高考物理復習學生遷移能力培養(yǎng)的分析與策略

王莉

摘 要：高中物理學習難度大，抽象性強。突破難點，攻克重點的出路在于培養(yǎng)學生思維過程中的遷移能力。本文結合高考物理復習課堂實際，從物理模型、基本概念、定律應用、思維方法等方面分析和探討學生遷移能力的培養(yǎng)策略。本文對于提升高考物理復習有效性有一定的促進作用。

關鍵詞：遷移能力;物理模型;基本概念;定律應用;思維方法

在高考復習過程中，教師經(jīng)常會有這樣的感受：認為自己備課很充分，講授很清楚，學生課堂反應也很好，而在做題時卻出現(xiàn)不會解、解得慢的現(xiàn)象，這讓教師深感困惑。其實，出現(xiàn)這種情況往往是學生對所學知識的遷移能力不足造成的。在教學中我們不僅僅是讓學生學會物理知識，掌握物理規(guī)律，更重要的是教給學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題以及探究問題的思想方法。這樣就必須具有解決問題思想方法的遷移能力。新課改以來，教師不能再把學生看作是知識信息的接收器，而應幫助學生學會合作、學會探究、學會互動。學生在合作、互動、探究中掌握的物理知識，不僅可以能夠留下深刻印象，而且有利于思維模式的遷移。而正向遷移有利于提高學習的效率，實現(xiàn)教學效率的最優(yōu)化。當然，教師要更好地促進學生學習遷移能力，首要的任務是抓好、抓牢基礎知識。還要在教學過程中充分利用典型例題，為學生提供練習和應用機會，使學生真正掌握基本概念、基本規(guī)律、重要方法的應用原則，才能真正實現(xiàn)知識和能力遷移。現(xiàn)歸納如下：

一、物理模型遷移

物理模型是物理學習過程中必須建立起來的有助于科學思維的思考模式。高考總復習的目的，就是要在系統(tǒng)復習的基礎上，幫助學生建立物理模型，然后將其遷移到物理問題中，提升學生的復習效率。如何在物理學習中做好物理模型遷移教學，培養(yǎng)學生的遷移能力呢？

首先，我們要幫助學生掌握學過的一些物理模型。如情境模型有：“傳送帶”模型、“板-塊”模型等;過程模型有：等容、等溫或者等壓過程，勻速直線運動過程，勻變速直線運動過程，簡諧運動等過程;對象模型：理想化的質(zhì)點、光滑的無摩擦表面、理想化的氣體、單擺、點電荷、勻強電場、勻強磁場等。

其次，要將物理模型規(guī)律遷移到問題中去。物理模型的含義必須清晰，其滿足的規(guī)律必須明確。要針對具體問題，能夠想到相應的物理模型，從而可以熟練地把簡單的物理模型通過思維遷移運用于各種變化的實際問題上，從而避免亂套公式造成錯解。

現(xiàn)以情境模型為例：對“傳送帶”模型求解的關鍵在于對物體所受的摩擦力進行正確的分析判斷，進而對摩擦力做功情況進行分析和判斷;物體的速度與傳送帶的速度相等時是臨界狀態(tài)，摩擦力可能發(fā)生突變，物體的運動狀態(tài)也可能發(fā)生突變。對“滑板-滑塊”模型求解的關鍵是做好兩種分析。首先是動力學分析：分別對滑塊和滑板進行受力分析，求出各自的加速度，求出共同速度和所用的時間，再求出二者位移及相對位移;其次是功和能分析：對滑塊和滑板分別運用動能定理或者對系統(tǒng)運用能量守恒定律求解，這時要區(qū)分清楚三個位移，滑塊對地的位移S滑;滑板對地的位移S板;二者相對位移S相對。對比這兩種模型問題：關鍵都在于摩擦力、臨界狀態(tài)和位移分析。求摩擦生熱時都用相對位移。解答這兩類問題，思維相似，若學生具有模型遷移能力，可大大提高學習效率。

