物理解題中思維障礙性分析與對(duì)策

王國(guó)平

中學(xué)物理以日常趣味小實(shí)驗(yàn)吸引學(xué)生，而高中物理更多的以物理的理論分析為基礎(chǔ)，很多的老師以講解知識(shí)點(diǎn)為課堂教學(xué)的總?cè)蝿?wù)而使得大部分學(xué)生感到高中物理很難。很多的物理理論聽(tīng)得懂，具體解決問(wèn)題一做就錯(cuò)，長(zhǎng)此以往喪失了物理學(xué)習(xí)的興趣。原因可能有多種，而筆者認(rèn)為學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中存在的思維障礙是其喪失物理學(xué)習(xí)的興趣最主要的原因。解決物理思維障礙也就變成物理教學(xué)的中的重中之重。作為物理教學(xué)第一線的老師幫助學(xué)生解決思維障礙，分析學(xué)生思維產(chǎn)生的根源并提出矯正對(duì)策，對(duì)指導(dǎo)學(xué)生學(xué)好物理有著非常重要的意義?，F(xiàn)在以2020年蘇錫常鎮(zhèn)一模第3題為例分析物理解題思維障礙及對(duì)策。

一、材料及背景分析

例題：國(guó)慶70周年閱兵展出了我國(guó)高超音速乘波體導(dǎo)彈—東風(fēng)-17，東風(fēng)—17突防能力強(qiáng)，難以攔截，是維護(hù)祖國(guó)和平發(fā)展的有力武器.如圖所示，設(shè)彈道上處于大氣層外的a點(diǎn)和處于大氣層內(nèi)的b點(diǎn)的曲率半徑之比為2：1，導(dǎo)彈在a、b兩點(diǎn)的速度大小分別為3倍音速和12倍音速，方向均平行于其正下方的水平地面，導(dǎo)彈在a點(diǎn)所受重力為G，在b點(diǎn)受到空氣的升力為F。則

A.F=33G B.F>33G C.F=32G D.F<32G

背景分析：東風(fēng)-17導(dǎo)彈是乘波體類型導(dǎo)彈。乘波體是外形可以產(chǎn)生激波的飛行器。在激波作用下在圖中a、b兩點(diǎn)間往復(fù)飛行。其飛行方式就像打水漂，只是其飛行速度更高。其物理學(xué)飛行原理：利用激波化阻力為動(dòng)力，在圖中“關(guān)機(jī)點(diǎn)”離地40公里高度時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，依靠慣性滑行到60公里的高度到達(dá)圖中a點(diǎn)再由a點(diǎn)飛行至b點(diǎn)，周而復(fù)始的飛行。每?jī)煞侄噻娺M(jìn)行一次“跳躍”，每一跳約450公里。研究數(shù)據(jù)表明地球大氣層的壓力、密度隨高度增加而迅速衰減。在距地球表面15公里高度，大氣壓力為地表面的12.3%，大氣層密度為地面的16.2%。而在60公里的高空，大氣壓力為地表面的0.013%，大氣層密度為地面的0.028%，已接近真空狀態(tài)。在30～60公里的高空是東風(fēng)-17飛行的理想空間，東風(fēng)-17具備了彈道防御無(wú)法防御的特點(diǎn)。地球表面的重力加速度為9.80m/s2，隨著高度變大時(shí)重力加速度變小，在30公里高度重力加速度為9.71m/s2，60公里高度重力加速度為9.48m/s2

二、答案分析

三、學(xué)生思維性障礙分析及應(yīng)對(duì)對(duì)策

該題情景新穎，思維障礙：在于學(xué)生對(duì)乘波體導(dǎo)彈飛行原理不理解，物理建模易錯(cuò)。該題存在幾個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)。1、a點(diǎn)力學(xué)分析錯(cuò)誤，認(rèn)為a點(diǎn)受空氣升力。想不到在離開(kāi)地面60公里時(shí)該處空氣稀薄接近真空。2、學(xué)生想不到b點(diǎn)的重力比a點(diǎn)的重力大，不能聯(lián)想該題還和萬(wàn)有引力定律相聯(lián)系。3、認(rèn)為從a點(diǎn)到b點(diǎn)導(dǎo)彈要噴氣質(zhì)量要變小，認(rèn)為ma>mb，從而選擇錯(cuò)誤答案。要克服和糾正這類錯(cuò)誤觀念，可采取如下幾個(gè)做法：1、在講解萬(wàn)有引力部分知識(shí)點(diǎn)時(shí)理解重力與萬(wàn)有引力的關(guān)系，可以讓學(xué)生計(jì)算60kg的人隨地球自轉(zhuǎn)時(shí)需要的向心力只有2N左右，隨緯度增大變化向心力越來(lái)越小。再?gòu)母叨茸兓懻?，在離開(kāi)地球30公里到60公里時(shí)重力加速度g變小。2、理解航空空間與航天空間的差別。航空空間是大氣層密集的地方，飛機(jī)是人類利用機(jī)翼的升力飛行的。航天空間是在空氣稀薄可以認(rèn)為真空的空間，人類通過(guò)火箭的發(fā)射的。舉例分析人造地球衛(wèi)星只在萬(wàn)有引力規(guī)律下飛行。3、要將日常生活中的物理現(xiàn)象帶進(jìn)課堂，讓學(xué)生知道物理的理論規(guī)律就在生活常識(shí)中。鼓勵(lì)學(xué)生拆拆家中的日常電器，進(jìn)一步思考如電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)原理、調(diào)一調(diào)家里的擺鐘理解單擺原理，這些都可以激發(fā)高中學(xué)生學(xué)習(xí)物理的思維。思維是教育工作者要培養(yǎng)的目標(biāo)，物理思維習(xí)慣的養(yǎng)成是中國(guó)成為科技強(qiáng)國(guó)的可能。因此培養(yǎng)物理的思維習(xí)慣往往比教物理知識(shí)點(diǎn)尤為重要。