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高中物理解題優(yōu)化路徑分析

2024-07-24 00:00:00陳文芳
數(shù)理天地(高中版) 2024年14期

【摘要】高中物理是高中教育階段的重要課程,學(xué)科核心素養(yǎng)就是物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究及科學(xué)態(tài)度與責(zé)任,物理學(xué)科能夠為學(xué)生揭示世界萬物運行的基本原理,培養(yǎng)學(xué)生的探究實踐意識,加深學(xué)生對物理現(xiàn)象的認(rèn)知,提升學(xué)生的綜合素養(yǎng).與初中物理相比,高中物理知識的學(xué)習(xí)難度更大,許多知識具有抽象建?;蚰P湾e誤等情況,影響學(xué)生解答的速度和準(zhǔn)確性.本文介紹了高中物理解題優(yōu)化路徑和基本思路,并以高中物理最經(jīng)典的“力學(xué)”篇為例,講解物理解題技巧與思路,以供參考.

【關(guān)鍵詞】高中物理;力學(xué);解題技巧

“力學(xué)”是整個高中物理學(xué)習(xí)的基石,包括靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué),具體來說就是力、牛頓運動定律、物體的平衡、直線運動、曲線運動、振動和波、功和能、動量和沖量,力學(xué)相關(guān)知識的學(xué)習(xí)以及問題的分析能夠培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力、物理模型構(gòu)建能力、知識應(yīng)用能力等,為之后電學(xué)、磁場等模塊的學(xué)習(xí)打下扎實的基礎(chǔ).高中物理題的場景更加復(fù)雜,解答難度也更大,但只要能掌握物理題解題技巧、總結(jié)解題思路和方法就能夠提高學(xué)生的分析能力與解題能力,進(jìn)而提升高中學(xué)生的物理成績.高中物理教師在課堂教學(xué)中應(yīng)加強學(xué)生解題思路和技巧的訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生良好的審題習(xí)慣,鍛煉學(xué)生的發(fā)散性思維,提升學(xué)生綜合應(yīng)用知識的能力,幫助構(gòu)建完整的物理知識框架,提高學(xué)生的解題效率.

1 高中物理解題優(yōu)化路徑與思路——以“力學(xué)”為例

1.1 認(rèn)真審題,明確題意

事實上,力學(xué)知識體現(xiàn)在生活的方方面面,因此高中物理力學(xué)題在陳述的過程中都會隱含一些學(xué)生容易忽略的關(guān)鍵信息,這就需要學(xué)生認(rèn)真審題,挖掘題目隱含的力學(xué)要素,并及時用筆把相關(guān)的字、詞圈出來,進(jìn)而調(diào)動自己的力學(xué)知識儲備,在旁邊加以備注,就可以快速理解“緩慢”就是平衡狀態(tài),就馬上想到用圖解法或用正交分解法來解答.如,“加速”就是a ,v同向,就可以分析出物體的受力方向,也可以正確寫出牛頓第二定律表達(dá)式;物體“恰”好運動,就是外力恰好克服了最大靜摩擦力.這樣才能夠構(gòu)建出解題思路,明確解題的方向.

學(xué)生在審題時應(yīng)當(dāng)轉(zhuǎn)變閱讀題目的角度,嘗試從物理力學(xué)知識的角度分析題目,將題目描述的每一個動作或場景都用相關(guān)力學(xué)知識串聯(lián)起來,這樣就能夠發(fā)現(xiàn)隱藏在題目文字或物理現(xiàn)象下的力學(xué)關(guān)鍵知識點,進(jìn)而挖掘題目的隱藏條件,這就是教師要教會學(xué)生的解題過程的第一步,即環(huán)境分析,分析包括:是否存在重力場、電場、磁場,是否有提及外力,物體是否在空中、地面、斜面、圓弧軌道、管道,接觸面是否粗糙或光滑,是否與桿、繩及彈簧接觸,彈簧伸長或壓縮.認(rèn)真審題并提取完整的“線索”之后,學(xué)生可羅列已知條件、未知條件與問題,構(gòu)建對應(yīng)的物理模型,思考如何通過物理模型找到未知條件,這樣就形成了清晰、明確的解題思路,才能夠更快地解答題目.

