咬文嚼字 構(gòu)建物理模型 論文

咬文嚼字構(gòu)建物理模型

——人教版（2019年）必修第三冊(cè)一道習(xí)題的解題反思

摘要：“物理觀念”是物理學(xué)科核心素養(yǎng)的第一要素，是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì)、運(yùn)動(dòng)與相互作用、能量等的基本認(rèn)識(shí);是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉與升華;是從物理學(xué)視角解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問(wèn)題的基礎(chǔ)?！拔锢碛^念”主要包括物質(zhì)觀念、運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念、能量觀念等要素。對(duì)學(xué)生的閱讀能力、理解力、概括能力、建立解題模型的抽象能力，都有一定的要求。本文從教材中的習(xí)題，分析學(xué)生無(wú)法快速準(zhǔn)確建構(gòu)的原因。由此提出提高課堂教學(xué)效果的幾點(diǎn)策略。關(guān)鍵詞：物理觀念；學(xué)科素養(yǎng)；模型建構(gòu)

1、問(wèn)題的提出

人教版必修第三冊(cè)第九章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用“復(fù)習(xí)與提高A組”第4題（教科書(shū)第23頁(yè)），沒(méi)有相應(yīng)的模型圖，學(xué)生只能通過(guò)文字閱讀建立有效的解題模型圖。但學(xué)生會(huì)因?yàn)閷?duì)題中關(guān)鍵詞語(yǔ)遺漏或者理解不明，導(dǎo)致無(wú)法與物理概念相對(duì)應(yīng)，就不能很好地抽象出理想的物理模型。 1.1原題及參考答案

例1.有兩個(gè)帶正電小球，電荷量分別為Q和9Q，在真空中相距0.4m。如果引進(jìn)第三個(gè)帶電小球，正好使三個(gè)小球僅在靜電力的作用下處于平衡狀態(tài)那么第三個(gè)小球應(yīng)放在什么地方？帶的是哪種電荷？電荷量是Q的幾倍？ 《教師教學(xué)用書(shū)》提供的參考答案：第三個(gè)小球應(yīng)放在Q和9Q之間的連線上， 9

且距Q0.1m處;帶負(fù)電荷;電荷量是Q的16

提示:要使三個(gè)小球都處于平衡狀態(tài)，每個(gè)小球所受另外兩個(gè)小球的靜電力應(yīng)彼此平衡，而原來(lái)的Q和9Q是互相排斥的，由此可以判斷第三個(gè)小球應(yīng)帶負(fù)電荷，并要放在Q和9Q的連線上，位于Q和9Q中間的某一位置。設(shè)第三個(gè)小球的電荷量為Qx(取絕對(duì)值)，與Q的距離為x，Q與9Q間的距離為(ll=0.4m)，受力情況如圖9-12所示（圖1）。圖1設(shè)Q與Qx間的相互作用力為1F和 '1F，有F1 'F1kQQx。設(shè)9Q與Qx間的相x2互作用力為F2和 'F2'，有F2F2'kQQx2。設(shè)Q與9Q間的相互作用力為F和(lx)3F3'，有F3F3'k9Q2。由F1F3可得kQQxx29kQ2。由'

FF'

可得l2l223(

9l

kQQxx)29kQ2。解得xl4.0m1.0m。l2441.2學(xué)生的思考過(guò)程問(wèn)題1：這三個(gè)小球放在哪里的？問(wèn)題2：此題應(yīng)該有重力，怎么受力分析能讓球平衡的？ 在實(shí)際教學(xué)中我發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在這個(gè)思維過(guò)程中，無(wú)法畫(huà)出受力分析圖的原因就是，沒(méi)有抓住“僅在靜電力作用下”、“平衡狀態(tài)”這兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)?；趯W(xué)生這種思維，就提醒我在教學(xué)過(guò)程中，要對(duì)書(shū)中所學(xué)的物理概念、物理規(guī)律的敘述上進(jìn)行咬文嚼字，將文字與物理模型結(jié)合，學(xué)生腦海中的形象記憶才會(huì)更加深刻。2.問(wèn)題的進(jìn)一步反思 2.1物理概念中的關(guān)鍵“文字”

