高中物理高效智慧習題教學的若干思考

吳超男

（詔安縣教育局教研室，福建詔安363500）

高中物理高效智慧習題教學的若干思考

吳超男

（詔安縣教育局教研室，福建詔安363500）

本文分別從堅持正確的習題選編原則、引領學生對概念和規(guī)律深刻理解和提高學生思維品質和綜合能力等三方面對成功實施高效智慧習題教學做了一些初步探索和思考。

高中物理；高效；智慧；習題教學

習題教學是整個中學物理教學的重要有機組成部分，學生只有在教師引導下經過系統(tǒng)的解題訓練，才會對物理概念和規(guī)律有更深刻的理解和把握，思維品質也才能進一步得到提高和優(yōu)化。以下就從三方面對成功實施高效智慧習題教學做一些初步的探索和思考。

一、堅持正確的習題選編原則是高效智慧習題教學成功的根本保證

從歷年高考《考試說明》《考試大綱》和高考試題來看，熱學、光學和原子物理在理綜物理試卷中約占15%左右，且總體要求不高，實行全國卷后也大致如此；學生在復習備考中，又會覺得這些內容的知識點比較零散，有的也比較抽象。鑒于這三部分知識在學習和高考中的特殊性，教師在平時習題教學中除了傾力于力學、電磁學的重點核心板塊外，還應強化習題教學中的“整體意識”，務必要站在高中物理教與學一盤棋的戰(zhàn)略高度，引導學生不要輕視和忽視對熱學、光學和原子物理的學習，仍然要將相關知識條理化和系統(tǒng)化并加深記憶和理解，千萬不能敷衍了事。

例1.ΔOMN為玻璃等腰三棱鏡的橫截面，a、b兩束可見單色光從空氣垂直射入棱鏡底面MN，在棱鏡側面MO、NO上反射和折射的情況如圖1所示，由此可知：

A.棱鏡內a光傳播速度比b光小

B.棱鏡內a光傳播速度比b光大

C.a光頻率比b光高

D.a光波長比b光長

選題原則：本題考查了學生對光全反射條件、臨界角和折射率的關系、光速和折射率的關系以及折射率與頻率（波長）的關系等知識內容的理解；同時從題目圖景中考查了光是否發(fā)生全反射、臨界角和傳播速度大小的比較，兩束光反射率大小的差異等等分析推理能力。顯而易見，此類題對學生知識系統(tǒng)化和解題能力的提高作用明顯。

思路展現：a、b兩束可見單色光從空氣垂直射入棱鏡底面MN，射向MO和NO界面時，a、b入射角相等。由題給圖景可知，此時b光發(fā)生全反射，a光未發(fā)生全反射，可見b光臨界角較小，表明棱鏡對b光折射率較大且b光在棱鏡中傳播速度較小，也說明b光頻率較高、波長較短。

例2.現有1200個氫原子被激發(fā)到量子數為4的能級上，若這些受激氫原子最后均能回到基態(tài)，則在此過程中發(fā)出的光子數為多少？（假設處在量子數為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級的原子數都是處在該激發(fā)態(tài)能級上的原子總數的），此過程中有多少種不同的光子輻射出來？

選題原則：如果讓學生真正弄懂這道題則相關知識就會及時得到理解和掌握。

思路展現：由于處在量子數為n的激發(fā)態(tài)氫原子躍遷到各較低能級的原子數都是處在該激發(fā)態(tài)能級上原子總數的，據此可做出如圖2所示躍遷圖，其中數字是發(fā)生此次躍遷中的氫原子數。所以這一過程中發(fā)出光子總數為400×3+200×2+600==2200（個）。所有受激氫原子從n=4激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷過程中可發(fā)射出光子數為6（種）。

