通過多方位重構(gòu) 實現(xiàn)難忘物理教學

江蘇 董書生

傳統(tǒng)的高考總復(fù)習分為高考一輪復(fù)習和二輪復(fù)習、甚至還要進行三輪復(fù)習，很多高三一線教師經(jīng)常把一輪復(fù)習上成“快新課”模式，所謂“快新課”模式就是重復(fù)新授課的知識點、概念、規(guī)律和方法，學生翻開高一、高二的課堂筆記發(fā)現(xiàn)，一輪復(fù)習課上教師講授的知識與其一模一樣，讓學生感覺沒有新的收獲，甚至會感到厭煩，所以，筆者通過自己多年來高三一線教學的實踐，深深地覺得，必須將知識進行全面重構(gòu)，使物理教學更有趣、更難忘，下面從三個方面展開討論，希望可以突破教學現(xiàn)狀。

一、知識體系重構(gòu)，實現(xiàn)難忘教學

傳統(tǒng)一輪復(fù)習課時化講義的標題往往第一講為運動的描述；第二講為勻變速直線運動等。二輪復(fù)習課時化講義的標題第一講為力和直線運動；第二講為力和曲線運動等。通過知識體系的重構(gòu)，我們可以起這樣的標題，第一講為單體單場單過程；第二講為單體單場多過程；第三講為單體多場多過程；第四講為多體單場多過程；第五講為多體多場多過程；第六講為多體多態(tài)多過程。

其實無論是多體單場多過程、多體多場多過程，我們都可以將其拆分為單體單場單過程或單體多場單過程，下面結(jié)合一個案例來詳細說明如何將知識體系重構(gòu)。

(1)帶電小球剛滑到曲面上b點時對軌道的壓力；

(2)帶電小球從a點開始運動到最高點時離地高度及距a點的水平距離；

(3)帶電小球從a點開始運動到落回地面的過程中，它的最大動能。

圖1

【解析】本題的研究對象很顯然是帶電小球，從a點釋放后可以把接下來的運動拆分成：ab階段、bc階段、從c到達最高點、從最高點到落回地面，這樣的四個運動階段。然后逐個擊破，比如第一個階段從動力學的角度分析可利用牛頓第二定律結(jié)合運動學公式求解，從功和能的角度分析可利用動能定理求解，從受力分析的角度帶電小球受到重力、電場力、彈力，所以關(guān)于第一階段的運動，首先可以設(shè)計復(fù)習一系列的基本知識內(nèi)容，如牛頓定律、運動學基本公式、力做功、動能、重力勢能、電勢能，功能關(guān)系，基本的受力分析順序與技巧。bc階段，只能采取功能關(guān)系解答；從c到達最高點以及從最高點落回地面，需要先根據(jù)運動的合成與分解，分方向分析運動狀態(tài)，然后再根據(jù)動能定理或能量守恒定律的知識進行求解。

通過以上的案例，將單體多場多過程分解為單體多場單過程，試題變得簡單且清晰。說明我們的復(fù)習課，特別是高三的二輪復(fù)習課，必須對原有的知識體系進行合理的重構(gòu)，在實踐中不斷優(yōu)化，從而逐步提高復(fù)習效率，實現(xiàn)難忘物理教學。

二、習題試題重構(gòu)，實現(xiàn)難忘教學

(一)一對一的重構(gòu)，培養(yǎng)學生變通技巧

【例2】一質(zhì)量為m=2 kg的物體在水平恒力F作用下水平運動，1 s末撤去恒力F，其v-t圖像如圖2所示，則恒力F和物體所受摩擦力Ff的大小是

( )

圖2

A.F=18 N B.Ff=4 N

C.F=12 N D.Ff=6 N

【重構(gòu)題1】一質(zhì)量為m=2 kg的物體在水平恒力F作用下沿直線運動，1 s末撤去恒力F，其v-t圖像如圖2所示，則以下說法正確的是

A.0.5～2 s內(nèi)合力所做的功為零

B.0～3 s內(nèi)克服摩擦力所做的功36 J

C.0～3 s內(nèi)F所做的功為162 J

D.1～3 s內(nèi)動能的變化ΔEk為36 J

例2只是考查了牛頓運動定律與運動學公式相結(jié)合的動力學知識，通過重構(gòu)，我們可以進一步考查學生的力做功、動能定理、功能關(guān)系，解決的方法可以動力學結(jié)合做功，也可以直接運用功能關(guān)系。這樣就能實現(xiàn)從一道單一考查動力學的題目，通過重構(gòu)讓學生全面復(fù)習各個知識點，通過一個情境，實現(xiàn)很多問題的全面復(fù)習，有利于學生提高變通技巧，學生活學活用，實現(xiàn)難忘學習。