“平衡狀態(tài)”在人教版必修第一冊(cè)的描述是“物體受到幾個(gè)力作用時(shí)，如果保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，我們就說(shuō)這個(gè)物體處于平衡狀態(tài)”；“作用在同一物體上的兩個(gè)力，如果大小相等、方向相反，并且在同一直線上，這兩個(gè)力平衡”。這些文字，在教學(xué)中，老師們應(yīng)該都帶著學(xué)生一起總結(jié)出二力平衡的幾個(gè)關(guān)鍵要點(diǎn)：等大、反向、共線、同體，并且要求學(xué)生要記憶。此題從“僅在靜電力作用下”一句中的“僅”字推理出，除了靜電力意外，其他力都不影響，即重力跟其他的力構(gòu)成二力平衡了。那么這個(gè)力只能是放在水平面上的彈力。所以判斷三個(gè)小球是放在水平面上的。一旦這點(diǎn)理解透了，就可以畫(huà)出前兩個(gè)點(diǎn)電荷的位置模型圖了，即放在水平面上有兩個(gè)帶點(diǎn)的小球。2.2物理模型中的關(guān)鍵“文字”

必修第一冊(cè)對(duì)平衡條件的描述是，“在共點(diǎn)力作用下物體平衡條件是合力為0”。此題將“平衡狀態(tài)”概念和平衡條件，推出任意一個(gè)小球均是二力平衡，即兩個(gè)靜電力等大、反向、共線，對(duì)三個(gè)小球受力分析，判斷出第三個(gè)小球必帶正電，且放在兩個(gè)之間。最后通過(guò)靜電力公式列式，此題的計(jì)算就水到渠成了。3.其他物理觀念中的關(guān)鍵“文字”學(xué)生在日常訓(xùn)練中，將會(huì)遇到與此題相類(lèi)似的相關(guān)習(xí)題。例1：一物體在光滑的水平面上運(yùn)動(dòng)，t=0時(shí)刻受到方向與速度方向在同一直線上，大小隨時(shí)間逐漸減小的變力作用，則物體的（）A、速度大小一定增大 B、速度大小一定減小C、加速度大小一定增大D、加速度大小一定減小學(xué)生在讀這個(gè)題目時(shí)，往往不是想著文字，而是想著公式，看哪個(gè)公式可以推出結(jié)論。但又沒(méi)有公式可以用上，題中沒(méi)有足夠已知量，所以就容易出現(xiàn)不知從哪下手，一做就錯(cuò)的現(xiàn)象。這一題中由關(guān)鍵字“光滑”、“水平面”，建立起來(lái)的力與運(yùn)動(dòng)的模型是，一個(gè)物體受一個(gè)力的作用，即此力為物體所受合力。再由關(guān)鍵字“減小”的“變力”，根據(jù)牛頓第二定律，推出加速度必然減小。人教版第一冊(cè)對(duì)于速度與加速度的關(guān)系，在第一章第4節(jié)中的描述是，“如果速度增加，即加速運(yùn)動(dòng)，加速度的方向與初速度的方向相同；如果速度減小，即減速運(yùn)動(dòng)，加速度的方向與初速度的方向相反”。此描述中的關(guān)鍵詞是“速度方向”、“加速度方向”、“同向”、“反向”、“加速”、“減速”。對(duì)照這些關(guān)鍵詞，此題中的語(yǔ)言描述中沒(méi)有以上對(duì)應(yīng)詞，則無(wú)法退出速度大小變化情況。例2：如圖2，質(zhì)量分別為2m和m的小物塊甲和乙，用輕質(zhì)彈簧連接后放在左端帶有擋板的長(zhǎng)木板上，長(zhǎng)木板固定在水平面上，甲通過(guò)一根水平輕繩連接到板的左擋板上。甲的下表面光滑，乙與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。用水平拉力將乙向右緩慢拉開(kāi)一段距離，撤去拉力后，乙恰好能保持靜止。彈簧形變始終在彈性限度內(nèi)，彈簧的勁度系數(shù)為k，彈簧的原長(zhǎng)大于4umg，重力加速度大小為g。若剪斷輕繩，甲在隨后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相對(duì)于其初始位置的最大位移為（）圖2A.mgB.2mgC.3mgD.4mgkkkk此題中“恰好”、“靜止”兩詞，可推出乙此時(shí)即將運(yùn)動(dòng)但又沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，即所受力中有摩擦力，且為最大靜摩擦力，并且最大靜摩擦力大小與彈簧彈力大小二力平衡。由關(guān)鍵詞“下表面光滑”，推出甲與彈簧在后面的運(yùn)動(dòng)中，滿足系統(tǒng)機(jī)械能守恒條件。由關(guān)鍵詞“最大位移”，推出當(dāng)甲向右速度為零時(shí)，相對(duì)開(kāi)始位置最遠(yuǎn)。且根據(jù)機(jī)械能守恒條件，甲的速度為零時(shí)，彈簧彈性能最大，且與開(kāi)始時(shí)彈性勢(shì)能相等。根據(jù)彈簧彈性勢(shì)能的對(duì)稱(chēng)性，列出方程求解。4.“咬文嚼字”的教學(xué)策略學(xué)習(xí)理論知識(shí)，都是建立在語(yǔ)言文字的閱讀基礎(chǔ)之上的。對(duì)文字的理解，直接影響著對(duì)所內(nèi)容的掌握情況和在實(shí)際運(yùn)用中的應(yīng)用能力。那么對(duì)于物理觀念的“咬文嚼字”，是老師在教學(xué)中必不可少的部分?，F(xiàn)就實(shí)際的教學(xué)，提出一些自己的總結(jié)策略。 4.1語(yǔ)言要嚴(yán)謹(jǐn)準(zhǔn)確

