整體法在高中物理解題教學(xué)中的應(yīng)用

摘 要：本文以高中物理相關(guān)習(xí)題為例，分析歸納出整體法在物理解題教學(xué)中的應(yīng)用策略，以備一線教育工作者分享交流之用.

關(guān)鍵詞：高中物理；整體法；策略；教學(xué)；意義

中圖分類號：G632?? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A?? 文章編號：1008-0333（2023）21-0077-03

收稿日期：2023-04-25

作者簡介：馮沛國（1975.12-），貴州省息烽人，本科，中學(xué)高級教師，從事高中物理教學(xué)研究.

高中物理知識點(diǎn)具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性和抽象性，解題過程十分復(fù)雜，但若能采用整體法進(jìn)行解題，則可使得學(xué)生靈活應(yīng)用多種物理知識，高效率分析物理習(xí)題，從而提高物理解題效率和精準(zhǔn)性.為此，在高中物理習(xí)題解題教學(xué)時(shí)，教師要向?qū)W生滲透整體法.

1 基于整體法的高中物理解題教學(xué)的作用

整體法是把多個(gè)物理變量看作一個(gè)整體，從全局角度出發(fā)，求出物理量.高中物理問題較為集中，在解決物理習(xí)題時(shí)，許多物理信息和數(shù)據(jù)都需要得到精確的分析，并且計(jì)算量極大，學(xué)生在短期內(nèi)很難得到正確數(shù)據(jù).然而，把整體法應(yīng)用于物理解題教學(xué)中，可以很好地解決這個(gè)問題.一方面，有利于鞏固基礎(chǔ)知識及概念認(rèn)知.高中物理學(xué)科知識具有碎片化特點(diǎn)，學(xué)生很難記憶與理解.通過整體法應(yīng)用，可以將知識點(diǎn)串起來，形成系統(tǒng)化、網(wǎng)格化的知識結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生能在實(shí)踐中加深對物理概念的認(rèn)識.同時(shí)，整體法在物理教學(xué)中應(yīng)用也有利于教師發(fā)現(xiàn)學(xué)生的困惑，積極幫助學(xué)生改正錯(cuò)誤.另一方面，有利于強(qiáng)化技能訓(xùn)練及培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng).在高中物理解題教學(xué)中，經(jīng)常會有概念知識、圖形識別、計(jì)算習(xí)題、實(shí)驗(yàn)探究等，在一定程度上可增強(qiáng)學(xué)生記憶能力、思維能力、計(jì)算能力和表達(dá)能力.通過歸納問題規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生解題能力，即可形成良好的科學(xué)思維習(xí)慣，樹立積極的學(xué)習(xí)心態(tài)，從而達(dá)到二次發(fā)展和創(chuàng)新學(xué)習(xí)的目的.

2 基于整體法的高中物理解題教學(xué)實(shí)踐

2.1 應(yīng)用整體法解決平衡類物理問題

在物理力學(xué)領(lǐng)域，平衡類問題重點(diǎn)在于檢測學(xué)生對“力”的理解.在解決這一類物理問題時(shí)，要把對象分為兩種，一種是物體平衡問題，另一種是連接體平衡問題.

例1 在物理力學(xué)習(xí)題中，老師可以向?qū)W生提問，要求學(xué)生用整體法來解決問題：一個(gè)物體是靜止的，由兩根同樣長度的繩索 AA′和 BB′懸掛（如圖1），兩條繩索的橫向角度是一樣的，都是70度.這道題的關(guān)鍵在于把兩條繩索連成一體，因這道題包含了大量的感染性知識，大部分學(xué)生會把注意力集中在兩條繩索上.同時(shí)，讓學(xué)生運(yùn)用整體法來分析問題，把兩根繩索看作一個(gè)整體，并運(yùn)用平行四邊形定則來研究繩索的張力變化.此種解題方法可以降低問題的難度，從而使整體法在求解力學(xué)問題時(shí)更好地發(fā)揮其優(yōu)越性，達(dá)到有效的解題效果.

圖1 平衡類問題例圖

2.2 整體法在相互作用類題型中的應(yīng)用

物理力學(xué)相互作用類題型較為常見，涉及物體滑動摩擦力、靜摩擦力等知識.在解答此類型問題時(shí)，運(yùn)用整體法，可以簡化問題，從而使學(xué)生的解題過程更迅速，并且通過有效方法提升解題精確度［1］.