(二)多對一的重構(gòu)，培養(yǎng)學生歸納能力

【例3】如圖3所示的電路中，R1是定值電阻，R2是壓敏電阻(所受壓力越大，阻值越小)，電源的內(nèi)阻不能忽略。閉合開關(guān)S，現(xiàn)逐漸增加R2表面的載重，下列說法正確的是

( )

A.通過R2的電流減小

B.電源的路端電壓減小

C.通過R1的電流方向向左

D.電源的總功率減小

圖3

【例4】如圖4所示，理想變壓器副線圈通過輸電線接兩個相同的燈泡L1和L2，輸電線的等效電阻為R。開始時，開關(guān)S斷開。當開關(guān)S閉合時，下列說法正確的是

( )

圖4

A.副線圈兩端的輸出電壓減小

B.通過燈泡L1的電流減小

C.原線圈中的電流減小

D.變壓器的輸入功率增大

【重構(gòu)題2】如圖5所示，理想變壓器副線圈通過輸電線接燈泡L1和R2，R2是壓敏電阻(所受壓力越大，阻值越小)，輸電線的等效電阻為R，現(xiàn)逐漸增加F，下列說法正確的是

( )

圖5

A.副線圈兩端的輸出電壓減小

B.通過燈泡L1的電流減小

C.原線圈中的電流減小

D.變壓器的輸入功率減小

例3考查了壓敏電阻與含電容電路的動態(tài)變化，電流、功率的變化，路端電壓的變化，電容的充放電。例4考查了變壓器問題中的動態(tài)變化問題，通過兩題歸一，甚至多題歸一，可以讓學生真正能夠做一題會一類題的效果，這樣可以幫助學生進一步提高學習效率，從而實現(xiàn)物理習題教學的難忘，甚至刻骨銘心。

(三)一對多的重構(gòu)，培養(yǎng)學生發(fā)散思維

【例5】如圖6所示，A、B兩小球用輕桿連接，A球只能沿內(nèi)壁光滑的豎直滑槽運動，B球處于光滑水平面上，不計球的體積。開始時，在外力作用下A、B兩球均靜止且桿豎直?，F(xiàn)撤去外力，B球開始沿水平面向右運動。已知A、B兩球質(zhì)量均為m，桿長為L，重力加速度為g，則下列說法不正確的是

( )

圖6

A.A球下滑到地面時，B球速度為零

B.A球下滑到地面過程中輕桿一直對B球做正功

C.A球機械能最小時，B球?qū)λ矫娴膲毫Φ扔谒闹亓?/p>

【重構(gòu)題3】如圖7所示，用輕桿通過鉸鏈相連的小球A、B、C、D、E(均能看作質(zhì)點)處于同一豎直平面內(nèi)，各段輕桿等長，△ACD、△BDE與△ABD均為等邊三角形，其中小球A、B的質(zhì)量均為3m，小球C、D、E的質(zhì)量均為m。現(xiàn)將A、B兩小球置于距地面高h處，假設(shè)所有球只在同一豎直平面內(nèi)運動，不計一切摩擦，已知重力加速度為g。則

圖7

(1)若對C、E同時施加水平指向內(nèi)側(cè)的作用力F，從而保持整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，求此狀態(tài)下右側(cè)桿對B的作用力大小，以及水平作用力F的大小？

(2)若分別在左右兩個對稱的水平力F作用下，小球C、D、E緩慢地合在一起，小球A、B達到最高點，求從圖示位置到小球A、B上升到最高點的過程中每個水平外力F至少做功多少？

(3)若將作用在小球C、E上的兩個水平力F同時撤去，讓系統(tǒng)在圖示位置從靜止自由運動，當小球A下落過程中的機械能最小時，地面對小球C的支持力大小為多少？小球B落地的速度大小為多大？