科學(xué)定義是用詞嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?，是?jīng)過(guò)許多人不斷剖析和辯論后才得到的。老師在帶著學(xué)生學(xué)習(xí)物理概念的時(shí)候，一定要把文字吃透，不能隨便用其他詞語(yǔ)替代。在講解的時(shí)候，可以用當(dāng)?shù)氐囊恍﹤鹘y(tǒng)語(yǔ)言去理解，但一定要求學(xué)生記住書(shū)中的原文表達(dá)。 4.2在訓(xùn)練中不斷強(qiáng)化

記住書(shū)本的原話是一會(huì)事，但是在解決問(wèn)題中，語(yǔ)言表達(dá)可以多種多樣。所以在課后的訓(xùn)練和考試中，針對(duì)實(shí)際問(wèn)題中的題目敘述，帶著學(xué)生找關(guān)鍵詞、關(guān)鍵句子，從而將書(shū)本的物理觀念運(yùn)用到實(shí)際問(wèn)題中去。 4.3多學(xué)科相互聯(lián)系教學(xué)

現(xiàn)代社會(huì)的知識(shí)學(xué)習(xí)是全面的，多學(xué)科的。尤其物理這一自然學(xué)科，要聯(lián)系語(yǔ)文、數(shù)學(xué)、化學(xué)、生物、地理、歷史等等。每一學(xué)科的學(xué)科語(yǔ)言，對(duì)于物理觀念的形容都不一樣，而且有些學(xué)科語(yǔ)言就是一個(gè)物理模型中的一個(gè)已知條件，這類(lèi)詞語(yǔ)掌握不了，也會(huì)造成無(wú)法解題。例如：（圖3）人教版選修3-2中第四章電磁感應(yīng)第2節(jié)探究感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件——“做一做”搖繩能發(fā)電嗎？這里問(wèn)到的問(wèn)題就與地理、數(shù)學(xué)知識(shí)相聯(lián)系。地球的形狀，地磁場(chǎng)的方向，繩子的搖動(dòng)方向構(gòu)成一個(gè)空間三維圖像，只有將相應(yīng)學(xué)科語(yǔ)言文字與物理觀念對(duì)應(yīng)，才能真正理解問(wèn)題的本質(zhì)。圖3總之，物理是一門(mén)綜合性自然科學(xué)，我們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中，要將物理學(xué)科的學(xué)科素養(yǎng)滲透到學(xué)生的思想當(dāng)中去。教學(xué)策略也有許多這里需要老師們也要不斷學(xué)習(xí)，不斷與社會(huì)發(fā)展相聯(lián)系、融合，至少能做到從理論上清楚發(fā)展和應(yīng)用情況。最終使得學(xué)生能夠熱愛(ài)學(xué)習(xí)，學(xué)以致用，提高建立物理模型的能力、綜合分析能力和解決物理問(wèn)題的能力。 參考文獻(xiàn)：

1、普通高中教科書(shū)物理必修第三冊(cè)；北京人民教育出版社2019；課程教材研究所；物理課