1.2 構(gòu)建模型,提高效率

單一的力學(xué)題目難度并不大,但高中物理題往往將力學(xué)知識與物體運動聯(lián)系在一起,這樣就形成了更加復(fù)雜的綜合性場景.面對這樣復(fù)雜的運動、受力狀態(tài)的題目,學(xué)生應(yīng)當(dāng)構(gòu)建相應(yīng)的物理模型,包括物體模型和過程模型,將各物體的受力以及運動狀態(tài)分解,將復(fù)雜受力或運動轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵瘟W(xué)或運動的疊加,這就是解題過程中的第二步,即過程分析,那么多的過程并非要全部都用上,而解題的第三步就是選過程,把所選過程都用兩個點及一條線畫出,或直線或曲線,并在兩端點標(biāo)上狀態(tài)量:v,Ek,Ep等,在線的上下方標(biāo)上過程量:t,x,a,W,I等,選過程就是選兩端點,目的就是為了求解問題更方便.一般要注意四點:一是所選兩端點,要么是已知速度的點,要么是所求速度的點;二是找題目已知點,靜止或已給出的速度;三是找題設(shè)特殊點,如恰過最高點或已知物體在圓弧某點的受力,要列出完整的向心力方程,求出該點速度,把未知點變?yōu)橐阎c;四是若題中出現(xiàn)非彈性碰撞,則要分成碰前、碰撞及碰后三個過程分析.

1.3 分析受力,圖文結(jié)合

解題的第四步就是在所選過程中對物體進(jìn)行受力分析,而受力分析是高中物理力學(xué)解題的重要技巧,且學(xué)生的受力分析圖會影響其解題的思路以及最終答案的準(zhǔn)確性.實際上,學(xué)生進(jìn)行受力分析的過程也是對力學(xué)知識再次回顧的過程,要想提高受力分析圖的準(zhǔn)確性,學(xué)生必須具備夯實的力學(xué)知識,能夠精準(zhǔn)判斷并分析不同場景下各物體的受力情況.

對基礎(chǔ)不好的學(xué)生來說,受力分析更是他們的弱點,在教學(xué)中可引導(dǎo)學(xué)生使用左手“五指法”,只要學(xué)生選定了研究對象,就可按力的性質(zhì)順序數(shù)手指同時進(jìn)行受力分析,先分析非接觸力,再分析接觸力,即拇指——重力、食指——電場力、中指——磁場力、無名指——彈力、小指——摩擦力,如果題目給出了一個外力,而又不知道這個力的性質(zhì),可以在“五指法”之前先畫好這個力.用數(shù)手指的辦法,可讓學(xué)生在最短的時間里想到自己下一步要做什么,該怎么做,逐漸克服自己對力學(xué)的恐怖心理,進(jìn)而熟能生巧.當(dāng)然,教師在教學(xué)中應(yīng)重視力學(xué)基礎(chǔ)概念、定理以及規(guī)律的教學(xué),鍛煉學(xué)生的受力分析能力,提升學(xué)生受力分析圖的精準(zhǔn)性,從而提高學(xué)生解答力學(xué)題的能力.在受力分析中,學(xué)生應(yīng)分別分析各接觸面的受力情況,學(xué)會分類和辨別受力,靈活應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)知識[1].

1.4 總結(jié)規(guī)律,明確思路

高中力學(xué)知識形成了完整的體系,學(xué)生在解題過程中也應(yīng)剖析題目中蘊含的力學(xué)知識,找準(zhǔn)解題關(guān)鍵,總結(jié)力學(xué)知識的規(guī)律,提取其中涉及的知識點,明確各知識點之間的關(guān)系,進(jìn)而找到解題的思路,解題的最后一步就是對不同的過程列方程求解,也可以引導(dǎo)薄弱學(xué)生使用“五指法”在五大解題方法中擇優(yōu)選出最便捷的方法解決問題,按如下順序進(jìn)行排除:

