高中物理如何培養(yǎng)學(xué)生的理解能力

王美艷

摘 要：高中物理難學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生選課放棄物理。如何提高學(xué)生的理解能力，讓物理不再難學(xué)，是我們亟待解決的問題。

關(guān)鍵詞：理解能力;如何教;指導(dǎo)學(xué)生學(xué);構(gòu)建模型;精選習(xí)題

高中物理的學(xué)習(xí)過程中，很多同學(xué)都抱怨物理太難。因而出現(xiàn)浙江學(xué)生在選課的過程中，大部分人都放棄物理，這對(duì)于以后國家的科技發(fā)展十分不利。如何讓學(xué)生學(xué)會(huì)物理是擺在教師面前的重要課題。學(xué)生要學(xué)好物理的最基本能力——理解能力的培養(yǎng)是教師教學(xué)過程的重要的工作之一。理解能力的不足的表現(xiàn)：其一，學(xué)生不能準(zhǔn)確掌握物理概念和規(guī)律及其物理意義。其二，理解能力差導(dǎo)致推理能力不足，對(duì)于物理的相關(guān)知識(shí)找不到聯(lián)系點(diǎn)。其三，理解能力差導(dǎo)致學(xué)生上課自以為聽得明白，但習(xí)題卻不會(huì)解。從近幾年的高考題來看，對(duì)學(xué)生的理解能力的要求越來越高。教學(xué)活動(dòng)的目的是發(fā)展學(xué)生的能力，而不同層級(jí)的目標(biāo)需要用不同的教學(xué)組織形式。[1]從宏觀層面看，教學(xué)有法，教無定法，關(guān)鍵在于知法善用，貴在得法，教學(xué)法配置合理，才能有效發(fā)揮教師主導(dǎo)作用。從微觀角度看，充分發(fā)揮教師主導(dǎo)作用，必須深度融合教師教的行為和學(xué)生學(xué)的行為，避免教和學(xué)兩張皮。[2]

一、學(xué)生理解能力的提高關(guān)鍵是在教師的課堂之上——如何教

（一）教師要精心備課，吃透教材，將課本的概念規(guī)律用最簡潔明了的語言概括出來，以及它們的由來。例如，在講v-t圖像的面積表示位移時(shí)，一定要將其得出的過程講清楚，先從勻速運(yùn)動(dòng)的圖像提出問題那么勻變速運(yùn)動(dòng)的圖線與t軸的面積是不是位移呢？得出公式后并總結(jié)出計(jì)算勻變速運(yùn)動(dòng)的位移的兩種方法。而后提出問題初中學(xué)過的I-t圖像的面積也表示電荷量。通過知識(shí)的引申，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的遷移能力，從而使學(xué)生的理解能力得到提升。再比如，學(xué)生學(xué)習(xí)利用光的薄膜干涉檢查平整度時(shí)，不知道是在樣板和被檢查物的哪一個(gè)表面發(fā)生的反射，那是老師沒嚴(yán)格強(qiáng)調(diào)薄膜干涉，設(shè)問學(xué)生薄膜在哪？在樣板和被檢物品間形成一層空氣膜光線在空氣膜的兩個(gè)表面發(fā)生干涉，學(xué)生會(huì)醍醐灌頂。

（二）實(shí)驗(yàn)探究中提高學(xué)生能力。

關(guān)于實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，物理考試大綱指出：能獨(dú)立完成“考試內(nèi)容與要求”中所列實(shí)驗(yàn)，能明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，能理解?shí)驗(yàn)原理和方法，能控制實(shí)驗(yàn)條件，會(huì)使用儀器，會(huì)觀察分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，能對(duì)結(jié)論進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，能運(yùn)用學(xué)過的物理理論、試驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)儀器去處理問題，包括簡單的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)[3]。初中學(xué)生的實(shí)驗(yàn)大部分靠死記硬背，所以學(xué)生的動(dòng)手能力及理解能力很差。高中實(shí)驗(yàn)講解中，教師一定要講透原理，通過設(shè)置問題引導(dǎo)學(xué)生去分析來提升能力，而不是死記硬背。例如在探究a-F的實(shí)驗(yàn)中，先講明探究a-F的研究對(duì)象以及注意的條件，保證小車的質(zhì)量不變，改變小車的合外力。再給學(xué)生設(shè)置問題實(shí)驗(yàn)中是否需要平衡摩擦力？為什么？如何平衡？如果將小車上的砝碼拿下后放在砝碼盤還能研究a-F的關(guān)系嗎？按照學(xué)生的實(shí)際情況，這些內(nèi)容最好放在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)講解，學(xué)生理解的會(huì)更透徹。久而久之學(xué)生的理解會(huì)有一個(gè)質(zhì)的飛躍。

（三）教師要幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)生活中名詞與物理學(xué)中名詞的區(qū)別。