例2 在圓柱體中，有兩個(gè)球，質(zhì)量分別為ma和mb，假定兩個(gè)球在相對靜止的位置上，圓柱表面上的壓力分別為f1和f2，圓柱的底部作用力為F，當(dāng)兩個(gè)球被放置在圓柱中時(shí)，它的重力為G，當(dāng)球被推到球的時(shí)候，球的重量就是 G，所以 F球和 A球的重量是多少（如圖2）？許多學(xué)生在解決問題時(shí)，會將兩個(gè)對象的內(nèi)力因素結(jié)合起來，從而加大了問題的求解難度.這道題的重點(diǎn)在于把兩個(gè)球看成一個(gè)整體，通過對其整體進(jìn)行受力分析，從而達(dá)到問題簡化的目的，提高解題效率.

圖2 相互作用類問題簡圖

2.3 傳授整體法解題技巧

整體法是學(xué)生解決物理習(xí)題的有效方法，通過整體法解題可以讓解題過程變得更簡單.在解決物理問題時(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生善于運(yùn)用反向思維，使其具有較強(qiáng)的思維能力、邏輯思維能力、直覺思維能力、抽象思維能力［2］.

例3 一個(gè)質(zhì)量為m，帶電荷量為-q的小物體，可在水平軌道ox上運(yùn)動，O端為一與軌道垂直的固定墻.軌道處于勻強(qiáng)電場中，場強(qiáng)大小為E，方向沿ox正向，如圖3所示.小物體以初速度v0從x0點(diǎn)沿軌道運(yùn)動時(shí)，受到大小不變的摩擦力f作用，且f

qEx0-fS=0-mv20/2

S=2qEx0+mv202f

圖3 物理整體法解題示意圖

2.4 應(yīng)用整體法促進(jìn)極限思考

如果物理量固定，但單一調(diào)性發(fā)生變化，或者在不停地運(yùn)動，則需擴(kuò)展物理量變化范圍，從而了解物理問題的本質(zhì)，綜合物理解題的經(jīng)驗(yàn)，理解物理問題的解題規(guī)律，最終對物理現(xiàn)象和物理問題做出清晰的判斷，得出正確的結(jié)論［3］.

例4 如果把一個(gè)重量為 m的物體放在升降機(jī)里，那么升降機(jī)就會出現(xiàn)一個(gè)恒定的下降狀態(tài)，即 a=5g/4，對升降機(jī)內(nèi)所含的物品所產(chǎn)生的整個(gè)升降機(jī)的壓力進(jìn)行分析.在解題過程中，學(xué)生往往會運(yùn)用一般的思考方式，以“升降機(jī)”為中心，通過推導(dǎo)公式得到“mg-fN=ma”，即“mg-ma=-mg/4”.如果升降機(jī)加速度是 a=5g/4，那么在升降機(jī)的底部，物體的壓力是mg/4，老師就可以用極限思考的方式，對問題進(jìn)行分析，這樣才能確保物理過程的完整性、合理性和正確性，并能讓學(xué)生對物理的問題有一個(gè)清晰的認(rèn)識和驗(yàn)證.

2.5 應(yīng)用整體法發(fā)展學(xué)生物理思維

相對于初中物理而言，高中物理知識較為復(fù)雜，知識體系龐大，如若學(xué)生對物理公式、定理死記硬背，則會增加物理解題過程的難度，導(dǎo)致學(xué)生對物理問題產(chǎn)生抵觸心理.因此，老師要引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用整體法解答物理問題，通過相同的物理量、物理過程，結(jié)合相應(yīng)的物理模型，以此來簡化物理解題思路和解題步驟，幫助學(xué)生提高物理解題效率［4］.例如，將一個(gè)質(zhì)量為M的斜面體放置到相對粗糙的水平面上，把質(zhì)量屬于m的物體放到傾斜角是α的光滑斜面體之上，讓其加速下滑，質(zhì)量為m的物體下滑時(shí)斜面體受到來自地面的支撐力和靜摩擦力大小是多少.在用整體法解決這一道習(xí)題時(shí)，f=macosα，α=mgsinacosα，得出f=mgsin2α;（M+m）g-N=masina=mgsin2α，這樣就可以得出N=（M+m）g-mggsin2α.

