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運(yùn)用思維導(dǎo)圖提升高三課堂效率

2020-09-18 00:57:48天津市咸水沽一中吳景冬
天津教育 2020年24期
關(guān)鍵詞:導(dǎo)圖規(guī)律物體

■天津市咸水沽一中 吳景冬

近些年的高考物理試題命題以“能力立意”為主導(dǎo),著重考查考生的物理基礎(chǔ)知識、基本技能和科學(xué)素養(yǎng)。高考不再是應(yīng)試能力的培養(yǎng),高三復(fù)習(xí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是對付一張?jiān)嚲砟敲春唵?,在?fù)習(xí)中更需要培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),進(jìn)而才能更有效地備戰(zhàn)高考。而運(yùn)用物理思維的思維導(dǎo)圖是提升高考復(fù)習(xí)的重要途徑。

一、抓住課堂主陣地,運(yùn)用思維導(dǎo)圖提升高三課堂效率

思維導(dǎo)圖是表達(dá)發(fā)散性思維的有效的圖形思維工具,它簡單卻又極其有效,是一種革命性的思維工具。學(xué)生使用思維導(dǎo)圖進(jìn)行學(xué)習(xí),可以成倍地提高學(xué)習(xí)效率,增進(jìn)理解和記憶能力。在物理思維方面,高中階段要求學(xué)生具備的一個(gè)重要的能力是綜合分析能力。它要求考生能夠獨(dú)立地對所遇到的問題進(jìn)行具體分析,弄清其中的物理狀態(tài)、物理過程和物理情境,找出其中起重要作用的因素及有關(guān)條件;能夠把一個(gè)較復(fù)雜問題分解為若干較簡單的問題,找出它們之間的聯(lián)系。簡單地說,物理是研究“物體”“運(yùn)動(dòng)規(guī)律”的“道理”。這就說明了物理的科學(xué)思維首先是研究“物質(zhì)”,即我們常說的研究對象;其次要研究物質(zhì)的“最一般的運(yùn)動(dòng)規(guī)律”,即我們所說的物理過程;最終我們要研究他的規(guī)律,即科學(xué)的物理規(guī)律。筆者在高三復(fù)習(xí)教學(xué)中將這種思維細(xì)化,形成一種思維流程。這種思維流程簡單地說就是“對確定的研究對象進(jìn)行物理過程分析,從而確定物理規(guī)律,最后列出方程”。由于研究對象不同,可以將思想方法細(xì)化成兩大部分。簡明的思維導(dǎo)圖如下:

二、研究對象是單體

研究對象如果是一個(gè)物體,分析這樣的物理過程,一般是有明確的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。如平衡狀態(tài)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速曲線運(yùn)動(dòng)(平拋或類平拋)、圓周運(yùn)動(dòng)(勻速圓周運(yùn)動(dòng)或者圓周運(yùn)動(dòng)的一個(gè)位置)。每一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都有相應(yīng)的物理規(guī)律解決。如果沒有明確的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),則依據(jù)力在時(shí)間、空間的累積效果來確定規(guī)律,如動(dòng)能定理、動(dòng)量定理、能量守恒規(guī)律。

基本的思維導(dǎo)圖是:

(一)在純力學(xué)中的應(yīng)用

例1.一個(gè)固定的半徑R的光滑半圓環(huán)軌道處于豎直平面內(nèi),半圓環(huán)AB 與粗糙的水平地面相切于圓環(huán)的端點(diǎn)A。一個(gè)質(zhì)量為m 的小球開始靜止于C點(diǎn),后獲得一瞬時(shí)沖量I0,在水平地面上向右做勻減速運(yùn)動(dòng),經(jīng)過A 點(diǎn)時(shí)對軌道的壓力為其重力的k 倍,已知水平軌道CA 段長為nR,取g=10m/s2,求解相關(guān)物理問題。

