“代換”，物理中的“橋梁”搭建
——談高中物理重要思想意識(shí)的培養(yǎng)

◇　山東　李懷強(qiáng)

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“代換”，物理中的“橋梁”搭建
——談高中物理重要思想意識(shí)的培養(yǎng)

◇山東李懷強(qiáng)

在眾多科學(xué)方法和思想意識(shí)當(dāng)中,“代換意識(shí)”是高中物理要培養(yǎng)的重要思想意識(shí)之一.縱觀高中物理必修和選修的全部?jī)?nèi)容,不難發(fā)現(xiàn)它幾乎貫穿了高中物理的核心內(nèi)容,在若干重要物理規(guī)律的應(yīng)用中均能體現(xiàn)出代換的思想．另外,高中物理對(duì)數(shù)學(xué)工具的高度依賴是有目共睹的,高考的考試說(shuō)明就明確提出對(duì)學(xué)生5種能力的考查,其中應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問(wèn)題的能力是考查的5大能力之一．在物理問(wèn)題的解決過(guò)程中,物理量之間關(guān)系的構(gòu)建是首要的,而方程、方程組的確立是物理量之間關(guān)系構(gòu)建的核心．方程往往就意味著等量,等量就潛在著可以實(shí)現(xiàn)代換,因此等量代換在物理量關(guān)系的處理中普遍存在．經(jīng)過(guò)整合,總結(jié)出代換思想主要體現(xiàn)在3方面:量值代換、方向代換、效果代換．

1　量值代換的經(jīng)典匯總

量值代換的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)是量值等大,重要的物理規(guī)律往往揭示的就是物理量之間的量值關(guān)系,因此量值代換較為普遍存在于重要的物理規(guī)律的應(yīng)用之中．表1中是高考經(jīng)?？疾榈?種量值代換關(guān)系.

表1

表1(續(xù))

2　方向代換的經(jīng)典匯總

圖1

A方向向左,大小不變;

B方向向左,逐漸減小;

C方向向右,大小不變;

D方向向右,逐漸減小

分析F=ma中F與a同方向,F與a的方向可以相互代換.A對(duì)B摩擦力使B產(chǎn)生向左的加速度,二者同向,所以可用加速度方向代替摩擦力的方向．選項(xiàng)A正確.

圖2

A0.25m·s-1,向右;B0.25m·s-1,向左;

C1m·s-1,向右;D1m·s-1,向左

3　效果代換的經(jīng)典匯總

圖3

A做直線運(yùn)動(dòng);

B做曲線運(yùn)動(dòng);

C速率先減小后增大;

D速率先增大后減小

分析將電場(chǎng)力與重力的合力等效為一個(gè)力,將電場(chǎng)與重力場(chǎng)等效為一個(gè)復(fù)合場(chǎng),小球的運(yùn)動(dòng)可看成類斜拋運(yùn)動(dòng)．選項(xiàng)B、C正確．

圖4

A電池的輸出功率;

B變阻器消耗的功率;

C固定電阻R0上消耗的功率;

D電池內(nèi)電阻上消耗的功率

分析將R0看成電源內(nèi)阻的一部分,等效成內(nèi)阻為2r的新電源只給變阻器供電.選項(xiàng)B正確．

4　“代換意識(shí)”的滲透與培養(yǎng)

由以上分析可見(jiàn),“代換”在高中物理中橫向滲透范圍之寬，縱向延續(xù)時(shí)間之長(zhǎng)，高考考查頻率之高，其意義的重大可見(jiàn)一斑,因此說(shuō)“代換意識(shí)”是學(xué)習(xí)高中物理必備的重要思想意識(shí)之一．所以在平時(shí)的課堂教學(xué)中,應(yīng)該從頭開(kāi)始,慢慢滲透,加強(qiáng)這方面的引導(dǎo)．具體表現(xiàn)為以下幾方面:

1) 物理規(guī)律的內(nèi)涵是需要學(xué)生去感悟的,在此基礎(chǔ)上再演變成一種自覺(jué)意識(shí)和能力,生成一種自覺(jué)行為．所以應(yīng)讓學(xué)生在感悟物理規(guī)律內(nèi)涵的過(guò)程中去領(lǐng)會(huì)潛在的“代換”存在．重要的物理規(guī)律往往揭示的就是等量關(guān)系,代換思想往往是物理規(guī)律內(nèi)涵的一個(gè)重要組成部分．因此將“代換意識(shí)”滲透于平時(shí)重要的物理規(guī)律的學(xué)習(xí)過(guò)程中,是幫助學(xué)生提升物理學(xué)科素養(yǎng)的一種非常有效的應(yīng)對(duì)策略．

2) 讓學(xué)生在解題實(shí)踐中去嘗試應(yīng)用“代換”,總結(jié)“代換”的經(jīng)典,感悟“代換”的真諦．在物理學(xué)習(xí)的過(guò)程中,經(jīng)常會(huì)遇到這樣的情景：學(xué)生的思考陷入困境,解題處于停滯.這時(shí)就需要尋求一種應(yīng)對(duì)策略,其中“橋梁關(guān)系的缺失”是造成這種窘境的一種常見(jiàn)原因,在這種情景下橋梁搭建就顯得尤為重要．“代換”的基礎(chǔ)在于搭橋,目的是完成過(guò)渡,通過(guò)代換完成了過(guò)渡,破解了迷局,打通了思路,由“山重水復(fù)疑無(wú)路”轉(zhuǎn)變成“柳暗花明又一村”．

3) 引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成總結(jié)的習(xí)慣,強(qiáng)化提煉的意識(shí),并讓它變成一種常態(tài)．前面匯總的量值代換、方向代換、效果代換,在高考中均有經(jīng)典的實(shí)例對(duì)應(yīng),需要老師引導(dǎo),讓學(xué)生去總結(jié)和提煉．

總之,通過(guò)“代換意識(shí)”的滲透與培養(yǎng),激發(fā)學(xué)生在這方面的潛能,從而達(dá)到多種能力的相互促成,多種思想意識(shí)的交互誘導(dǎo)的目的,最終有效助推學(xué)生物理學(xué)科素養(yǎng)的全面提升．

山東濟(jì)南市長(zhǎng)清中學(xué))