(1)動力學(xué)方法:適用恒力與直線運動,除非是涉及純運動學(xué),其他情況下都不是最簡便的;

(2)動能定理:適用于單個物體或連接體,是解題的首選方法,直線曲線通用,恒力變力通用;

(3)能量守恒定律(機械能守恒定律):適用于單個或多個物體,直線曲線通用,是解決兩個以上物體及含彈簧題目的首選方法;

(4)動量守恒定律:適用于兩個物體的相互作用,遇見碰撞、爆炸、合二為一、一分為二或特殊模型的情況,必先列此方程可快速求出速度.

(5)動量定理:適用對單個物體并涉及時間的分析,與動量守恒定律一樣,是矢量表達(dá)式,要注意物理量的正負(fù).

2 高中物理解題技巧及其應(yīng)用——以“力學(xué)”為例

2.1 整體法

整體法是高中物理解題的重要思路和方法,其主要應(yīng)用于多物體或多狀態(tài)的復(fù)雜場景中,特別是間接接觸的兩物體之間的相互作用就會增加受力分析的難度,造成分析視角的局限性.此時如果能夠?qū)蓚€物體視作一個整體,從系統(tǒng)角度分析合力,那么就能夠很簡單地得出結(jié)果.

整體法為學(xué)生解答物理題提供了全新的視角,其強調(diào)物體本質(zhì)以及系統(tǒng)內(nèi)部各部分之間的相互聯(lián)系與作用,將不同物體狀態(tài)有機結(jié)合起來形成了穩(wěn)定的力學(xué)系統(tǒng),此時進(jìn)行受力分析就更加明確、簡單,能夠?qū)?fù)雜的、零散的力學(xué)問題簡單化,并且能夠幫助學(xué)生建立整體性思維,提升其解答物理問題的能力[2].

在教學(xué)中,可用簡單的語言讓學(xué)生去掌握看似抽象的概念,讓學(xué)生知道,所謂整體法也就是打包法,當(dāng)看到題目中出現(xiàn)兩個以上的物體時,就把這些物體全部放進(jìn)一個小圓圈里,再去分析圈外的物體對圈內(nèi)物體的所有的力.不管物體是處于平衡狀態(tài)或是非平衡狀態(tài),都優(yōu)先使用整體法分析,解決不了再用隔離法,能讓學(xué)生避免難以選擇的困惑.

2.2 隔離法

整體法能夠化繁為簡,改變學(xué)生分析問題的視野,幫助學(xué)生形成系統(tǒng)性分析的能力,同時還能夠集中復(fù)雜場景或問題中的各項要素,進(jìn)而提高解答問題的效率.但還有一些物理題經(jīng)過整體法分析后還需分解系統(tǒng),對系統(tǒng)的各部分逐個分析,明確各部分的詳細(xì)受力.此時就需要使用隔離法,該方法能夠?qū)⑽锢砹W(xué)問題中涉及的內(nèi)部受力問題深入剖析,針對隔離出來的某個物體實際受力與運動狀態(tài)進(jìn)行討論,進(jìn)而解答相關(guān)物理問題,幫助學(xué)生更好地理解物理現(xiàn)象.

2.3 圖象法

物理圖象其實也是學(xué)生分析以及思維發(fā)散的具體表現(xiàn),當(dāng)很多物理題也會以圖象的形式展示物體狀態(tài),因此教師應(yīng)教授學(xué)生圖象法,讓學(xué)生在作圖分析的過程中看懂物理現(xiàn)象與物體狀態(tài),學(xué)會通過圖象呈現(xiàn)物理現(xiàn)象或物理規(guī)律,展示物體的動態(tài)過程,構(gòu)建圖象相關(guān)的物理思維模式,提高學(xué)生解答物理題的效率.圖象法常用于高中物理的動態(tài)平衡、動能問題、速度路程問題以及多知識點綜合性物理問題的解答中.力學(xué)中常用矢量三角形(圖解法)解答動態(tài)平衡問題,提升受力分析的準(zhǔn)確性[3].