生活中的一些名詞放在物理學(xué)中，我們應(yīng)該重新給它定義。比如，學(xué)習(xí)圓周運(yùn)動(dòng)的過程中，繩模型出現(xiàn)一個(gè)最高點(diǎn)的最小速度是，先把在重力場(chǎng)的最高點(diǎn)的特點(diǎn)分析出來，從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)力與速度的夾角是鈍角因而速度逐漸減少。最高點(diǎn)力和速度垂直，即最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí)合力與速度垂直的點(diǎn)。緊接著，畫出一個(gè)電荷在豎直方向電場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)，再讓學(xué)生分析此時(shí)的最高點(diǎn)在哪，最高點(diǎn)的最小速度還是嗎？引導(dǎo)學(xué)生從受力的角度進(jìn)行分析。然后再畫一個(gè)帶電小球在水平方向的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，再讓學(xué)生分析最高點(diǎn)和最低點(diǎn)。相信通過學(xué)生的分析他們以后基本不會(huì)出現(xiàn)亂帶的情況了。

（四）教師要善于總結(jié)規(guī)律性的東西，讓學(xué)生以一種簡單易行的方式記住。例如在講動(dòng)量守恒時(shí)，講到彈性碰撞一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體碰撞一個(gè)靜止的物體滿足動(dòng)量和動(dòng)能守恒

動(dòng)量守恒 ①

機(jī)械能守恒 ②

由.①②解得

整個(gè)求解過程比較復(fù)雜，如果學(xué)生以后的求解過程中，不能很快得出速度表達(dá)式，對(duì)他們對(duì)問題的理解會(huì)造成很大的困擾。為了讓學(xué)生有效記住可以總結(jié)碰后：碰撞物體速度分母等于主（撞擊物體）加被（被碰），分子主減被乘原速;被碰物體速度分母等于主加被，分母是兩倍的主乘原速?？偨Y(jié)之后，學(xué)生做題時(shí)立即寫出表達(dá)式，對(duì)于求解的問題理解能力會(huì)大大提高。

例如在學(xué)習(xí)天體的地球人造衛(wèi)星部分時(shí)，通過萬有引力提供向心力得出線速度，角速度，周期，向心加速度與半徑的關(guān)系：

（1）由得：

（2）由得：

（3）由得：

給學(xué)生總結(jié)出“高軌低速長周期”且讓學(xué)生知道速指線速度，角速度，加速度。這樣學(xué)生在分析天體問題時(shí)就不會(huì)出現(xiàn)各物理與半徑的關(guān)系搞混的情況。

二、老師如何將教與學(xué)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合——指導(dǎo)學(xué)生學(xué)

（一）教師在教學(xué)過程中指導(dǎo)學(xué)生如何構(gòu)建物理模型

大部分高中生認(rèn)為物理學(xué)科是最難學(xué)的學(xué)科，老師講課時(shí)他們認(rèn)為聽得非常明白，自己做題發(fā)現(xiàn)根本無從下手，等老師講題時(shí)他們又覺得明白了，下次做題還是不會(huì)。所以學(xué)生一直在糾結(jié)中學(xué)習(xí)物理。因而幫助他們構(gòu)建物理模型很是關(guān)鍵。這樣可以使學(xué)生在解題過程中思路清晰，明確考查的知識(shí)點(diǎn)，在解題過程中不會(huì)漫目無地，不知所措。從而培養(yǎng)學(xué)生的思考分析能力。

1.對(duì)象建模。從研究的具體問題情境中，將問題進(jìn)行簡化，將研究對(duì)象轉(zhuǎn)化成具體的物理模型。

例題：如圖所示，質(zhì)量為M的物塊A放置在光滑水平桌面上，右側(cè)連接一固定于墻面的水平輕繩，左側(cè)通過一傾斜輕繩跨過光滑定滑輪與一豎直輕彈簧相連。現(xiàn)將質(zhì)量為m的鉤碼B掛于彈簧下端，當(dāng)彈簧處于原長時(shí)，將B由靜止釋放，當(dāng)B下降到最低點(diǎn)時(shí)（未著地），A對(duì)水平桌面的壓力剛好為零。輕繩不可仲長，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，物塊A始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。以下判斷正確的是：

A.M<2m

B.2m<M<3m

C.在B從釋放位置運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中，所受合力對(duì)B先做正功后做負(fù)功

D.在B從釋放位置運(yùn)動(dòng)到速度最大的過程中，B克服彈簧彈力做的功等于B機(jī)械能的減少量

分析這是2020年山東高考題，該題考查了彈簧系統(tǒng)問題?？疾榈闹R(shí)點(diǎn)受力分析、功能及機(jī)械能問題。而受力分析必須分析出當(dāng)B下降到最低點(diǎn)時(shí)彈簧的彈力，要知彈簧的彈力必須知道彈簧的形變過量，物塊B在平衡位置往復(fù)運(yùn)動(dòng)是彈簧振子模型，所以在最低點(diǎn)彈簧的形變量是平衡位置形變量的2倍，因而彈簧的拉力是2mg，而繩子的拉力大于Mg。所以M<2m。該題目學(xué)生需要熟記彈簧振子的幾個(gè)模型，因而在平日的教學(xué)過程中，一定要強(qiáng)化并讓學(xué)生整理歸納好常見的模型。