二、引領學生對概念和規(guī)律深刻理解是高效智慧習題教學的必由之路

物理教學的重中之重，就是要讓學生獲得完整清晰的物理概念和規(guī)律；只有不斷通過高效智慧的習題教學引導學生對物理概念和規(guī)律反復琢磨、不斷領悟，才能真正深刻理解和掌握并加以靈活運用。因此，必須特別注意培養(yǎng)學生物理思維的深刻性。善于通過表面現象發(fā)現問題的本質稱為擁有思維的深刻性；思維深刻性發(fā)展水平的高低對物理學習的效率、進度和靈活程度有著最大的影響，思維深刻性是一切思維品質的基礎。

例3.一人劃船逆流而上，行至某橋孔時從船上掉下一木瓢，航行至上游某處時，此人才發(fā)現木瓢已掉下，于是立即返航尋找。他返航后經5mi n才追上木瓢，發(fā)覺木瓢已順水下漂至距橋孔有600m遠處。請問若船對靜水的速率保持不變，則河水流速是多大？

思維點拔：如果以河岸為參照物進行求解，過程會比較復雜。要是改用河水為參照物，求解就會方便得多。因為船與木瓢都在水里，自然都會隨河水漂流，因此，船跟木瓢之間的相對速率無論是逆流而上或是順流而下都將保持不變。這樣，若以河水為參照物，則木瓢相當于在靜水中不動，而漁船以一定速率離開木瓢，然后再以同樣速率返航追趕木瓢。所以，木瓢落水到漁船開始返航的時間t1就等于漁船返航追到木瓢的時間t2，所以木瓢從落水到被漁船追上經歷的時間t=t1+t2=2×5mi n=10mi n=600s，立即可得水速為υ==600m/600s=1m/s。

關鍵提醒：參照物的選取以方便解題為最高準則。有時把原來的參照物與研究對象互換，會給人豁然開朗的感覺，從而開辟出一條解題新思路。

例4.一水平淺色長傳送帶上放置一煤塊（可視為質點），煤塊與傳送帶之間的滑動摩擦因數為μ。初始時傳送帶與煤塊都是靜止的，現讓傳送帶以恒定加速度a0開始運動，當其速度達到υ0后，便以此速度做勻速運動，經過一段時間，煤塊在傳送帶上留下一段黑色痕跡后，煤塊相對于傳送帶不再滑動，求此黑色痕跡的長度。

思維點拔：依題意作煤塊和傳送帶兩物體的υ-t圖像如圖3所示。其中OA斜率為a0，表示傳送帶以a0作勻加速運動，OB斜率為a，表示煤塊以a勻加速運動，據牛頓第二定律得a=μg。AB則表示傳送帶以υ0作勻速運動。由圖3可知傳送帶經t1時間加速運動后，速度達到υ0，則t1=υ0/a0；若煤塊加速運動時間為t2，可得t2= υ0/a=υ0/μg。傳送帶總位移為梯形OAB t2的面積，煤塊總位移為△OB t2的面積，顯然△OAB面積等于煤塊在傳送帶上留下的黑色痕跡長度

關鍵提醒：物理運動規(guī)律常常采用數學公式和圖像兩種方法來描述。此類題有時應用υ-t圖像方法來求解，思路會更加清晰、更為簡便有效。如果能將υ -t圖像應用融入平時的解題訓練中，將使復雜問題簡單化、抽象問題直觀化，從而有效地提高解題速度。

三、提高學生思維品質和綜合能力是高效智慧習題教學的核心任務

教師要認真解讀歷年高考《考試說明》和《考試大綱》，在準確把握精神內涵的基礎上，有的放矢地在平時教學中給學生科學的指導，這樣才能瞄準高考給教學以有效的幫助。教師應通過精選符合近年來高考能力要求、以能力立意為主的題目作為專題習題課的例題，指導、點拔學生對重點題目進行整體解剖分析，并從中總結解題方法、掌握解題規(guī)律、歸納應試技巧，從而實現學生整體思維品質的優(yōu)化和提高。

