提高高中學(xué)生物理計(jì)算能力的策略

劉愛(ài)民

高中物理對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)是很難學(xué)的，這是毋庸置疑的。整個(gè)高中物理是比較抽象的，而且都是定量的，計(jì)算要求比較高，所以要學(xué)好高中物理，正確的方法與技巧是必不可少的，甚至是致命的，對(duì)此作為一名物理教師，筆者針對(duì)物理計(jì)算能力如何提升的問(wèn)題談?wù)勛约旱挠^點(diǎn)：

1.全面、深入、準(zhǔn)確地理解物理概念、物理規(guī)律

物理學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)都是有規(guī)律的，例如：對(duì)力的概念的理解包括對(duì)具體的力（重力、彈力、摩擦力、電場(chǎng)力、安培力、洛侖茲力等）的概念的理解，包括對(duì)一般抽象的力的概念的理解，還包括力作用于物體產(chǎn)生不同效果的理解，等等。我們需要從不同角度理解力的概念，在繁雜的力學(xué)問(wèn)題中，在帶電粒子在電場(chǎng)和磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題中，遇到各種各樣的力，通過(guò)這些問(wèn)題不斷加深對(duì)不同性質(zhì)的力的理解，不斷加深對(duì)抽象的、普遍的力的概念的理解。如靜摩擦力可使物體加速，也可使物體減速，可以做正功、做負(fù)功、不做功，但一對(duì)靜摩擦力總不做功（做功代數(shù)和為零）。洛侖茲力的方向總跟速度垂直，總不做功，它只改變速度方向不改變速度大小，這是洛侖茲力的最大特點(diǎn)，其他力都不具有這一特點(diǎn)。力產(chǎn)生加速度，反之如果發(fā)現(xiàn)物體有加速度就判定一定有力產(chǎn)生等。深刻理解這些概念和規(guī)律后才能準(zhǔn)確找到合適的公式進(jìn)行計(jì)算，“一針見(jiàn)血”解決問(wèn)題，而不再亂套公式，避免發(fā)生算來(lái)算去都不知道自己要算什么的尷尬現(xiàn)象。

2.巧用利用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題

物理學(xué)科具有自己獨(dú)特的特點(diǎn)，不是單純的理論學(xué)科，也不是單純的計(jì)算學(xué)科，注重與生活緊密聯(lián)系，以數(shù)學(xué)計(jì)算方式為基礎(chǔ)探究更深層次的規(guī)律。所以利用好數(shù)學(xué)的各種原理，再難的物理問(wèn)題也會(huì)迎刃而解。

2.1用相似三角形解物理問(wèn)題

相似三角形法通常尋找的是一個(gè)矢量三角形與一個(gè)幾何三角形相似[1]。利用相似三角形對(duì)應(yīng)邊的比例關(guān)系求解力的大小，特別當(dāng)幾何三角形的邊長(zhǎng)已知時(shí)。例題：如圖1-1所示，輕繩的A端固定在天花板上，B端系一重為G的小球，小球靜止在固定的光滑大球表面上，已知AB繩長(zhǎng)為l，大球半徑為R，天花板到大球頂點(diǎn)的豎直距離AC=d，角ABO>90°。求繩中張力和大球?qū)π∏虻闹С至?。（小球直徑忽略不?jì)）

【解析】：選小球?yàn)檠芯繉?duì)象，受到重力G、繩的拉力F和大球支持力F■的作用（如圖1-1）。由于小球處于平衡狀態(tài)，因此G、F、FN組成一個(gè)封閉三角形。根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)可以看出三角形AOB跟三角形FGF■相似，根據(jù)相似三角形對(duì)應(yīng)邊成比例得F/L=G/（d+R）=F■/R，解得F=G·L/（d+R） F■=G·R/（d+R）。由此可見(jiàn)，當(dāng)繩長(zhǎng)L減小時(shí)，F(xiàn)變小，F(xiàn)N不變。

2.2二次函數(shù)的利用

二次函數(shù)在運(yùn)動(dòng)中有很多應(yīng)用，有時(shí)它可以省去物理情境的討論，以不變應(yīng)萬(wàn)變，對(duì)物理情境一時(shí)難想象的同學(xué)此方法可作為一種選擇，對(duì)理解運(yùn)動(dòng)中物理情境有一定的幫助。二次函數(shù)y=ax■+bx+c的圖像是拋物線，當(dāng)a<0時(shí)，拋物線開(kāi)口向下，當(dāng)x=-■時(shí)，y有極大值，為y■=■；當(dāng)a>0時(shí)，拋物線開(kāi)口向上，當(dāng)x=-■時(shí)，y有極小值，為y■=■；如圖所示當(dāng)y=0時(shí)圖像與x軸相交，其交點(diǎn)為ax■+bx+c=0的兩解，無(wú)交點(diǎn)則表示無(wú)解。

運(yùn)動(dòng)學(xué)中兩追擊物體間的距離△s剛好就是時(shí)間t的二次函數(shù)。若物體1追物體2，設(shè)兩物體開(kāi)始相距的距離為s0，則兩物體間距離為：△■=s■+s■-s■=■（a■-a■）t■+（v■-v■）t+s■。這可用運(yùn)動(dòng)學(xué)追擊問(wèn)題中的相距最遠(yuǎn)（最近）和是否相遇及相遇時(shí)間等問(wèn)題。其圖像與x軸的兩個(gè)交點(diǎn)是追擊過(guò)程中的兩個(gè)相遇點(diǎn)，若圖像與x軸無(wú)交點(diǎn)，則不可能相遇，這可用判別式△=■是否大于或等于零來(lái)判定：若判別式大于零有兩個(gè)解，表示相遇兩次；若判別式等于零，圖像和x軸有且只有一個(gè)交點(diǎn)，即頂點(diǎn)在x軸上，表示追擊過(guò)程中只相遇一次；若判別式小于零，圖像與x軸無(wú)交點(diǎn)，表示不可能相遇。

3.程序化教學(xué)

物理教學(xué)中采用程序教學(xué)思想，即針對(duì)物理課堂的教學(xué)任務(wù)，設(shè)置學(xué)生熟悉的情景，在這個(gè)情景中通過(guò)一系列層次分明的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生思考，最終通過(guò)學(xué)生的一系列學(xué)習(xí)行為獲得最后預(yù)期的教學(xué)效果。教學(xué)時(shí)把程序教學(xué)思想應(yīng)用到物理現(xiàn)象、物理概念、物理規(guī)律、物理習(xí)題教學(xué)中，同時(shí)在作業(yè)中設(shè)置程序化問(wèn)題，讓學(xué)生通過(guò)自我思考成功得出結(jié)論。程序教學(xué)能有效提高學(xué)生的解題能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。能力的提高是解決計(jì)算困難的根本途徑[2]。

綜上所述，提高計(jì)算能力不是一朝一夕的事情，學(xué)生要持之以恒，教師要不斷地提示、引導(dǎo)，在師生的共同努力下，提高計(jì)算能力不再是夢(mèng)，高中物理也不再是學(xué)生的“噩夢(mèng)”，教育是不斷探索的過(guò)程，筆者的觀點(diǎn)只代表一部分觀點(diǎn)，難免有片面性，希望進(jìn)一步與同行們交流探討。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹偉達(dá).三角形相似法在高中物理中的應(yīng)用.中學(xué)物理，2012（09）：57.

[2]陳寧，王怡菲.斯金納程序教學(xué)在現(xiàn)代教育中的作用.九江學(xué)院學(xué)報(bào)，2006（04）：140.