重庆巴蜀中学 秦德胜(电话:13996095598)
内容简介:本文从初、高中衔接的角度详细分析了高中物理学习中的“语言障碍”、“作图障碍”、“公式障碍”、“计算障碍”四大物理学习障碍的产生原因和解决办法,为高一新生的物理学习和高中物理教师如何解决好初、高中的衔接与过渡,提供了切实有效的参考。文章取材教学一线,见解独特,所提出的“读—画—写—算”四字解题方法,对消除高中学生物理学习障碍,提高物理学习水平,培养学生的物理思维和科学素养,都有很大的帮助。
关键词:高中物理 学习障碍 解题方法 读画写算
一、高中物理学习中的四大障碍
一般情况下,初中学生升入到高中时,大概经历一个月后,就会明显感到高中物理和初中物理学习的不同,开始出现学习困难和障碍。主要表现出以下四大障碍,解决得不好,将直接影响学生高中三年的物理学习。
1.语言障碍
初中升入高中的学生,物理考分都比较高,一般都是满分或接近满分。这些都是初中物理的特点:感性——直观,带给学生的好处。大多数学生都是在老师的指导下于初三集训时,反复识记到条件反射的程度而大获高分。在初中的这一、二年里,最大的缺陷就是没有对学生进行系统的语言分析训练。从而造成了进入高中时的第一大学习障碍——语言障碍。
初中物理的许多问题都可以凭经验和感觉得出正确的答案,教学中教师也很注重为学生提供大量的感性材料。长期下去,学生都只能停留在问答式的学习中,严重缺乏语言分析的能力。
例如:到高中,有一道初中衔接题:“日落西山红霞飞”是以什么为参照物的?
学生答:西山。
其实,这里的语言分析十分重要:它是由“日落西山”与“红霞飞”两部分语言组成的。
对“日落西山”部分,主语(表示运动的物体)——日(太阳),谓语(表示运动)动词——“落”(向下运动),宾语(表示参照物)——西山。故“日落西山”参照物为“西山”。
对“红霞飞”部分,主语(表示运动的物体)——红霞(远处天边的彩云,远远望去,它是相对于地面不动的,动了就不叫霞,而叫云),谓语(表示运动)动词——飞(通常表示向上运动),省略了宾语。那么,对天边的彩霞,远远望去,本身是相对于地面不动的,它又怎么能“向上飞”呢,显然,是因为“日”在向下落,红霞相对于太阳才是“向上飞”的。因此,“红霞飞”的参照物应为“日”。
可见,要学好高中物理,必须首先要学好语言,要教好物理,也必须首先教好语言。很多时候,只要把物理语言分析透了,物理本身的意义也就清楚了。
例如:高中直线运动中学生对“加速度”概念的理解十分困难。事实上,“加速度”一词,是由三个词构成的:“加”——增加(或减少),“速”——“速度”,“度”——“快慢程度”。这样,“加速度”一词,就能正确地理解为了“速度增加(或减少)的快慢程度。即,单位时间(常指每一秒)内速度的增加量(或减少量),公式可写成a=Δv/Δt。
2.作图障碍
初中物理的学习中,学生很少作图,教师也很少示范作图,演示现象多,讲解得多。学生想得多,凭“直觉”答题多。可以说,学生几乎没有利用作图分析物理情景的习惯。这就造成了高中物理学习的第二大障碍——作图障碍。
例如:前进的汽车突然刹车,站在车上的乘客是向前还是向后倾倒?是由于什么原因?
学生答:向前,惯性。就可以得满分了。
从能力和素质上讲,这就十分缺乏了对学生进行语言分析的训练和利用作图分析物理情景的习惯培养。
“前进的汽车”→表示人的身体由于惯性将随车继续前进。“突然刹车”→表示人的脚由于受摩擦力而突然停止前进。这样,如果我们引导学生画出一个示意图如下:
学生的能力和素养将会与众不同。
到了高中,没有利用作图分析物理情景的学习习惯,
高中物理的学习将寸步难行。
例如:进入高中3周后学习“时间、时刻”,“路程、
位移”,“平均速度、瞬时速度”,特别是运动的追击问题,
没有作图的帮助,就会一头雾水——全晕。
可以说,高中物理,“物理不画图,越想越糊涂”。
3.公式障碍
进入高中4周后,到直线运动开始,就会把初中物理感性的理解上升到高中物理理性的思维,将会出现大量的公式(力、热、电、光、原、全部如此),学生必须通过作图分析情景和过程后,再利用相应的公式进行逻辑的运算,才能彻底分析清楚物理问题。物理公式,就是将“自然哲学”转换为“数学原理”,将“感性”上升到“理性”,将“经验”变为“科学”。
将物理问题变为数学问题来解决。
这一点,初中物理很少训练。初中物理是作图少,公式少,计算少。高中物理是作图多,公式多,计算多。几乎个个都要作图,个个都要用公式计算。学生开始都记不住公式,理解不了公式,不会用或不喜欢用公式。这就造成了高中物理学习的第三大障碍——公式障碍。如果说初中物理是在“跟着感觉走”,那么,高中物理就必须“跟着公式走”。
可以说,高中物理,“跟着感觉走,做题做得丑”。
例如:如图所示,将质量为m的物体,用两根细线悬挂在小车天花板和右侧间。其中细绳a倾斜(与天花板夹角为θ),细绳b水平。当小车向右匀加速直线运动时,和小车原来静止时比较,细绳a和细绳b的拉力大小各怎样变化?
