新課程理念下培養(yǎng)學生物理問題解決能力

方福舉

摘 要：在課程改革背景下，強調(diào)基礎(chǔ)知識的靈活運用與遷移，突出了對能力的全面考查，注重將物理基礎(chǔ)知識與生產(chǎn)、生活和現(xiàn)實的應(yīng)用相結(jié)合，特別對學生的解決問題能力有了更高的要求，而教師要通過基礎(chǔ)知識、方法教學，建立物理模型，加強圖象教學，注重物理過程分析，從而提高解決問題能力。

關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)知識；基本方法；物理建模；圖象圖景；實驗教學

提高物理問題解決能力是物理學習的主要目標之一，然而，教學實踐表明，部分學生物理解題能力并不令人滿意，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：同一類型的問題，稍做變換，卻不知如何解決；看問題，尤其是不熟悉的問題，不知從何處下手；解決問題過程中有時會生搬硬套或不會靈活應(yīng)用知識，還有部分學生單獨各部分內(nèi)容學得不錯，但在綜合性試題中卻難以勝任，學生中常有“一聽就懂，一做就錯”的感慨。這些現(xiàn)象說明學生沒有真正掌握解決物理問題的能力。那么在新改革形勢下，如何指導學生分析物理問題，培養(yǎng)提高解決問題能力呢？這就要求我們必須轉(zhuǎn)換教學觀念，教學方法的改革勢在必行，為此，我覺得應(yīng)做如下幾點。

1 掌握必要的基礎(chǔ)知識和基本方法 ，提高物理問題解決能力

掌握必要的基礎(chǔ)知識和基本方法是解決物理問題的必要條件，否則，就會成為“無源之水，無本之木”。達爾文說過“最有價值的知識是關(guān)于方法的知識”，研究物理問題有哪些科學方法呢？主要有分析與綜合的方法、比較與分類的方法、抽象與概括的方法、科學推理等方法，在教學中應(yīng)結(jié)合具體事例讓學生在實踐中去應(yīng)用、體會、總結(jié)這些基本方法。比如：

例1 某同學質(zhì)量為50kg，站在以1m/s2勻加速上升的電梯中，求人對電梯的壓力。

在與同學討論中，可歸納出用牛頓運動定律解題的一般方法：

（1）確定研究對象（對人）

（2）對人受力分析情況（如圖1所示）

（3）分析運動情況（畫出人的加速度、速度方向）

（4）取坐標、建立方程（先用字母式）

豎直： FN-mg=ma

（5）求解（代數(shù)法）

用牛頓第三定律說明壓力大小與方向

（6）判斷答案的合理性

掌握以上基本方法后，學生再遇到牛頓定律類似問題時，思維就有了一定的“方向”，就能提高分析和解決問題的能力。

同時，高中物理中用到許多的數(shù)學基本方法：函數(shù)法、微元法、比例法、極限法、矢量分析法、三角函數(shù)公式等。應(yīng)用數(shù)學工具解決問題，是學習物理時最基本和重要的能力。

2 重視物理建模思維，提高物理問題解決能力

物理題目千變?nèi)f化，即使掌握了基本知識和基本方法，又如何確定用哪種方法解題呢？一些物理概念、現(xiàn)象、過程、規(guī)律和結(jié)構(gòu)乃至物理習題都是在一定的物理模型上建立和設(shè)計的，學生能否根據(jù)題意建立正確的物理模型是學生解題的關(guān)鍵，這就需要把具體的物理問題抽象成“物理模型”，才能有效地確定用哪些方法解題。對基本的物理模型建立掌握好后，還要注意物理模型的變化，在變化中找本質(zhì)。

例2 如圖2所示，靜止在光滑水平面上的小滑塊A和B，質(zhì)量分別為2m 和m；現(xiàn)給小滑塊A水平向右的瞬間沖量，小滑塊向右運動與小滑塊B發(fā)生正碰，并粘在一起，恰好能通過半徑為R的半圓形光滑軌道最高點C，飛出后做平拋運動，重力加速度為g。求：

（1）小滑塊在最高點C的速度大小 ；

（2）小滑塊落地點到C點的水平距離。

本題第（2）問就考查平拋運動的物理模型，老師要培養(yǎng)學生掌握平拋運動物體的受力情況，初速度與力的夾角關(guān)系，運動速度的大小和方向變化情況，運動位移的變化情況，速度改變角的正切值與位移改變角正切值關(guān)系，水平方向運動和豎直方向運動的特點及公式化曲為直的方法。才能掌握平拋運動建模思維。

例3 （2017天津高考）如圖3所示，平面直角坐標系xOy中，第Ⅰ象限存在垂直于平面向里的勻強磁場，第Ⅲ象限存在沿y軸負方向的勻強電場，如圖所示。一帶負電的粒子從電場中的Q點以速度v0沿x軸正方向開始運動，Q點到y(tǒng)軸的距離為到x軸距離的2倍。粒子從坐標原點O離開電場進入磁場，最終從x軸上的P點射出磁場，P點到y(tǒng)軸距離與Q點到y(tǒng)軸距離相等。不計粒子重力，問：

