問題背景變換,延展思維方向

物理教學(xué)的主要任務(wù)就是教會學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題，而實(shí)際問題又是千變?nèi)f化的，但它們本質(zhì)上又有許多相似之處。因此，教學(xué)的主要任務(wù)就是要教會學(xué)生怎樣通過復(fù)雜的表面現(xiàn)象去認(rèn)清事物的本質(zhì)。在實(shí)際教學(xué)中，變換問題背景，使之更有新意，從而激發(fā)學(xué)生的求知欲，培養(yǎng)思維的多向性，拓展學(xué)生的思維深度和廣度。背景變換的方式有許多，著重從以下幾個方面說明。

一、以生活中實(shí)際問題為背景，引導(dǎo)思維發(fā)散

對同一物理規(guī)律，以生活中實(shí)際問題為背景，使物理問題變的更有情趣。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，可以使學(xué)生從枯燥的物理問題中解脫出來。如江蘇高考2008年第13題就很典型:拋體運(yùn)動在各類體育運(yùn)動項目中很常見，如乒乓球運(yùn)動?，F(xiàn)討論乒乓球發(fā)球問題，設(shè)球臺長2L、網(wǎng)高h(yuǎn)，乒乓球反彈前后水平分速度不變，豎直分速度大小不變、方向相反，且不考慮乒乓球的旋轉(zhuǎn)和空氣阻力(設(shè)重力加速度為g)。

(1)若球在球臺邊緣O點(diǎn)正上方高度為h1處以速度v1水平發(fā)出，落在球臺的P1點(diǎn)(如圖實(shí)線所示)，求P1點(diǎn)距O點(diǎn)的距離x。

(2)若球在O點(diǎn)正上方以速度v2水平發(fā)出后。恰好在最高點(diǎn)時越過球網(wǎng)落在球臺的P2點(diǎn)(如圖虛線所示)。求V2的大小。

(3)若球在O點(diǎn)正上方水平發(fā)出后，球經(jīng)反彈恰好越過球網(wǎng)且剛好落在對方球臺邊緣P3處，求發(fā)球點(diǎn)距0點(diǎn)的高度h3。

這是一道以乒乓球運(yùn)動為背景，考查平拋物體的運(yùn)動規(guī)律，情景很新穎，問題的設(shè)置比較獨(dú)特，除了要求學(xué)生熟練地掌握平拋的運(yùn)動規(guī)律，還要求對平拋運(yùn)動的逆過程及斜拋運(yùn)動的規(guī)律理解要透徹，對逆向思維要求較高。在研究這些問題時，要教會學(xué)生對這些生活材料進(jìn)行加工、抽象、去掉干擾因素，忽略次要因素，把它變成基本的物理模型，這些都是要經(jīng)過加工處理后才能用我們所學(xué)的知識來處理。

這類問題在實(shí)際教學(xué)中很多，如市場中用的電子秤、污水處理中的電磁流量計等，利用這些背景設(shè)置問題來考查中學(xué)階段的物理知識，一方面達(dá)到學(xué)以致用的目的，另一方面培養(yǎng)學(xué)生思維發(fā)散性。

二、以高科技為背景，伸展思維深度

以這類知識為背景，對中學(xué)生來說總有一種神秘感，能吸引學(xué)生的好奇心，激發(fā)他們求知熱情，其實(shí)這類知識中許多原理都是中學(xué)階段能解決的，因此要幫助學(xué)生揭開這類事物問題的神秘面紗，剖析它的基本原理，看清這類事物的本質(zhì)所在，抓住基本的處理方法，提煉出原始模型，堅定學(xué)生解決這類問題的信心。如:核聚變反應(yīng)需要幾百萬度高溫，為把高溫條件下高速運(yùn)動的離子約束在小范圍內(nèi)(否則不可能發(fā)生核反應(yīng))可采用磁約束的方法(托卡馬克裝置)如圖，在一個環(huán)狀區(qū)域內(nèi)加上勻強(qiáng)磁場B，“約束”在中空區(qū)域中內(nèi)帶電粒子上有各個方向的速度，其中在中空區(qū)域邊緣處沿切線方向射入磁場的帶電粒子最容易穿出磁場的外邊緣，設(shè)環(huán)狀磁場的內(nèi)徑R1=0.5m，外半徑R2=1.0m，若被“約束”的帶電粒子的荷質(zhì)比=4×107c/kg，速度V可達(dá)1×107m/s，為使所有被約束的帶電粒子都不能穿趣磁場，則磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B至少多大?