2.4 發(fā)散性思維

高中物理題往往蘊含多個知識點,此時發(fā)散性思維就能夠聯(lián)動多個知識點構(gòu)建知識體系,主動收集更多題干信息,挖掘題目隱藏物理信息,進(jìn)而找到解題的關(guān)鍵要素.發(fā)散性思維是需要鍛煉和培養(yǎng)的,高中物理教師應(yīng)在課堂教學(xué)與做題練習(xí)中引導(dǎo)學(xué)生的發(fā)散性思維,提升學(xué)生靈活應(yīng)用知識的能力,讓其能夠做出正確的受力分析圖,明確不同力之間的關(guān)系,掌握題目中物體的變化狀態(tài),最后得到準(zhǔn)確的答案[4].

2.5 舉一反三

高中物理知識具有復(fù)雜性、抽象性等特征,物理題更是包含多個物理知識點,學(xué)生在解題與分析的過程中將鍛煉自己的物理思維,回顧物理基礎(chǔ)知識.另外,教師還應(yīng)借助評講作業(yè)和試題的機會幫助學(xué)生總結(jié)物理知識,梳理各知識之間的關(guān)系,構(gòu)建物理知識框架和體系,實現(xiàn)對力學(xué)知識的系統(tǒng)性分析,并在這個系統(tǒng)性分析中總結(jié)規(guī)律,形成嚴(yán)密的力學(xué)題分析思路,提升學(xué)生的物理解題能力.尤其是對于復(fù)雜受力問題,其間往往涉及多個物體的相互作用,學(xué)生嚴(yán)密的邏輯思維此時就能夠發(fā)揮作用,進(jìn)一步梳理物體之間的關(guān)系,得到準(zhǔn)確的答案.另外,高中力學(xué)題具有一定的規(guī)律,教師應(yīng)幫助學(xué)生總結(jié)力學(xué)題規(guī)律,歸納各知識點之間的關(guān)系,讓學(xué)生學(xué)會舉一反三,更好地完成物理題.

2.6 靈活應(yīng)用知識

綜合性、復(fù)雜性是高中物理題的基本特征,力學(xué)題更是注重對學(xué)生基本力學(xué)規(guī)律、概念以及知識點靈活應(yīng)用能力的考查,并通過綜合性練習(xí)的方式培養(yǎng)學(xué)生的判斷能力、邏輯推理能力與抽象思維能力.解決力學(xué)問題時,對于復(fù)雜的受力情況,需要進(jìn)行系統(tǒng)的分析.對于加速度等方面的問題,需要運用牛頓定律進(jìn)行解答.只有深入理解和掌握相關(guān)知識,才能真正做到對知識的靈活運用.此外,學(xué)生還需要對題目的已知條件進(jìn)行深入思考和分析,充分理解物理過程并構(gòu)建相應(yīng)的物理情境.物體在不同運動階段表現(xiàn)出不同的規(guī)律,因此需要充分認(rèn)知這些規(guī)律,才能找到合理的解題技巧和方法.

3 結(jié)語

綜上所述,高中物理題具有綜合性和復(fù)雜性特征,教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生的解題思路,提醒學(xué)生認(rèn)真審題,針對不同的物理題使用整體法、隔離法、圖象法等解題方法,不斷總結(jié)歸納物理知識,構(gòu)建知識體系,提升學(xué)生的解題技巧與解題能力,培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力、發(fā)散思維以及靈活應(yīng)用知識的能力.

參考文獻(xiàn):

[1]余國勇.論高中物理力學(xué)的解題技巧[J].數(shù)理天地(高中版),2023(20):22-23.

[2]李素珍.高中物理力學(xué)問題的解題技巧研究[J].數(shù)理化解題研究,2023(09):66-68.

[3]熊丹.高中物理力學(xué)解題技巧的分析與探討[J].數(shù)理天地(高中版),2022(04):49-51.

[4]裴承仁.高中物理力學(xué)模型及解題策略[J].中學(xué)課程輔導(dǎo)(教師通訊),2021(16):88-89.

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