類比生活情景化解物理教學(xué)難點(diǎn)

馬佳

摘 要：物理教學(xué)中通過將學(xué)生難以理解的物理教學(xué)內(nèi)容、物理情景、物理過程等與生活情景進(jìn)行類比，可以很好地化抽象為形象，降低學(xué)生理解的難度，促進(jìn)學(xué)生形成物理學(xué)習(xí)的積極心理，提升教學(xué)效率，提高學(xué)生的自我效能感。

關(guān)鍵詞：生活情景；類比；化解；教學(xué)難點(diǎn)；自我效能感

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2016）12-0007-3

物理教學(xué)中，教學(xué)的效果很大程度取決于教學(xué)難點(diǎn)的突破。只有有效突破教學(xué)難點(diǎn)，學(xué)生后續(xù)的學(xué)習(xí)才能繼續(xù)。然而，有時受制于學(xué)生的知識儲備、生活閱歷、思維水平等，要突破教學(xué)難點(diǎn)并不容易。通過類比把學(xué)生已有的知識、熟悉的生活現(xiàn)象、生活物品、事件與抽象的物理概念、物理方法、難以理解的物理情景、需要學(xué)習(xí)的新知識等建立聯(lián)系，增加學(xué)生的直觀體驗(yàn)，對教學(xué)難點(diǎn)的突破有很大幫助。

1 通過類比構(gòu)建難以理解的物理概念

物理概念是物理學(xué)科的基石。概念的教學(xué)于物理教學(xué)而言有著十分重要的作用，“讓學(xué)生掌握好物理概念是物理教學(xué)成功的關(guān)鍵”。學(xué)生覺得物理難學(xué)的一個最重要的原因就是概念沒有掌握好。然而，物理概念高度濃縮，且比較抽象，學(xué)生學(xué)習(xí)起來的確有難度。通過生活情景等的類比，化抽象為形象，可以幫助學(xué)生降低理解的難度，從而化解概念教學(xué)的難點(diǎn)。

案例1 加速度的理解

加速度可以說是學(xué)生在高中物理學(xué)習(xí)中的第一個分水嶺。學(xué)生學(xué)到加速度時，開始出現(xiàn)嚴(yán)重的兩極分化。很多學(xué)生對加速度的概念、物理意義的理解存在很大的問題。例如：加速度就是增加的速度；速度越大加速度越大；速度變化越大加速度越大。不能掌握加速度的概念對后續(xù)勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律、力與運(yùn)動的關(guān)系等的學(xué)習(xí)會造成很大的障礙。

造成學(xué)生學(xué)習(xí)加速度困難的原因有三：

第一，學(xué)生不理解什么是變化率，把變化快慢和變化量（變化的大?。┗煜?。

第二，學(xué)生僅從字面意思來理解加速度，很容易產(chǎn)生如下錯誤認(rèn)識：加速度是增加的速度；只有加速運(yùn)動的物體才有加速度；減速運(yùn)動的物體具有減速度……

第三，對比值定義法的本質(zhì)不理解。不理解比值法定義的內(nèi)涵，只是把比值法當(dāng)成一種機(jī)械的操作，學(xué)生不明白為什么要用速度的變化Δv比完成這一變化的時間Δt，學(xué)生就很難理解加速度的物理意義。甚至認(rèn)為加速度減小，速度就減?。患铀俣仍黾?，速度就增加。

教學(xué)中可作如下類比幫學(xué)生理解加速度：

第一，從生活事例出發(fā)，理解什么是變化的快慢，從而讓學(xué)生理解比值定義法的核心思想和物理內(nèi)涵。銀杏樹長高15 m，需要1000年，而雨后春筍兩天可以長高到約15 cm，誰長得快？讓學(xué)生體會到，要比較就要選擇相同的標(biāo)準(zhǔn)，長高單位長度所用的時間，或者單位時間所長高的長度。

第二，加速度變化與速度變化關(guān)系的理解，尤其是讓學(xué)生理解加速度減小的加速運(yùn)動?？梢韵韧ㄟ^生活實(shí)例：學(xué)生有過吹氣球的經(jīng)歷，在吹氣球的過程中，可以發(fā)現(xiàn)隨著氣球內(nèi)空氣容量的增加，氣球的半徑增加越來越慢。然后，再通過物理例子讓學(xué)生明白，判斷在直線運(yùn)動中物體加速還是減速的依據(jù)是：物體的加速度與速度同向物體做加速運(yùn)動；物體的加速度與速度反向物體做減速運(yùn)動。