本題是一個(gè)單體問題,通過上述的思維導(dǎo)圖進(jìn)行物理思維分析,我們可以得出小球的物理過程:先是明確的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)勻減速直線運(yùn)動(dòng),再是一般的圓周運(yùn)動(dòng),最高點(diǎn)B是圓周運(yùn)動(dòng)的一個(gè)位置,最后是平拋,當(dāng)分析準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)狀態(tài)后,每種狀態(tài)都有特定的規(guī)律解決問題,應(yīng)用相應(yīng)的物理規(guī)律列出正確方程。

這種思維方法不只是解決純力學(xué)問題,這是一種思維習(xí)慣,是解決力學(xué)問題的思想,電磁學(xué)中的力學(xué)問題同樣可以解決。

(二)在電磁場中的應(yīng)用

例2.一帶電粒子質(zhì)量為m帶電量為+q,從電場中坐標(biāo)為(-2L,-L)的點(diǎn)以速度v0沿+x方向射出,恰好經(jīng)過坐標(biāo)原點(diǎn)O處后射入磁場區(qū)域,最后帶電粒子能再次回到坐標(biāo)原點(diǎn)O(粒子的重力忽略不計(jì))。求解相關(guān)物理問題。

通過審題,確定研究對象是帶電粒子,接著研究帶電粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。我們會(huì)發(fā)現(xiàn),粒子先是在電場中做類平拋運(yùn)動(dòng),后在真空中做勻速直線運(yùn)動(dòng),最后在磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。應(yīng)用相應(yīng)的物理規(guī)律又順利解決了。

三、研究對象是兩個(gè)物體

(一)當(dāng)研究問題出現(xiàn)兩個(gè)物體時(shí),首先引導(dǎo)學(xué)生分析這兩個(gè)物體的狀態(tài)是否相同,如果狀態(tài)相同,考慮整體與隔離。

基本的思維導(dǎo)圖是:

例3.如圖1,若F緩慢增大而整個(gè)裝置仍保持靜止,求解此過程中各力變化。如圖2,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),若把A向右移動(dòng)少許后,它們?nèi)蕴幱陟o止?fàn)顟B(tài)。求解此過程中各力變化。如圖3,緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)擋板至其與斜面垂直,求解此過程中各力變化。諸如此類問題,A、B 兩個(gè)物體均處于平衡狀態(tài)或者處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài),都屬于平衡狀態(tài),所以可以看成一個(gè)整體分析平衡,也可以分別研究平衡問題,針對不同研究問題合理選擇研究對象。

(二)當(dāng)研究問題出現(xiàn)兩個(gè)物體時(shí),若這兩個(gè)物體的狀態(tài)不相同,則考慮相互作用,看是否動(dòng)量守恒,滿足守恒條件,即守恒。

例4.如子彈打木塊的一系列模型題:

如:一個(gè)質(zhì)量為m 的子彈以v0的水平速度擊中靜止在光滑水平面上的質(zhì)量為M 的木塊,留在其中或者穿出,分析整個(gè)過程的相關(guān)物理問題。再如:若將子彈和木塊的作用時(shí)間變長,變成板塊作用。給出相應(yīng)條件,求解相關(guān)物理問題。

以上相關(guān)問題,兩個(gè)物體的狀態(tài)不相同,依據(jù)動(dòng)量守恒的條件分析判斷是否動(dòng)量守恒,滿足守恒條件,即可用動(dòng)量守恒。

這種分析思維流程在電場、磁場中同樣分析的思維方法。

例5.如在電場環(huán)境下和在磁場環(huán)境下的分析:

當(dāng)然,本文僅就物理部分問題予以討論、研究,這種自然科學(xué)博大精深,還有很多問題有待更有效、更科學(xué)的方法去探究,這僅是筆者多年教學(xué)實(shí)踐的一些體會(huì),以使在科學(xué)思維引領(lǐng)下,考試不再是應(yīng)試,而是在復(fù)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維與素養(yǎng)。

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