学生直觉:绳a拉力变小,绳b拉力变大。
当我们对物体m画出受力图,然后利用牛顿第二定律的
公式列出方程:Fasinθ=mg,Fb-Facosθ=ma,计算得:
Fa= mg / sinθ ,Fb=Facosθ +ma = mgtanθ + ma,可知,由静止变加速时,绳a拉力Fa大小不变,绳b拉力Fb变大。所以,学习高中物理一定是要用公式计算的。
4.计算障碍
高中物理学习中的第四大障碍,就是计算。学生分析清楚了语言,作出了物理图景(图象),用公式列出了方程后,往往怕算,或不会算,或算不准,算不快。从而影响物理得分。
造成计算障碍的原因,一方面是初中物理学习中计算量小,没有很好地训练好学生的运算能力;另一方面也是高中教师在教学中,只注重物理过程的分析,而忽视数学运算能力的训练。学生很多时候,也只在列出方程,不去一算到底。长此以往,运算能力将特别低下。
例如:如图所示,质量为m的滑块放在倾角为θ的斜面上,
随斜面一起竖直向上以加速度a匀加速向上运动时,求:
滑块受到的支持力和摩擦力各多大?
分析画出滑块的受力图后,用牛顿第二定律公式不难列出方程:
Ff cosθ - FN sinθ = 0 ①
Ff sinθ + FN cosθ - mg = ma ②
很多教师和学生,到此为止,就不去关心如何计算出正确结果了。这是高中物理教和学中的一个常见的误区,要时刻防范。既要重分析,也要重计算,养成一算到底的好习惯。
指导学生观察上式,要解出Ff ,只要用①×cosθ + ②×sinθ,得Ff =(mg + ma)sinθ;
要解出FN ,只要用②×cosθ - ①×sinθ,得FN =(mg + ma)cosθ。这样,本题的运算就可以达到口算的水平。
二、“读——画——写——算”四字解题法
怎样解决好高中物理学习中的“语言障碍”、“作图障碍”、“公式障碍”、“计算障碍”,这四大学习障碍呢?
我们总结出了“读——画——写——算”四字解题方法,也称为“四字”解题真经。炼好这“四字经”,就不愁高中物理学不好了。
“读”——即读题,分析物理语言结构,抓住“题眼”和“关键词”
“画”——即画图,根据“题眼”和“关键词”画出物理过程(图景、图形或图象)
“写”——写公式,根据不同的物理过程,写出相对应的物理公式(列出方程)
“算”——即计算,根据所写公式和方程,寻找规律和联系,准确快速计算结果
1.“读——画——写——算”是一种方法
它的程序性很强,即阅读题目语言的同时,跟着就画出物理过程(图景、图形或图象),每画一段物理过程,就紧跟着写出该过程可能用到的物理公式,列出对应的方程,题目语言阅读完了,图就作完了,公式也写完了,最后才集中精力解决计算问题。
物理的得分,实际上就是由这四部分分组成,即“阅读分”、“作图分”、“公式分”和“计算分”。只要我们不读错语言,不画错图形,不写错公式,不计算错误,物理就是满分或高分。
按照“读——画——写——算”这样的程序解答物理问题,过程清晰准确,得分率高,即使得不了满分,也一定是高分。
2.“读——画——写——算”是一种习惯
把“读——画——写——算”四字程序,长期训练形成一种分析物理问题的习惯,就能对物理问题进行具体问题具体分析,举一反三,触类旁通。
平时学习,只要做好两件事就够了。一是理解并记住物理概念和公式,二是记住并能画出常见的物理模型。在作业和考试中,只要严格按照“读——画——写——算”的习惯程序分析每一个物理问题,就能很轻松地解决所有物理问题。
1987年,七十五位诺贝尔奖获得者在巴黎聚会。有人问其中一位:您在哪所大学学到您认为一生中最重要的东西?那位老人平静地说:“是在幼儿园”。“在幼儿园学到什么?”“学到把自己的东西分一半给小伙伴;不是自己的东西不要拿;东西要放整齐;吃饭要洗手;做
错事要表示歉意;要仔细观察大自然,做事有条理……。从根本上说,我学到的最重要的东西就是习惯”。
事实上,“读——画——写——算”就是我们在幼儿园和小学中经常训练到的“读读——画画——写写——算算”这四个良好习惯的再现。只不过,随着我们年龄的增长,这些良好的习惯,却往往被我们忽视,甚至在渐渐的消失掉。
3.“读——画——写——算”是一种心态
大家都知道,参加任何一种考试和比赛,光靠技术和实力往往是不够的,关键中主要取决于考试和比赛者的“心态”。
学生在参加物理考试时,往往题都没读清楚就开始盲目抢时间答题,从而出现“读错题”,“画错图”,“写错公式”,“算不准确”的混乱状态,严重破坏了考试心态。