例5.如圖4所示，在一光滑水平面上自左到右沿一直線依次放置質量為2n-1m（n=1、2、3…）的一系列物體A1、A2、A3…An；另有一質量m、動能Ek0的物體A0水平向右運動，若A0物體跟上述一系列物體發(fā)生正碰，碰撞后即粘合在一起，求系統(tǒng)的末動能。

思維點拔：如果逐次以兩個相互碰撞的物體為研究對象應用動量守恒定律進行求解，運算會相當繁雜；但若以所有參與碰撞的物體組成的整體為研究對象，由于該系統(tǒng)總動量守恒，則要簡便得多。以A0、A1、A2、…An物體組成的“大系統(tǒng)”為研究對象，該系統(tǒng)總質量為M=（m+m+2m+4m+…+2n-1m）=2nm；同時又以物體A0以速度υ0=

開始運動到整個系統(tǒng)獲得共同速度υ的“全過程”為研究過程，應用動量守恒定律得mυ0=Mυ，可求出系統(tǒng)最終的速度為υ=υ0=，因此系統(tǒng)末動能為Ek=Mυ2=

關鍵提醒：將多個物體組成的“大系統(tǒng)”作為研究對象，或將多個物體相互作用的“全過程”當作一個整體研究過程來處理，都可將常規(guī)思維向前推進一大步，避免了較為繁瑣的思維過程。此法的關鍵是抓住整個“全過程”的“始”和“終”。

例6.如圖5所示，AB為半圓環(huán)ACB的水平直徑，C為環(huán)的最低點，環(huán)半徑為R。一個小球從A點以速度v0被水平拋出，設重力加速度為g，不計空氣阻力。若v0取值不同，小球掉到環(huán)上時的速度方向和水平方向之間的夾角就不同。

同學甲認為，總可以找到一個v0值，使小球垂直撞擊半圓環(huán)。同學乙認為，無論v0取何值，小球都不可能垂直撞擊半圓環(huán)。

你認為哪位同學的分析正確？如認為甲同學正確，求出相應的v0值；如認為乙同學正確，說明理由。則R si nθ=，R（1+cosθ）=vt，且tanθ=，解得

圖5

圖6

思維點拔：首先假定小球垂直撞擊半圓環(huán)，此時其速度方向必過圓心，可設其與水平方向的夾角為θ，則R sinθ=，R（1+cosθ）=v0t，且tanθ=，解得θ=0，但這是不可能的；所以乙同學正確。

另外可作任意一條平拋運動曲線如圖6所示，小球撞擊半圓環(huán)時速度的反向延長線交AB于E點，由平拋運動的推論可知，AE=AD＜R，因此直線EF不垂直過F點的圓弧的切線，即無論v0取何值，小球都不可能垂直撞擊半圓環(huán)；所以乙同學正確。

關鍵提醒：強化物理解題過程中的數學意識，提高學生應用數學處理物理問題的能力絕對不能輕視。因為學生在解題過程中，往往數學意識淡薄，從而導致了思維的僵化與思路的閉塞，這是學生解答相當一部分物理題失敗的原因。

綜上所述，中學物理習題教學既是理論教學的必要補充，又是理論教學的必然發(fā)展，有著與概念教學和實驗教學不同的教學規(guī)律。要真正實現習題教學的智慧和高效，仍需要我們不懈地努力與探索。

［1］吳超男.中學物理高效課堂教學的智慧展現［J］.物理教學，2014（7）.

［2］吳超男.高中物理習題速解的思維轉換法［J］.數理化解題研究，2014（6）.

［3］吳超男.物理教師備課應具有的“深入”意識［J］.中學物理教學參考，2012（9）.

（責任編輯：詹國榮）

本文系福建省教育科學“十二五”規(guī)劃2014年度課題“中學物理高效課堂教學智慧展現的研究”（項目編號：FJJK14-483）階段性研究成果。