概念驅(qū)動思維方式助力初中物理問題的解決

黃新志

(江蘇省南通市北城中學 226011)

物理的學習方法應該體現(xiàn)物理學的研究方法，物理現(xiàn)象來自于生活，物理概念與物理規(guī)律是前人不斷概括總結出來的.實際教學中不難發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過初步的淺層學習，學生“知其然而不知其所以然”的現(xiàn)象廣泛存在.在解決習題問題時，學生遇到情境相似的物理問題時，更是迷惑于“相似的物理現(xiàn)象卻有著迥異的答案”.在教學中注重物理概念與規(guī)律的形成過程，對相似情境物理習題進行推理辨析，并理解應用，有助于學生改進思維方式，提高思維能力.

一、行程分段速度變化，平均速度怎么算

例題1 小明上學去時，以1m/s的速度走了5min，后來感覺時間不夠，為了不遲到，他又以1.5m/s的速度走了5min，他家離學校多遠？(2)他上學走路的平均速度.

解S=S1+S2=v1t1+v2t2=1m/s×300s+1.5m/s×300s=300m+450m=750m；

解析分段路程問題是運動練習中的常課，總路程由兩段路程相加，學生都能解決；平均速度概念為總路程和總時間的比值，不能簡單的認為“平均速度就是速度的平均值”，以上解答不正確.應該由V=S總/t總得：V=750m/600s=1.25m/s.學生會質(zhì)疑：老師，我的答案一樣啊，怎么會錯！答案一致，概念卻沒正確應用，問題并沒有得到解決.

例題2 小高上山的速度是1m/s，到山頂后又沿原路返回，速度是1.5m/s，則小高上下山的平均速度是____.

以上分段的平均速度的應用題的解答應該從平均速度的定義的角度出發(fā)求解：全程的路程與總時間的比值.除此之外還可以通過列表法解決問題，具體如下：

例題1 表格法

例題2 表格法

表格法解決這類行程問題思路更為清晰，把已知條件填寫到相應表格中，求出未知量即可.看似這是一種數(shù)據(jù)驅(qū)動的處理方式，但表格法是建立在對平均速度概念有著正確理解的基礎上的問題解決方法，讓學生在解題時目標更明確，屬于概念驅(qū)動的問題加工方式，表格法在解決合金的平均密度問題時，也能發(fā)揮作用.

二、液體壓強中深度怎么判斷

例題3 如圖1所示為長江某水壩的示意圖.水壩左側水面高，B和C兩點處于同一高度，A和C兩點到各自液面的距離相等，水在A、B和C三點產(chǎn)生的壓強分別為PA、PB和PC，則( ).

圖1 圖2

A.PAPC

C.PA>PB=PCD.PA=PC

錯解因為距離河底hA>hB=hC，所以PA>PB=PC，選C.

解析本題考點為液體壓強的特點，影響液體內(nèi)部壓強大小的因素為深度，深度的定義為從研究點到液體與大氣相通的表面(即液體自由表面)的垂直距離.題意為hB>hA=hC，所以PA=PC

例題4 如圖2的兩個容積相同的圓筒形容器，分別裝滿不同的液體，已知距容器底部距離相等的A、B兩點處液體壓強PA=PB，則比較兩容器底部所受的液體壓力F甲、F乙和壓強P甲、P乙.

錯解因為A、B兩點到底部距離相等，壓強相等，所以ρA=ρB，容積相等，所以壓力：F甲=F乙；壓強：P甲=P乙.本題的錯例還有幾種，有的學生認識到A、B兩點到自由液面距離hAρ乙，質(zhì)量m甲>m乙，對底部的壓力F甲>F乙，但是壓強無法判斷.

解析本題甲壓力和受力面積都大于乙，利用P=F/s無法求解.回顧液體壓強的定義過程：因為液體受重力，且具有流動性.液體對底部的壓強可以“分層”求，液體對甲底部的壓強表示為PA+PA下；乙底部的壓強為PB+PB下.因為ρ甲>ρ乙、深度相等，所以PA下>PB下，結合A、B兩點PA=PB，可以很快比較得出P甲>P乙,F甲>F乙.只有正確理解深度的概念，才能準確判斷深度對液體壓強的影響.

三、摩擦力到底是變還是不變

例題5 如圖3所示，用手握住重5N的瓶子，此時瓶子受到的摩擦力大小為____N，方向為____(選填“豎直向下”或“豎直向上”)，增大手對瓶子的握力，瓶子受到的摩擦力將____(選填“增大”“減小”或“不變”).

圖3

錯解摩擦力與壓力及粗糙程度有關，當壓力增大，摩擦力增大.因此答案為5N，豎直向上，增大.

解析我們可以提醒學生，物體前后運動狀態(tài)如何變化？此過程中，瓶子一直靜止處于平衡狀態(tài)，符合二力平衡條件：大小相等，方向相反，作用在同一直線上.瓶子受到手豎直向上的摩擦力始終等于瓶子的重力.辨析：滑動摩擦力的大小與壓力及接觸面粗糙程度有關；靜摩擦力大小，一定要從二力平衡角度判斷分析.

例題6 如圖4所示，放在水平地面上的物體，受到方向不變的水平推力F的作用，F(xiàn)的大小與時間t的關系和物體運動速度v與時間t的關系如圖乙所示.由圖象可知當t=1s時，物體處于____狀態(tài).t=3s時，物體受到的摩擦力為____N.

圖4

錯解靜止狀態(tài)，3N.

解析本題是力與運動的典型案例題，是“常見常錯題”，為什么會這樣呢？開展實驗探究，對物理過程推理分析，是二力平衡的應用的熱點.本題借助“按要求推木塊實驗”進行解析：在0s～2s給物體施加1N的力，速度為0，處于靜止狀態(tài)時，推力等于靜摩擦力，靜摩擦力隨推力增大而增大，二者始終相等.由圖像可知2s～4s物體加速運動，受滑動摩擦力，推力大于滑動摩擦力，摩擦力大小未知；4s～6s時，物體做勻速直線運動，此時受平衡力，滑動摩擦力等于推力.滑動過程中，摩擦力不變，求解3s的摩擦力，應該參考4s～6s平衡狀態(tài)的過程.

摩擦力怎么變化，不只是看壓力和粗糙程度，熟練掌握摩擦力概念，辨析摩擦力的性質(zhì)，開展運動過程重構，分析是否處于平衡狀態(tài)，從而搭建關系式，才能順利解決問題.

物理學習過程是思維養(yǎng)成的過程，通過物理概念驅(qū)動問題的解決，有利于提高學生的辨析能力，培養(yǎng)學生的思維習慣，為今后進一步的學習起到很好的助推作用.