對(duì)高中物理習(xí)題變式教學(xué)的研究

蔣絢

【摘 要】在高中物理習(xí)題課的變式教學(xué)過(guò)程中，教師通過(guò)精心的設(shè)計(jì)，給學(xué)生空間和時(shí)間進(jìn)行深入思考，有效鍛煉他們的物理思維能力，提高習(xí)題教學(xué)效率。

【關(guān)鍵詞】高中物理;變式教學(xué);變式訓(xùn)練

面對(duì)高中物理習(xí)題，學(xué)生往往存在一聽(tīng)就懂，一做就錯(cuò)的普遍現(xiàn)象。究其原因，主要是學(xué)生缺乏自主分析問(wèn)題的思維能力。而要高效地鍛煉這種思維能力，應(yīng)用“變式教學(xué)”的方法是一種十分有效的手段。物理“變式教學(xué)”是指在教學(xué)過(guò)程中對(duì)基本概念、定理、定律及各種運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象所遵循的物理規(guī)律進(jìn)行不同角度、不同層次、不同情景的變化，有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生從“變”的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)“不變”的本質(zhì)，從“不變”的本質(zhì)中探究“變”的規(guī)律，幫助學(xué)生把所學(xué)知識(shí)點(diǎn)融會(huì)貫通，進(jìn)而讓學(xué)生從教師精心設(shè)計(jì)的習(xí)題變式教學(xué)中去領(lǐng)會(huì)、去體會(huì)、去把握這種變化中蘊(yùn)含的物理方法、規(guī)律，即達(dá)到擅長(zhǎng)解決各種變化的物理問(wèn)題的目的，從而在考試中能夠從容應(yīng)對(duì)。

變式教學(xué)需要我們教師對(duì)各種題目爛熟于心，隨時(shí)可以就本堂課的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行變式。在變式時(shí)一定要注意有效變化，條件背景可變，但是本質(zhì)特征一定要符合原題，這樣才能讓學(xué)生在同一知識(shí)點(diǎn)上不斷強(qiáng)化，提高學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效率。下面就從習(xí)題的“形”“神”兩方面來(lái)例談物理課堂中的變式教學(xué)。

一、形變神不變

改變?cè)忻}的條件或提問(wèn)形式，將原來(lái)的題目隱蔽化、間接化，或根據(jù)實(shí)際教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行情景的變化，但是不脫離基本教學(xué)目標(biāo)，這就是“形變神不變”。在課堂中及時(shí)變化題目會(huì)激發(fā)學(xué)生的探究欲望，因?yàn)橥瑯拥念}目經(jīng)過(guò)教師的變化竟然呈現(xiàn)出新穎的一面，使得學(xué)生們迫切地想一探究竟，從而對(duì)物體規(guī)律、知識(shí)點(diǎn)的掌握將更為牢固。

例1：在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有一U形導(dǎo)線框abcd，線框處于水平面內(nèi)，磁場(chǎng)與線框平面垂直，R為一電阻，ef為垂直于ab的一根導(dǎo)體桿，它可在ab、cd上無(wú)摩擦地滑動(dòng)。桿ef及線框中導(dǎo)線的電阻都可不計(jì)。開(kāi)始時(shí)，給ef一個(gè)向右的初速度，ef運(yùn)動(dòng)情況如何？最后狀態(tài)如何？

本題實(shí)際是考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。我們可以通過(guò)改變金屬棒的初始條件獲得以下三個(gè)變式：

變式1：ef靜止在軌道上，開(kāi)始時(shí)，給ef一個(gè)水平向右的恒力，ef運(yùn)動(dòng)情況如何？最后狀態(tài)如何？

解析：這道題是在原題的基礎(chǔ)上難度稍微加大，增加了一個(gè)恒力，導(dǎo)致最后導(dǎo)軌做勻速直線運(yùn)動(dòng)，但仍然是針對(duì)原題的解題方法所進(jìn)行的變式。通過(guò)這題的訓(xùn)練，可以讓學(xué)生們更能熟練運(yùn)用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)來(lái)解決這類(lèi)問(wèn)題。

