陳淑

《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020修訂）》指出，創(chuàng)設(shè)情境進(jìn)行教學(xué)，對培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)具有關(guān)鍵作用。因此，物理復(fù)習(xí)課要重視問題情境的創(chuàng)設(shè)，凸顯學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性?！扒榫硨?dǎo)學(xué)”是根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教育對象的實(shí)際情況，以創(chuàng)設(shè)的情境為背景提出一系列問題，以解決問題為途徑達(dá)到學(xué)習(xí)新知的一種啟發(fā)式教學(xué)方法。筆者以“電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用”高考二輪復(fù)習(xí)課為例，通過“情境導(dǎo)學(xué)”引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行有效復(fù)習(xí)。

一、思維導(dǎo)圖建網(wǎng)絡(luò)，強(qiáng)化物理觀念

經(jīng)過高考一輪復(fù)習(xí)，學(xué)生對電磁感應(yīng)涉及的物理概念和規(guī)律已有一定的認(rèn)知，且能夠在情境中進(jìn)行簡單的應(yīng)用。在二輪復(fù)習(xí)的課堂上，可從最基本、最經(jīng)典的“單棒+斜面”的情境入手，將其概念和規(guī)律的聯(lián)系以圖表的方式構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，形成思維導(dǎo)圖（如下頁圖1所示），在學(xué)生頭腦中再次進(jìn)行提煉和升華，使學(xué)生對電磁感應(yīng)中的物理量、知識和規(guī)律有更深刻的理解，奠定解決問題、構(gòu)建模型的基礎(chǔ)。

二、情境對比找成因，探尋科學(xué)本質(zhì)

設(shè)計(jì)有思考價(jià)值的問題情境是有效實(shí)施“情境導(dǎo)學(xué)”的基礎(chǔ)。在電磁感應(yīng)的應(yīng)用中，求解感應(yīng)電流是根本，計(jì)算安培力是關(guān)鍵。只有正確分析這兩個(gè)物理量，才可開啟電磁感應(yīng)綜合應(yīng)用的大門，才能靈活運(yùn)用動力學(xué)、能量、動量三大觀點(diǎn)來解決相應(yīng)的問題。因此，筆者在“單棒+斜面”為基礎(chǔ)的情境下設(shè)計(jì)不同的問題，讓學(xué)生進(jìn)行進(jìn)階

訓(xùn)練。

情境：如圖2，一光滑長直傾斜導(dǎo)軌，分別連接兩電阻R1 、R2，其阻值R1＝R2=R，導(dǎo)軌的其余電阻不計(jì)，導(dǎo)軌間距為L。在導(dǎo)軌的M1P1和M2P2圍成的區(qū)域里（M1P1和M2P2相距為d），有一垂直導(dǎo)軌平面向上的磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小隨時(shí)間的變化如圖3所示。在導(dǎo)軌斜面上與M1P1距離為s處，一導(dǎo)體棒ab在t＝0時(shí)刻靜止釋放，其電阻值也為R，經(jīng)過時(shí)間t1，導(dǎo)體棒恰好勻速進(jìn)入磁場。已知重力加速度為g，求導(dǎo)體棒在進(jìn)入磁場前和通過磁場區(qū)域的過程中，通過的電荷量之比。

求解電荷量要正確求出不同階段的電流情況，即需要通過分析電動勢產(chǎn)生的原因，畫出等效電路圖進(jìn)行輔助，才能較快地進(jìn)行求解（如圖4所示）。

進(jìn)入磁場前，流經(jīng)導(dǎo)體棒ab的電流是支路電流，所以

通過磁場期間，ab棒是作為等效電路中的電源，電流為干路電流，所以

通過對比，學(xué)生深刻地認(rèn)識到求解時(shí)找出等效電源、應(yīng)用等效電路的重要性，因此教學(xué)時(shí)不能操之過急，要嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是地引導(dǎo)學(xué)生探尋電磁感應(yīng)產(chǎn)生的本質(zhì)，巧妙地計(jì)算出和電荷量之比。

三、情境易錯(cuò)巧設(shè)計(jì)，提升科學(xué)思維

情境設(shè)計(jì)要貼近學(xué)生的最近發(fā)展區(qū)。問題的設(shè)置應(yīng)著眼于學(xué)生的思維慣性中最容易出現(xiàn)錯(cuò)誤的地方，使情境既有熟悉感又具挑戰(zhàn)性，從而引發(fā)學(xué)生深入思考自己是否容易陷入思維誤區(qū)，進(jìn)而提升學(xué)生的科學(xué)思維能力。