“读——画——写——算”,必须从进高一开始进行长期的严格训练。练就一种习惯和平常的心态。它严格要求解题者,不论遇到的问题是“难”还是“易”,都必须按照“读——画——写——算”的顺序分析,按部就班,循序渐进,决不慌乱,做到“以不变应万变”。
长期这样,就会训练出一种优秀的考试心态:“没有难易,只有顺序”。
由于“读——画——写——算”,不仅是一种方法,也是一种习惯,更是一种心态。所以,不仅要“念”,还要“练”,而且要千“锤”百“炼”。
可以说:“炼”好四字经,考试得高分。
三、“读——画——写——算”四字解题法范例
“读——画——写——算”四字解题法,要求学习者必须按照“读清题”——“画准图”——“写对公式”——“计算准确”四个环节进行。
【范例一】(2012重庆卷21题)如图所示,正方形区域MNPQ内有垂直纸面向里的匀强磁场,在外力作用下,一正方形闭合刚性导线框沿QN方向匀速运动,t=0时刻,其四个顶点M′、N′、P′、Q′恰好在磁场边界中点.下列图象中能反映线框所受安培力f的大小随时间t变化规律的是( )
A B C D
“读”——分析导线框沿QN方向“匀速运动”和能反映线框所受“安培力f的大小随时间t变化规律”两句语言。
“画”——可以画出下面甲、乙、丙三个运动阶段的切割磁感线的图形
甲 乙 丙
“写”——写出甲、乙、两三种情况下的安培力公式f=BIL= ,其中“L”应为线框的有效切割长度,它随时间在不断变化。
“算”——计算出安培力f与时间t的函数关系,其中要注意运动中的几何关系:
图甲的有效切割长度为M1A与N1B之和,即为M1M′长度的2倍,此时电动势E=2Bvtv,
有效长度线框受的安培力f=2BIvt=4B2v3t2R,图象是开口向上的抛物线,CD错误;
图乙线框的右端M2N2刚好出磁场时,左端Q2P2恰与MP共线,此后一段时间内有效长度不变,一直到线框的左端与M′N′重合,这段时间内电流不变,安培力大小f=BIL不变;
图丙线框从匀速运动至M2N2开始计时,有效长度为A′C′=l-2vt′,电动势E′=B(l-2vt′)v,
线框受的安培力f ˊ=B2?l-2vt′?2vR,图象是开口向上的抛物线,A错误,B正确.
本题的主要障碍是“作图障碍”和“计算障碍”。
【范例二】(2012重庆卷23题) 如图所示为一种摆式摩擦因数测量仪,可测量轮胎与地面间动摩擦因数,其主要部件有:底部固定有轮胎橡胶片的摆锤和连接摆锤的轻质细杆。摆锤的质量为m,细杆可绕轴O在竖直平面内自由转动,摆锤重心到O点距离为L,测量时,测量仪固定于水平地面,将摆锤从与O等高的位置处静止释放。摆锤到最低点附近时,橡胶片紧压地面擦过一小段距离s(s<L),之后继续摆至与竖直方向成θ角的最高位置。若摆锤对地面的压力可视为大小为F的恒力,重力加速度为g,求:
(1)摆锤在上述过程中损失的机械能;
(2)在上述过程中摩擦力对摆锤所做的功;
(3)橡胶片与地面之间的动摩擦因数。
“读”——“将摆锤从与O等高的位置处静止释放”,
和“与地摩擦过后继续摆至与竖直方向成θ角的最高位置”。
“画”——把上述实际过程抽象出物理模型,如图所示。
“写”——机械能公式E1=mgh1,E2=mgh2,
损失的机械能公式ΔE=E1-E2
“算”——ΔE=E1-E2= mg(h1- h2)= mgLcosθ
“读”——“摩擦力对摆锤所做的功”和
“摆锤到最低点附近时,橡胶片紧压地面擦过
一小段距离s(s<L)”
“写”——摩擦力对摆锤所做的功公式W=-fs = -ΔE= - mgLcosθ
“读”——“若摆锤对地面的压力可视为大小为F的恒力”和“橡胶片与地面之间的动摩擦因数”
“写”——压力FN=F,摩擦力公式f = μFN
“算”——W=-fs = -μFN = -μFs =- mgLcosθ,解得:动摩擦因数μ=mgLcosθFs
本题其实简单到可以口算。主要障碍是“语言障碍”和“公式障碍”。
以上两例充分说明:“读——画——写——算”四字解题方法,能使学生在考场中镇定从容,排除“繁琐语言”、“陌生情景”等因素的干扰,准确分析和解答物理问题。因为“读题清”——“画图明”——“公式对”——“计算准”,所以,能达到具体问题具体分析,实现考试“少失误”和“零失误”,高分和满分也就非你莫属了。
作者:重庆巴蜀中学 秦德胜
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