變式2：開(kāi)始時(shí)，給ef一個(gè)向右的初速度，且受到一個(gè)水平向右的恒力，ef運(yùn)動(dòng)情況如何？最后狀態(tài)如何？

解析：此題把前兩題的條件合并起來(lái)，變成一道多解問(wèn)題，是前兩題的升華。同學(xué)們需要利用前兩題的結(jié)論和分析方法，討論三種可能出現(xiàn)的情況。第一種情況，初始時(shí)刻，恒力與安培力相等時(shí)，此后導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng);第二種情況，初始時(shí)刻，恒力大于安培力，此后導(dǎo)體棒先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，最后兩力平衡，導(dǎo)體棒將以最大速度做勻速運(yùn)動(dòng);第三種情況，初始時(shí)刻，恒力小于安培力，此后導(dǎo)體棒先做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，最后兩力平衡，導(dǎo)體棒將以最小速度做勻速運(yùn)動(dòng)。

變式3：把導(dǎo)線框abcd傾斜，求在下滑過(guò)程中，ef桿可以達(dá)到的速度最大值？

變式4：如右圖，把導(dǎo)線框豎直放置，開(kāi)始時(shí)，將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，讓桿ab由靜止開(kāi)始自由下落，過(guò)段時(shí)間后，再將S閉合，若從S閉合開(kāi)始計(jì)時(shí)，則金屬桿ab的運(yùn)動(dòng)情況有哪些可能性？

解析：變式3和變式1的本質(zhì)是相同的，只不過(guò)把平面變成了斜面模型，重力的下滑力充當(dāng)了恒力，其余都是一樣的。而變式4其實(shí)是變式2的再變形，把平面模型改編成豎直平面，把恒力變成重力，依然分三種情況討論。這兩題的設(shè)置是為了讓同學(xué)們鞏固所學(xué)，把掌握的知識(shí)和方法遷移到其他變形題中，與設(shè)置的新情景，新問(wèn)題達(dá)到無(wú)縫對(duì)接。

有時(shí)新知識(shí)點(diǎn)的題目考查過(guò)于簡(jiǎn)單，條件、問(wèn)題淺顯易懂，為了提升學(xué)生對(duì)問(wèn)題的本質(zhì)把握，進(jìn)行變式教學(xué)是必要的。高一高二時(shí)，教師可作變式教學(xué)的積累，題目改編不用太深刻，但是高三復(fù)習(xí)時(shí)，就需要發(fā)揮教師的知識(shí)積累，改編有難度的題目，讓學(xué)生能夠高效地復(fù)習(xí)。

二、神變形不變

物理公式，圖像或物理模型呈現(xiàn)的形式相同，但是分析問(wèn)題的角度、方法、規(guī)律卻各不相同，這就是“神變形不變”。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，看到同樣的物理模型，有熟悉感、有思維定勢(shì)，不能從新的角度去剖析問(wèn)題，即欠缺知識(shí)遷移能力。這些變式題的出現(xiàn)，可以幫助學(xué)生們打開(kāi)思路、拓寬眼界，把學(xué)到的物理公式、解題方法更靈活地運(yùn)用起來(lái)，從而達(dá)到“擅變”的效果。

1.物理模型的變式訓(xùn)練

例2：如圖所示，水平力F把一個(gè)物體緊壓在豎直的墻壁上靜止不動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是（）。