這是以高溫下輕核聚變?yōu)楸尘?，增添了幾分神秘感，但只要對其概括和歸納，就可知道其實(shí)質(zhì)是帶電粒子在有界環(huán)形磁場中的運(yùn)動，畫出粒子沿內(nèi)壁切線方向運(yùn)動軌跡，根據(jù)題目所給的條件就可求出粒子的運(yùn)動半徑，其他問題就迎刃而解了。本題還可以從另外兩個方面設(shè)置問題:

(1)若粒子從內(nèi)環(huán)平面中心向各個方向發(fā)射粒子，其余條件與上面相同，則為使所有被約束的帶電粒子都不能穿趣磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B至少多大?

(2)若粒子從外環(huán)平面外沿各個方向向環(huán)內(nèi)發(fā)射粒子，其余條件與上面相同，則要使粒子不能射入環(huán)內(nèi)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B至少多大?

在以上的背景下通過不同的變換，使得學(xué)生對帶電粒子在磁場中運(yùn)動的規(guī)律有一個更深的認(rèn)識和了解，同時還可以拓展學(xué)生的思維深度。

三、以熱點(diǎn)新聞材料為背景，拓展思維廣度

這些材料反映物理學(xué)科也緊隨時代的步伐，走在時代前列，大多數(shù)是以最新發(fā)明或最新發(fā)生的事為背景，將物理的知識穿插在里面編成具有一定新意的物理試題，讓人既能體會到物理學(xué)科社會中的地位與價值，又能掌握知識，很合學(xué)生的口味。如江蘇2009年高考試題中，就有一道以2008年世界矚目的北京奧運(yùn)會為情景設(shè)置一道光學(xué)題:如圖(略)是北京奧運(yùn)會期間安置在游泳池底部的照相機(jī)拍攝的一張照片，相機(jī)鏡頭豎直向上，照片中，水立方運(yùn)動館的景象呈現(xiàn)在半徑r=11cm的圓形范圍內(nèi)，水面上的運(yùn)動員手到腳的長度l=10cm。若已知水的折射率，請根據(jù)運(yùn)動員的實(shí)際身高估算該游泳池的水深h。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

本題以奧運(yùn)會為背景可以激起廣大考生的情感共鳴，這是華人的驕傲，問題設(shè)置巧妙，考查了光的折射定律和全反射知識，并巧妙地利用了人的放大率與鏡頭內(nèi)水立方運(yùn)動館的景象的放大率相同這一知識，恰恰這一點(diǎn)是許多學(xué)生沒有想到的，試題思考容量大，立意新，能夠很好地考查學(xué)生實(shí)際應(yīng)用能力。

這類問題很多，題目信息量大，綜合性強(qiáng)，但學(xué)生通過此類問題一方面既能了解科普知識，豐富知識面;另一方面，在此背景下設(shè)計了許多物理問題，通過對這些問題的解決，提高學(xué)生的閱讀能力，提取信息，拓寬思維廣度。

總之，教學(xué)中注重背景變換，對培養(yǎng)學(xué)生探索問題、發(fā)展創(chuàng)新思維、提高解決實(shí)際問題的能力極為有利，可以達(dá)到舉一反三的目的，使學(xué)生走出題海，走向成功。當(dāng)然，教學(xué)中注重背景變換不能把它形式化和教條化，要注意背景和內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，注重科學(xué)性，同時更要注重基礎(chǔ)知識的教學(xué)，因?yàn)榻虒W(xué)中變換背景是為了從不同角度理解基礎(chǔ)知識，而利用所學(xué)知識來解決實(shí)際問題是學(xué)習(xí)的根本目的。因此，注重基礎(chǔ)教學(xué)和注重背景變換目的是一致的。

作者單位:江蘇省泗陽中學(xué)