2.過程狀態(tài)模型。高中物理知識(shí)點(diǎn)多，規(guī)律多，體系龐大，因而學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中感到困難重重。所以教師在授課的過程中讓學(xué)生分成不同的模型，讓學(xué)生熟記每一個(gè)模型，知道每一個(gè)模型的規(guī)律及解題方法，會(huì)使學(xué)生的能力大大提高。近幾年高考特別注重實(shí)際問題的考查，因而從復(fù)雜的實(shí)際問題中建立物理模型顯得尤為重要。

例題：單板滑雪U型池比賽是冬奧會(huì)比賽項(xiàng)目，其場(chǎng)地可以簡化為如圖甲所示的模型;U形滑道由兩個(gè)半徑相同的四分之一圓柱面軌道和一個(gè)中央的平面直軌道連接而成，軌道傾角為17.2°。某次練習(xí)過程中，運(yùn)動(dòng)員以vA=10m/s的速度從軌道邊緣上的M點(diǎn)沿軌道的豎直切面ABCD滑出軌道，速度方向與軌道邊緣線AD的夾角Ω=72.8°，騰空后沿軌道邊緣的N點(diǎn)進(jìn)入軌道。圖乙為騰空過程左視圖。該運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力取重力加速度的大小g=10m/s2，sin72.8=0.96，cos072.8°=0.30，求：

（1）運(yùn)動(dòng)員騰空過程中離開AD的距離的最大值d;

（2）M、N之間的距離L。

分析這是山東2020高考16題，這是物體斜上拋模型的變形，對(duì)于斜上拋學(xué)生比較熟悉，很容易把速度沿著力的方向和垂直于力方向分解。因?yàn)橐笪矬w距AD邊的最大距離，因此根據(jù)斜上拋的特點(diǎn)，到達(dá)最高點(diǎn)的速度與該面平行，因而將速度沿著垂直于AD邊和平行于AD邊分解，當(dāng)垂直于AD邊的速度減為0時(shí)即達(dá)到最大高度，并且把力沿著垂直于AD邊和平行于AD邊分解，在垂直于AD邊方向上做勻減速運(yùn)動(dòng)，所以：

（1）vAsin72.8=at，a=gcos017.2°所以t=1s.d=t=4.8m.

（2）沿著AD方向做出速度為v2=vcos072.8°的勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度為a=gsin72.8，時(shí)間為2s，根據(jù)公式x=v2t+at2求得x=12m.

（二）精選習(xí)題，強(qiáng)化模型練習(xí)。

如果想讓學(xué)生在解題的過程中能夠快速建立模型，在平日的教學(xué)過程中，一定要通過練習(xí)加以強(qiáng)化。因而教師在講完一個(gè)知識(shí)點(diǎn)后，一定要精選具有針對(duì)性的習(xí)題，而且一開始一定要避免綜合性較強(qiáng)的題目，通過針對(duì)性較強(qiáng)且難度不是很大的題目讓學(xué)生體驗(yàn)如何尋找模型，讓他們體驗(yàn)解題的樂趣，體驗(yàn)理解物理的重要性，在日積月累中打開他們的思維，提高他們的理解能力。例如在平拋運(yùn)動(dòng)的二級(jí)做平拋運(yùn)動(dòng)的物體任意時(shí)刻的瞬時(shí)速度的反向延長線一定通過此時(shí)水平位移的中點(diǎn)。如圖我們可以進(jìn)行一步一步地設(shè)問：當(dāng)物體落在半圓軌道時(shí)速度的反向延長線交在O點(diǎn)的左側(cè)還是右側(cè)？學(xué)生回答之后再問：該點(diǎn)的速度能與軌道垂直嗎？進(jìn)而學(xué)生就明白了如果速度垂直于軌道速度的反向延長線必交O點(diǎn)，物體的水平位移必然是直徑，這是不可能的。以后學(xué)生解決類似的問題他就知道這就是平拋二級(jí)模型的應(yīng)用。

總之，高中物理學(xué)習(xí)的過程中需要培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力，將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為物理觀念，構(gòu)建物理模型是必走的過程，培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)建模型的過程即理解能力提高的過程。也只有這樣才能使學(xué)生的推理、質(zhì)疑、探究能力得到充分的提高，才能更進(jìn)一步為日后的終身學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]曹寶龍.基于素養(yǎng)發(fā)展的課堂教學(xué)目標(biāo)體系.課程·教材·教法，2018（1）：49-53

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[3]教育部考試中心.2019年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試大綱。理科[M]北京：高等教育出版社，2018