3 基于整體法的高中物理解題教學(xué)反思

3.1 進(jìn)行集體研究，提高解題效果

在進(jìn)行集體研究過程中，教師要明確自己的任務(wù)，結(jié)合小組內(nèi)學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)際情況，為其科學(xué)地選擇適合學(xué)生練習(xí)的習(xí)題，并且提供指導(dǎo)建議，以保障學(xué)生在進(jìn)行物理解題訓(xùn)練時(shí)能將所學(xué)的物理知識學(xué)以致用，保障習(xí)題訓(xùn)練有效性，積累更為豐富的習(xí)題答題技巧.首先，引導(dǎo)組員進(jìn)行自我檢討和糾正，迅速篩選出問題，以達(dá)到更好的教學(xué)效果；其次，小組成員圍繞錯(cuò)誤問題進(jìn)行討論.在討論過程中，學(xué)生需要充分地表達(dá)自身觀點(diǎn)，并且進(jìn)行積極思考，從而使得學(xué)生的物理習(xí)題分析能力和解答能力得到提升.教師把小組中沒有解決的問題或者有爭議的問題匯總起來，并請可以解決問題的小組來回答；最后，教師對小組之間的討論、學(xué)生的演講進(jìn)行全面評價(jià)，并給予其鼓勵(lì)與肯定.小組合作教學(xué)法的優(yōu)點(diǎn)是可以合理地安排課堂結(jié)構(gòu)，最大程度地安排學(xué)生的“說”和“做”的時(shí)間，從而使得學(xué)生達(dá)到有目標(biāo)、有計(jì)劃學(xué)習(xí)物理整體解題策略的目的［5］.

3.2 強(qiáng)化學(xué)法指導(dǎo)，提高解題水平

在解決物理習(xí)題時(shí)，教師需要向?qū)W生傳授正確的解題方法，從而促使學(xué)生能迅速地、正確地解決物理習(xí)題.正確學(xué)習(xí)方法是學(xué)生獲得知識的一個(gè)很重要起點(diǎn)，教師在課堂上對問題的解答不能只靠正確解答，而是要讓學(xué)生在閱讀理解的基礎(chǔ)上做題，指導(dǎo)學(xué)生對所做的題做總結(jié)，這樣才能更快地解決同樣的問題，從而提高其解題速度和能力.

3.3 指導(dǎo)學(xué)生反思，奠定解題基礎(chǔ)

在完成正確的物理解題練習(xí)任務(wù)后，教師指導(dǎo)學(xué)生總結(jié)、歸納自己的解題思路及方法，并在旁邊做標(biāo)記，以便積累知識和技巧.針對所犯錯(cuò)誤，教師會讓學(xué)生反思問題所涉及到的相關(guān)知識，思考自己的錯(cuò)誤，在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行深入解題，這樣才能得到正確的答案.物理解題的有效反思是二次學(xué)習(xí)中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，學(xué)生可以從自我反思中發(fā)現(xiàn)自己的長處和不足，并根據(jù)自身實(shí)際情況提出相應(yīng)對策，為快速解題奠定良好基礎(chǔ).

綜上所述，在應(yīng)用整體法解題時(shí)，需要學(xué)生從整體思維出發(fā)，綜合分析物理問題，把所有零碎的條件看成一個(gè)“整體”，在此基礎(chǔ)上有效解決問題.同時(shí)，在高中物理教學(xué)中，教師應(yīng)自覺地培養(yǎng)學(xué)生綜合思考能力和想象能力，以提高學(xué)生對所學(xué)物理知識的理解能力.

參考文獻(xiàn)：

［1］ 馬文華.高中物理解題思維方法的探究與運(yùn)用的分析［J］.科學(xué)咨詢（教育科研），2021（09）：245-246.

［2］ 翁鵬飛.例談分類討論思想在高中物理解題中的應(yīng)用［J］.物理教學(xué)，2020，42（12）：5-7.

［3］龍輝.高中物理解題的定勢思維和對策探討［J］.才智，2020（05）：198.

［4］ 王仁泉.基于解析幾何思想的高中物理解題策略初探［J］.物理教師，2019，40（11）：91-93.

［5］ 趙承憲.高中物理解題思維及方法研究［J］.科技風(fēng)，2019（07）：35.

［責(zé)任編輯：李 璟］