圖8

(1)若對B球施加水平向右的作用力F，從而保持整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。求水平力F的大小，及此狀態(tài)下AB桿上的作用力FT；

(2)若用水平力F′讓B球向右運動，使A球到達最高點，求此過程中水平力F′至少做多少功；

(3)若讓系統(tǒng)從圖示位置由靜止開始自由運動，當B球速度最大的時候，A球加速度為多大？A球落地速度為多大？

三、思維方法重構(gòu)，實現(xiàn)難忘教學

課程標準是教材編寫的指南和依據(jù)，教材又是課程標準最主要的載體。教材的編寫思路、框架、內(nèi)容不能違背課程標準的基本精神和要求。教材是對課程標準的一次再創(chuàng)造、再組織。教材編寫必須依據(jù)課程標準，教材編寫者必須領(lǐng)會和掌握本學科課程標準的基本思想和各部分的內(nèi)容，并在教材中予以充分體現(xiàn)。教材的內(nèi)容要達到標準的基本要求，同時又不能無限提高難度，教材內(nèi)容設(shè)計呈現(xiàn)方式要有利于改善學生學習方式。

所謂思維方法的重構(gòu)就是將傳統(tǒng)的狀態(tài)分析、運動分析、受力分析、做功分析“四大分析”重構(gòu)為“三標法”覆蓋所有力學模型。

所謂“三標法”就是對力學的研究對象(質(zhì)點或電荷)標受力情況、標速度情況、標出力與速度的夾角。判斷做功情況，如果一直等于90°，說明不做功，做勻速率運動；若小于90°，說明做正功，做加速運動；若大于90°，說明做負功，做減速運動。力與速度方向共線做直線運動，不共線做曲線運動。如果合力或加速度恒定，即研究對象做勻變速運動。這樣我們就可以通過“三標法”把變幻莫測的思維方法變得簡潔而有可操作性。

【案例1】如圖9所示，實線為孤立的點電荷所產(chǎn)生的電場的電場線，虛線為一個帶正電的粒子只在電場力作用下的運動軌跡，則可以判斷

( )

圖9

A.電場強度EA>EB

B.場源電荷一定帶正電

C.電勢φA>φB

D.動能EkB>EkA

【分析】本案例只需要標出電場力方向和速度方向夾角，做功情況與動能大小一目了然。

【案例2】天文學家稱天上成對生存的恒星為雙星，雙星在恒星總數(shù)中占40%左右。如圖10所示，兩顆相距較近、質(zhì)量不等的雙星，在萬有引力的作用下，繞連線上某點做勻速圓周運動。下列說法正確的是

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圖10

A.兩顆天體做勻速圓周運動的向心力大小相等

B.兩顆天體做勻速圓周運動的半徑相等

C.兩顆天體做勻速圓周運動的線速度大小相等

D.兩顆天體中質(zhì)量大的天體動能較小

【分析】本案例只要標出萬有引力和速度的方向，發(fā)現(xiàn)夾角始終是90°，做功情況與動能大小一目了然。

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圖11

A.兩種粒子離開加速電場時的動能之比為1∶2

B.兩種粒子打到屏上的動能之比為1∶1

C.兩種粒子打到屏上速度與屏夾角的正切之比為1∶1

【分析】本案例只要標出電場力和速度的方向，加速電場中夾角為零度，所以做勻加速直線運動，在偏轉(zhuǎn)電場中初速度與恒定的電場力夾角為90°，屬于類平拋運動。

總之，模塊的全面重構(gòu)必須遵循以下三個原則：

①知識點就近原則。比如說一對一的試題重構(gòu)就是把相近的一些知識點，如電流、電壓、功率等重構(gòu)在一道試題中，這樣有助于提高效率。

②知識點就易原則。比如多過程對單過程的重構(gòu)，就是要將復(fù)雜的多過程問題分解成單過程問題，把單過程搞清楚以后，再進行組合，這樣再復(fù)雜的問題也能輕松搞定。

③知識點就活原則。在模塊重構(gòu)的過程中，要打破傳統(tǒng)思維，打破模塊、章節(jié)的束縛，只要有利于學生理解，有利于學生思維，有利于學生掌握，就靈活機動地去重構(gòu)和拓展。