二、基本概念遷移

物理概念是物理思維的起點，也是在觀察、實驗的基礎上，通過科學思維的產(chǎn)物。因此，物理概念既需要實驗、觀察等感性認識的參與，也需要抽象、概括等理性思考的參與。物理概念需要在物理知識體系中生成和理解，還要對物理概念確定相關因素及它們之間的關聯(lián)。在高三概念復習課堂，側重概念的得出及對運算公式的理解方面進行遷移。如用比值定義的概念有：平均速度、加速度、平均功率、電場強度、電容等;通過觀察和實驗探究獲取的有：由牛頓定律推出的加速度的公式，點電荷周圍的場強公式，平行板電容器電容與兩極板正對面積，兩極板間距的關系式，由電阻定律得到的電阻公式，這些屬于決定式;由科學思維推導出的概念有：電功、瞬時功率、磁通量、電勢差等。教師在進行概念教學時，應強化概念公式形成的異同，培養(yǎng)學生將對舊概念的理解方式遷移到新概念的學習之中，從而順利過渡，良好銜接。

三、定律應用遷移

物理規(guī)律往往表述成物理定律，如牛頓運動定律。物理定律是建立在實驗基礎上的，通過觀察和理性思考后獲得的具有普適性的物質(zhì)運動變化規(guī)律。當然，物理定律也不是一成不變的，隨著人類認識的深入，其表述和運用也會隨之發(fā)展。學生認識物理規(guī)律的過程是一個探索與研究的過程，在這個過程中逐漸形成了物理學研究的基本方法。物理規(guī)律包含了定律、定理、原理等方面。在復習課上，教師應讓學生聯(lián)系新舊知識，建立物理規(guī)律，掌握物理規(guī)律的探究方法。

現(xiàn)介紹應用動能定理解題思路如下：⑴確定研究對象和研究過程;⑵分析物體的受力情況和運動情況;⑶明確各力做功情況和物體初末狀態(tài)的動能;⑷分階段或全過程運用動能定理求解。教師要讓學生明白，動能定理可以算是“萬能”定理，基本上的動力學問題都可以遵照上面四點進行求解。另外這種思路在運用動量定理解題時也適用，關鍵點都是分析對象的受力情況和運動狀態(tài)。再有，圓周運動的規(guī)律可以在天體運動中通用，若將離心運動的特點與天體變軌運動相結合，可以使變軌問題迎刃而解。

例題1.某飛船從軌道Ⅰ經(jīng)兩次變軌繞火星飛行的軌跡如圖，其中軌道Ⅱ為圓軌道，軌道Ⅲ為橢圓軌道，三個軌道相切于P點，P，Q兩點分別是橢圓軌道Ⅲ的遠火星點和近火星點，S是軌道Ⅱ上的點，P，Q，S三點與火星中心在同一直線上，且PQ=2QS，下列說法正確的是（ ）

A.飛船在P點由軌道Ⅰ進入軌道Ⅱ需要減速;

B.飛船在軌道Ⅱ上由P點運動到S點的時間是在軌道Ⅲ上由P點運動到Q點的時間的1.5倍;

C.飛船在軌道Ⅱ上S點與在軌道Ⅲ上P點的加速度大小相等;

D.飛船在軌道Ⅱ上S點的速度大小小于在軌道Ⅲ上P點的速度大小。

解析：A、D兩項都是由高軌道變到底軌道需要減速，還可以將“近心運動要減速”的結論遷移過來;B、C兩項是天體基本規(guī)律的應用。

在復習帶電粒子在勻強電場中的偏轉(zhuǎn)運動時，延用分析平拋運動的方法：化曲為直。引導學生將平拋運動的規(guī)律遷移到粒子偏移運動當中來，既節(jié)省了分析時間，又提高了課堂效率，從而掌握對“類平拋運動”問題的理解和分析。另外，還可以將平拋運動的兩個重要推論：⑴物體瞬時速度的反向延長線通過此時水平位移的中點;⑵物體的速度偏向角θ，與位移的偏向角α的關系式tanθ=2tanα。靈活地用在“偏轉(zhuǎn)運動”問題中，讓學生事半功倍地處理新問題。