2 通過類比構(gòu)建物理情景化解思維誤區(qū)

在習(xí)題教學(xué)中，很多學(xué)生往往由于對習(xí)題中的物理情景理解不透徹而讀不懂題意或者曲解了題目的意思。當(dāng)學(xué)生對習(xí)題教學(xué)中的物理情景不理解時，通過學(xué)生熟悉的事例、物品等類比鋪設(shè)臺階，能夠化解學(xué)生理解的難度，幫助學(xué)生順利建立物理情景，從而突破教學(xué)的難點(diǎn)。

案例2 豎直上拋的分解

學(xué)習(xí)運(yùn)動的合成與分解后，學(xué)生知道了合運(yùn)動與分運(yùn)動的等時間性、獨(dú)立性、等效性，要求學(xué)生會分解豎直上拋、豎直下拋、平拋、斜拋等。學(xué)生對豎直上拋的分解存在很大問題，很多學(xué)生分解豎直上拋時總是以最高點(diǎn)為界，分解為前半段的勻減速直線運(yùn)動和后半段的自由落體運(yùn)動。對于這個典型的錯誤，多次糾正后依然有不少學(xué)生出錯，依然把豎直上拋分解為一個豎直向上的勻減速運(yùn)動和一個自由落體運(yùn)動的合運(yùn)動。學(xué)生出錯主要是講解豎直上拋的分解時不夠形象，學(xué)生印象不深刻，學(xué)生學(xué)習(xí)這一知識點(diǎn)基本靠死記硬背，沒有理解，所以過一段時間學(xué)生就忘記了。教學(xué)中利用生活中拍黃瓜的情景進(jìn)行類比，提出問題引導(dǎo)學(xué)生思考，能夠幫助學(xué)生邁過這一理解的難點(diǎn)。教學(xué)過程如下：

師：現(xiàn)在有一條黃瓜要一分為二，可以怎么分？

生：可以分成等粗的兩段或者等長的兩半。

師：運(yùn)動的分解應(yīng)該滿足什么條件？

生：等效性、等時性。

師：什么是等時性？

生：每個分運(yùn)動的時間都等于合運(yùn)動的時間。

師：請思考把豎直上拋分解為前半段的勻減速直線運(yùn)動和后半段的自由落體運(yùn)動，豎直上拋從拋出到最高點(diǎn)做勻減速直線運(yùn)動的時間設(shè)為t1，從最高點(diǎn)做自由落體到拋出點(diǎn)的時間為t2，從拋出到落回拋出點(diǎn)的時間為t，t1、t2、t三者之間是什么關(guān)系？是否滿足合運(yùn)動與分運(yùn)動的等時性？

生：t=t1+t2，t1

師：很好，運(yùn)動的分解要求每一分運(yùn)動與合運(yùn)動的時間，t=t'1=t'2，就好比拍黃瓜時，要求按照等長剖成兩半，而不是切成兩段。此外，我們還要注意：分運(yùn)動是同步進(jìn)行的（同時開始，同時結(jié)束）。那豎直上拋運(yùn)動究竟應(yīng)該怎樣分解呢？我們可以從豎直上拋的特點(diǎn)入手，運(yùn)用力與運(yùn)動的關(guān)系進(jìn)行分析。

生：豎直上拋運(yùn)動有向上的初速度，僅受重力的作用。采用控制變量法分析：初速度向上，如果沒有重力，則物體向上做勻速直線運(yùn)動；如果僅受重力，沒有初速度則物體做自由落體運(yùn)動。所以，豎直上拋分解為同步進(jìn)行的向上的勻速直線運(yùn)動和自由落體運(yùn)動。

3 通過類比深化物理思想方法的理解

物理教學(xué)中多途徑滲透物理思想方法的教育是物理課堂的重要使命，但是有時候數(shù)學(xué)知識的滯后，會給學(xué)生的理解帶來不小的難度。例如：在高中物理必修1第一章瞬時速度，第二章用圖像法推導(dǎo)勻變速直線運(yùn)動的位移公式，必修2探究重力做功與重力勢能的關(guān)系等的學(xué)習(xí)時，就需要學(xué)生理解微元法，但是此時數(shù)學(xué)還沒有接觸微元法，學(xué)生對這一以極限思想為基本思想，設(shè)微小的單元，討論它趨向于零時的極限情況的方法的理解有很大難度。

