分析外，我們也要采用一些行之有效，簡(jiǎn)單快捷的方法技巧。⑴在對(duì)直流電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析時(shí)，常用的有兩種方法：程序判斷法和“串反并同”結(jié)論法。用程序法判斷電路的動(dòng)態(tài)變化時(shí)，步驟繁瑣，需要小心謹(jǐn)慎，若用“串反并同”結(jié)論法則方便快捷，幾乎能秒解。此法還能用于比較麻煩的含容電路、交變電流，甚至是電路的故障分析題型。⑵用楞次定律判斷感應(yīng)電流方向思維特別抽象。但我們歸納了“四步法”：明確要研究的回路及原磁場(chǎng)的方向;觀察、注意磁通量的變化;利用“增反減同”規(guī)律判斷此感應(yīng)電流的磁場(chǎng)的方向。我們還可以用安培定則判斷感應(yīng)電流的方向。再減縮為“一原二變?nèi)兴碾娏鳌笨谠E式方法，非常容易記住和套用。⑶帶電粒子垂直于磁場(chǎng)方向進(jìn)入有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，在只有洛倫茲力作用時(shí)，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，軌跡為圓周，運(yùn)動(dòng)中所涉及的極值問(wèn)題往往是本部分的難點(diǎn)。在解決此類問(wèn)題時(shí)，如果通過(guò)移動(dòng)其軌跡圓來(lái)分析，往往能達(dá)到預(yù)想不到的效果。這類問(wèn)題又稱為“動(dòng)態(tài)圓問(wèn)題”，具體分為：旋轉(zhuǎn)圓，放縮圓和平移圓。應(yīng)用這個(gè)方法的思路過(guò)程如下：①根據(jù)粒子速度的變化情況建立物理情景，構(gòu)思動(dòng)態(tài)圓;②結(jié)合粒子的運(yùn)動(dòng)方向分清是用哪種圓;③運(yùn)用幾何知識(shí)找到臨界狀態(tài);④求解極值。于是我們將極其復(fù)雜、抽象的情景變得清晰、形象。

以上是本人在高考物理復(fù)習(xí)教學(xué)中建構(gòu)出的一些常見(jiàn)的物理模型和典型的物理問(wèn)題，希望對(duì)學(xué)生將學(xué)到的物理知識(shí)用于解決實(shí)際的物理問(wèn)題有幫助。在解決和思考這些物理模型和問(wèn)題過(guò)程中，教師要不斷培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)知識(shí)遷移實(shí)現(xiàn)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。