情境：如圖5，一間距為L=0.75m的光滑傾斜導(dǎo)軌，頂端有一電阻R=1.5Ω，導(dǎo)軌其余電阻不計(jì)。有一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B=0.8T的勻強(qiáng)磁場垂直于導(dǎo)軌平面向上。一質(zhì)量為m=0.2kg，阻值為r=0.5Ω的導(dǎo)體棒，從ab處由靜止開始下滑至底端，經(jīng)過的距離為s=1.15m。此過程中，導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的焦耳熱為Q=0.1J。求導(dǎo)體棒下滑過程的最大速度。

為了引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，我在課堂上組織學(xué)生分組進(jìn)行討論，不同的學(xué)習(xí)小組呈現(xiàn)出兩種不同的求解方法。第一種方法是根據(jù)動力學(xué)觀點(diǎn)求解：當(dāng)導(dǎo)體棒的加速度為零時(shí)，其下滑的速度最大，設(shè)為vm，根據(jù)牛頓第二定律得到

mg sin30°=，代入數(shù)據(jù)解得vm=m/s。第二種方法是根據(jù)能量觀點(diǎn)求解：導(dǎo)體棒從靜止下滑至底端的過程中，無論導(dǎo)體棒是否勻速，其速度一定為最大vm，根據(jù)能量守恒得到 mgsin30°=Q總+mvm2，再結(jié)合題目所給條件導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的焦耳熱為Q=0.1J，根據(jù)熱量分配可得回路中的總焦耳熱為Q總=（R+r），代入數(shù)據(jù)解得vm=2.73m/s。顯然第二種方法才是正確的，因?yàn)榈谝环N方法沒有對導(dǎo)體棒在下滑至底端的過程中，能否達(dá)到勻速運(yùn)動進(jìn)行討論，求解過程不嚴(yán)密。我在課堂中邀請不同小組的學(xué)生來分析對比兩種方法的合理性、出錯(cuò)原因以及如何修正，使學(xué)生通過自主發(fā)現(xiàn)問題、討論與交流等活動，提升物理思維能力。

四、情境變式作導(dǎo)學(xué)，凸顯科學(xué)探究

知識框架的構(gòu)建需要融合與延伸，依據(jù)由淺入深、由表及里的認(rèn)識規(guī)律，在知識關(guān)聯(lián)處適當(dāng)設(shè)置情境的變式。我在上述“單棒+斜面”的問題情境中，經(jīng)過多次變式增設(shè)如下一些情境變式。

變式1：如圖6所示，將磁場的方向改為豎直向上，若導(dǎo)體棒從ab處由靜止下滑至速度為v時(shí)，求導(dǎo)體棒加速度大小。

變式2：仍如圖6所示，將磁場的方向改為豎直向上，同時(shí)將導(dǎo)軌改為粗糙，設(shè)導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為μ，其他條件不變，求導(dǎo)體棒的加速度大小。

變式3：如圖7所示，導(dǎo)軌光滑，磁場的方向垂直于斜面向上，不計(jì)一切電阻，下滑位移為x的過程中電容器未被擊穿，請通過計(jì)算說明金屬棒的運(yùn)動狀態(tài)。

從以上情境看，我嘗試通過改變磁場方向、增加動摩擦因數(shù)、更換電阻為電容等方式，創(chuàng)設(shè)不同的情境變式，使學(xué)生更深刻地理解題目背后的知識點(diǎn)。在此過程中，教師只是作為引導(dǎo)者，設(shè)置問題情境，讓學(xué)生從不同的角度去思考同一個(gè)問題。

電磁感應(yīng)的綜合應(yīng)用是物理復(fù)習(xí)中的重難點(diǎn)，也是落實(shí)物理學(xué)科的核心素養(yǎng)培養(yǎng)的重要內(nèi)容之一?；谝粋€(gè)基本模型，設(shè)計(jì)兩個(gè)問題情境以及三個(gè)相關(guān)情境變式，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的情境，通過物理規(guī)律的探究、物理問題的解決，提高了學(xué)生的科學(xué)思維和科學(xué)探究能力。

責(zé)任編輯 羅 峰