案例3 類比花壇化解微元法理解難度

在探究重力做功的特點(diǎn)時，需要探究物體沿不同路徑下落相同高度h，重力所做的功。為使得出的結(jié)論更具一般性和說服力，需要推導(dǎo)物體沿任意曲線下降高度h，重力所做的功。此時就要用到微元法，把曲線分成若干段，每一小段都可以看成直線。不少學(xué)生對此很不理解，一臉茫然。教師進(jìn)一步解釋，地球表面是曲面，我們的運(yùn)動場只是地球表面若干小塊中的一塊，它是平面，道理是一樣的。這樣的類比解釋后，還有學(xué)生不理解。其實(shí)，教師只要引入花壇做更形象的類比就很容易化解這個難題。給學(xué)生展示圖1，從遠(yuǎn)處看整個花壇是圓弧，但近看砌花壇的瓷磚每小一塊都是平面，還可讓學(xué)生課后去觀察學(xué)校或者學(xué)校附近拐彎處的花壇，增加體驗(yàn)。

4 通過類比化解對運(yùn)動過程的理解難點(diǎn)

教學(xué)過程中，學(xué)生能夠理解運(yùn)動過程，順利構(gòu)建物理模型，是解決物理問題關(guān)鍵的一步。然而，由于高中物理所研究的問題的復(fù)雜性和抽象性，學(xué)生理解起來有一定的難度。通過生活情景或者生活物品形狀的類比可以輔助學(xué)生理解，從而降低難度。

案例4 帶電粒子不垂直射入勻強(qiáng)磁場的運(yùn)動軌跡

帶電粒子垂直進(jìn)入磁場，帶電粒子受到總垂直于磁場方向和運(yùn)動方向的洛倫茲力，在磁場中做勻速圓周運(yùn)動，但當(dāng)帶電粒子射入方向與磁場方向不垂直的時候，粒子做什么運(yùn)動？其軌跡又如何？將速度v0分解為沿磁場方向的分量v0x和垂直于磁場方向的分量v0y，如圖2所示。

由圖2，根據(jù)左手定則，帶電粒子垂直于磁場方向的分速度v0y產(chǎn)生垂直于紙面向里的洛倫茲力f=qBv0y=qBv0sinθ，在垂直于B的平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，而在沿B的方向不受力，有速度v0x做勻速直線運(yùn)動。帶電粒子的運(yùn)動可以看作上述兩個分運(yùn)動的疊加，此時帶電粒子的運(yùn)動軌跡為等距螺旋線，如圖3所示。

然而，分析過程雖然學(xué)生能夠理解，但是由于學(xué)生思維能力的不足，以及該軌跡的形狀比較抽象，對軌跡形狀為等距螺旋線的理解存在一定的難度。為了輔助學(xué)生理解，可以用拉伸的彈簧來類比該軌跡的形狀，通過這一簡單的類比，抽象的等距螺旋線立刻就能變得形象。

5 結(jié)束語

高中階段，學(xué)生的思維雖然得到了進(jìn)一步發(fā)展，開始從“經(jīng)驗(yàn)型”形象思維向“理論型”轉(zhuǎn)化，進(jìn)行抽象邏輯思維轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)折期，但學(xué)生的抽象思維能力比較低，還更多依賴于形象思維。高中物理相對于初中物理而言復(fù)雜、抽象，學(xué)生會因?yàn)閷σ恍┏橄蠖吧奈锢砀拍?、物理模型的學(xué)習(xí)，物理情景的構(gòu)建，運(yùn)動過程的分析感到困難而失去學(xué)習(xí)物理的興趣。在物理教學(xué)中，應(yīng)該充分利用學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行類比幫助學(xué)生突破學(xué)習(xí)過程中的難點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生形成物理學(xué)習(xí)的積極心理，提升學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣和自我效能感，從而提升物理教學(xué)的效果。

參考文獻(xiàn)：

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（欄目編輯 趙保鋼）