粒子到達O點時速度的大小和方向。

解：在電場中，粒子做類平拋運動，設(shè)Q點到x軸的距離為L，到y(tǒng)軸的距離為2L，粒子的加速度為a，運動時間為t，有

本題第（1）問考查類平拋建模，但要明確改變合外力和加速度的大小和方向，不再是重力和重力加速度。可以延伸出許多變式題型。如斜面上的類平拋，水平面上的類平拋，電場中的類平拋，復合場中的類平拋，才能培養(yǎng)學生對物理建模深層次的認識，觸類旁通，抓住問題的本質(zhì)特征，提高解決物理問題的能力。

3 加強圖象圖景教學，培養(yǎng)好的畫圖習慣，提高物理問題解決能力

蘇霍姆林斯基說過：“教會學生把應(yīng)用題畫出來，其意在于保證由具體思維向抽象思維的過渡”，實際上，我們在黑板上給學生講解題目時，很自然地把示意圖畫在黑板上了，學生一看圖，題目已解決了大半，可問題是學生不具備這種看題畫圖的能力，因此，在平時教學中，一定要重視示意圖的畫法訓練。教師在講題、布置課堂練習和考查學生時，最好要求學生將文字題“翻譯”成圖形，建立正確的物理情景，同時還要重視課本插圖的觀察和思考，領(lǐng)會插圖的物理思想及反映的物理規(guī)律，更要注意培養(yǎng)學生根據(jù)題目學會審題畫圖、讀圖、把圖的信息與過程變化和狀態(tài)對應(yīng)起來。

例4 一小車由靜止開始做勻變速運動，先勻加速運動了6s，又勻速運動了12s，再勻減速運動了8s后停止，它共前進了1200m，求它在整個運動過程中的最大速度vm。

[解析] 該問題可用運動學公式計算，但較為繁雜；若通過物理圖象、圖景創(chuàng)設(shè)，問題就變得簡單易懂。

此題可利用“作圖法”描繪出物理情景，如圖4，該圖形能所圍“面積”表示物體運動的位移，梯形的高即為最大速度vm，

實踐證明：加強圖象圖景教學，養(yǎng)成良好的畫圖習慣，有利于培養(yǎng)學生的形象思維和自覺思維，提高解決物理問題的能力。

4 注重實驗教學，提升實驗?zāi)芰?，提高物理問題解決能力

高考物理實驗題有力學和電學兩部分，分值15分。實驗?zāi)芰κ歉呖嘉锢淼哪芰σ?，也是提高物理問題解決能力有效途徑。

老師上實驗課時經(jīng)常存在幾個誤區(qū)：（1）以講實驗來代替做實驗；（2）以多媒體展示實驗來代替做實驗；（3）把學生分組實驗改為演示實驗；（4）老師越俎代庖替學生動手做實驗；（5）實驗過程缺乏學生的探究過程。所以平時要注重實驗教學，要發(fā)揮學生的主體地位，在實驗中要使學生多動手動腦。除了教材中的實驗外，老師還要注重實驗的改裝、實驗的拓展，去提高實驗?zāi)芰Α?/p>

例5 在用伏安法測某元件的伏安特性實驗中，小張同學將采集到的數(shù)據(jù)記錄在I-U坐標圖上（如圖5甲所示），請完成下列問題。

（1）請在圖5甲中繪出伏安特性曲線，并由此圖線得出該電阻的電阻值Rx= Ω。

（2）除了待測元件、導線和開關(guān)外，還有以下一些器材可供選擇：

A.電壓表V1（量程3V，內(nèi)阻約30kΩ）

B.電壓表V2（量程15V，內(nèi)阻約150kΩ）

C.電流表A1（量程0.6A，內(nèi)阻約0.5Ω）

D.電流表A2（量程3mA，內(nèi)阻約300Ω）

E.滑動變阻器R1（0～300Ω，額定電流0.5A）

F.滑動變阻器R2（0～50Ω，額定電流60mA）

G.滑動變阻器R3（0～10Ω，額定電流0.3A）

H.電源E1（電動勢為1.5V，內(nèi)阻約為0.5Ω）

I.電源E2（電動勢為3.0V，內(nèi)阻約為1.2Ω）

根據(jù)所繪的伏安特性曲線，為了調(diào)節(jié)方便，測量準確，實驗中應(yīng)選用的器材是 （填器材前面的字母）。

（3）根據(jù)所選器材，按要求補充完善圖5乙所示實物連線，實驗前變阻器的滑片P應(yīng)置于最 （填“左”或“右”）端。

本題要求學生掌握教材中描繪小燈泡伏安特性曲線實驗，測電阻的伏安法、滑動變阻器的限流式與分壓式接法。第（2）問很多學生選滑動變阻器G，正確答案選E。學生認為分壓式連接 滑動變阻器就應(yīng)該選阻值小的。卻沒有考慮到電流條件限制。這種將已學知識應(yīng)用到未知領(lǐng)域，不是生搬硬套，而是活學活用，提高物理問題解決能力。

總之，教師應(yīng)深刻領(lǐng)會新課程改革所提出的新思想，新理念，創(chuàng)造性指導學生培養(yǎng)物理解題能力，使學生學會學習、學會思維，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力。