四、思維方法遷移

在物理教學中，我認為正向思維，逆向思維，形象思維，空間思維對于解題都有很大的幫助，而等效思維是特別常用的重要的思維方法。物體在復合場中做圓周運動是考試中很重要的考核點，如解決小球在豎直平面上做圓周運動時，求其臨界速度的問題。這時，我們要清楚，小球可以完成完整的圓周運動，其條件就是它能夠通過“物理最高點”，而不是幾何最高點，這時我們往往要用到等效思維，將重力場和電場看成“等效重力場”。

例題2.豎直平面內(nèi)有固定的半徑為R的光滑絕緣圓形軌道，水平勻強電場平行于軌道平面向左，P，Q分別為軌道的最高、最低點。一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電小球在軌道內(nèi)運動，已知重力加速度為g，電場強度E=，要使小球能沿軌道做完整的圓周運動，求：⑴小球過Q點時的最小速度;⑵小球過Q，P兩點時受軌道彈力大小的差值。（提示：圖中A為等效重力場的“最低點”，B為“物理最高點”，小球在B點的速度最小。）

若是在電場和磁場的疊加場中粒子做圓周運動，則重力與電場力的合力必定為零，等效為只有磁場;對于在復合場中做直線運動的物體，在垂直于運動方向受力平衡，等效為不受力。在復習課堂，教師應當注重對學生多種解題思維的培養(yǎng)和訓練。

物理思維方法很多，為了實現(xiàn)思維簡單化，需要我們?nèi)プ儞Q思考角度，除了綜合與分析外，我們也要采用一些行之有效，簡單快捷的方法技巧。⑴在對直流電路進行動態(tài)分析時，常用的有兩種方法：程序判斷法和“串反并同”結論法。用程序法判斷電路的動態(tài)變化時，步驟繁瑣，需要小心謹慎，若用“串反并同”結論法則方便快捷，幾乎能秒解。此法還能用于比較麻煩的含容電路、交變電流，甚至是電路的故障分析題型。⑵用楞次定律判斷感應電流方向思維特別抽象。但我們歸納了“四步法”：明確要研究的回路及原磁場的方向;觀察、注意磁通量的變化;利用“增反減同”規(guī)律判斷此感應電流的磁場的方向。我們還可以用安培定則判斷感應電流的方向。再減縮為“一原二變?nèi)兴碾娏鳌笨谠E式方法，非常容易記住和套用。⑶帶電粒子垂直于磁場方向進入有界勻強磁場中運動時，在只有洛倫茲力作用時，粒子做勻速圓周運動，軌跡為圓周，運動中所涉及的極值問題往往是本部分的難點。在解決此類問題時，如果通過移動其軌跡圓來分析，往往能達到預想不到的效果。這類問題又稱為“動態(tài)圓問題”，具體分為：旋轉(zhuǎn)圓，放縮圓和平移圓。應用這個方法的思路過程如下：①根據(jù)粒子速度的變化情況建立物理情景，構思動態(tài)圓;②結合粒子的運動方向分清是用哪種圓;③運用幾何知識找到臨界狀態(tài);④求解極值。于是我們將極其復雜、抽象的情景變得清晰、形象。

以上是本人在高考物理復習教學中建構出的一些常見的物理模型和典型的物理問題，希望對學生將學到的物理知識用于解決實際的物理問題有幫助。在解決和思考這些物理模型和問題過程中，教師要不斷培養(yǎng)學生通過知識遷移實現(xiàn)分析問題、解決問題的能力。