A.墻壁對(duì)物體的壓力是由于墻壁形變而產(chǎn)生

B.物體受到的重力跟墻壁對(duì)物體的靜摩擦力是一對(duì)平衡力

C.作用力F與物體對(duì)墻壁的壓力是一對(duì)作用力與反作用力

D.物體對(duì)墻壁的壓力與墻壁對(duì)物體的壓力是一對(duì)作用力與反作用力

本題是一題概念辨析題，主要考查平衡力和作用力反作用力的概念，我們還是利用這個(gè)物理模型，但考查的內(nèi)容可以做個(gè)改變：

變式：①物體受到的推力越大，靜摩擦力越大？

②當(dāng)F力減小時(shí)，物體一定下滑？

③如果F力從零開(kāi)始增加，那么物體做什么樣的運(yùn)動(dòng)？

解析：此題還是這個(gè)物理模型，但是考查的知識(shí)點(diǎn)變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力和靜摩擦力的概念辨析。三個(gè)小問(wèn)題的設(shè)置層層遞進(jìn)。第一問(wèn)是考查靜摩擦力大小的計(jì)算方法，第二問(wèn)是考查靜摩擦力變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力的臨界條件，第三問(wèn)是考查滑動(dòng)摩擦力變?yōu)殪o摩擦力的過(guò)程分析。通過(guò)這三問(wèn)，給學(xué)生指明理解此概念所需要的注意事項(xiàng)，幫助學(xué)生消化這些基本概念。只有這樣的遞進(jìn)性變式訓(xùn)練為學(xué)生打造雄厚的物理基礎(chǔ)，才可以不斷提升學(xué)生的解題能力。

2.物理圖像的變式訓(xùn)練

例3：質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)的速度—時(shí)間圖像如圖所示，該質(zhì)點(diǎn)做什么樣的運(yùn)動(dòng)？哪些時(shí)刻距離出發(fā)點(diǎn)最遠(yuǎn)？哪些時(shí)刻回到出發(fā)點(diǎn)？哪些時(shí)刻運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生了改變？

變式：把該v-t圖變?yōu)閤-t圖，那么該質(zhì)點(diǎn)又做什么樣的運(yùn)動(dòng)？哪些時(shí)刻距離出發(fā)點(diǎn)最遠(yuǎn)？哪些時(shí)刻回到出發(fā)點(diǎn)？哪些時(shí)刻運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生了改變？

同樣的物理圖像，得到的答案完全不同。通過(guò)兩圖對(duì)比，可以讓學(xué)生更好地掌握?qǐng)D像中的斜率，截距，面積，拐點(diǎn)的含義。

3.物理概念的變式訓(xùn)練

例4：（2011全國(guó)卷15題）一質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，從某時(shí)刻起受到一恒力作用。此后，該質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能可能（ ?）。

A.一直增大

B.先逐漸減小至零，再逐漸增大

C.先逐漸增大至某一最大值，再逐漸減小

D.先逐漸減小至某一非零的最小值，再逐漸增大

上述題目是一道關(guān)于關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的題目，就此題面做一個(gè)微小的變化，就形成了2016全國(guó)高考題了：

變式：（2016全國(guó)卷18題）一質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)對(duì)其施加一恒力，且原來(lái)作用在質(zhì)點(diǎn)上的力不發(fā)生改變，則（ ?）。

A.質(zhì)點(diǎn)速度的方向總是與該恒力的方向相同

B.質(zhì)點(diǎn)速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直

C.質(zhì)點(diǎn)加速度的方向總是與該恒力的方向相同

D.質(zhì)點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)速率的變化量總是不變

此題考查的重點(diǎn)依然是力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，只要原題的知識(shí)點(diǎn)搞懂了，這題就沒(méi)什么難度了。當(dāng)然我們教師還可以在此基礎(chǔ)上作個(gè)變化比如受幾個(gè)力作用的質(zhì)點(diǎn)，作勻速直線運(yùn)動(dòng)，其中某一個(gè)力變小，其余力不變，這個(gè)質(zhì)點(diǎn)可能做什么運(yùn)動(dòng)？通過(guò)對(duì)陳題的延伸，將其他知識(shí)點(diǎn)與原題融合，增加題目的綜合性，潛移默化地讓學(xué)生學(xué)會(huì)應(yīng)對(duì)靈活度較大的高考題，在強(qiáng)化過(guò)程中不斷的提升學(xué)生的解題思維能力。

在高考中，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)很多題都似曾相識(shí)，因此，有必要深入研究一些基本的物理模型、物理基礎(chǔ)題，發(fā)掘內(nèi)在規(guī)律，做好題目的變式教學(xué)，讓學(xué)生自主思考、探究，經(jīng)歷成功和失敗，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，理解、掌握方法，提高學(xué)生自主分析、解決問(wèn)題的能力，才能讓學(xué)生既能聽(tīng)懂，又能做得對(duì)。

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