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习题教学是物理教学的重要部分之一,对整个物理教学效率的高低,对学生巩固知识、活化规律的理解起十分关键的作用.越来越多的教师重视在教学中对习题进行变式拓展,从而训练学生思维水平、提高学生解决物理问题的能力.除了变式训练,实际上物理习题教学中还有很多可以挖掘的价值,如构建物理情景为后续学习铺垫,作为德育素材,作为反例铲除错误前概念,激发学生自我效能感等.挖掘习题的这些价值,可以丰富物理教学的内涵.
1 构建情景突破教学难点
能否突破重难点关乎物理教学的成效,对学生的后续学习有重要的影响,更会影响学生学习物理的信心和兴趣.教学中教师会想方设法突破难点.然而难点突破的效果受多重因素影响,比如学生的知识储备、学习能力、教学资源、教育时机的把握等.教学中有时候,感觉效果不够理想.此时,就要在后面的习题教学中,利用习题呈现的情景,帮助学生理解,从而化解教学难点.
例如,学生在学习匀变速直线运动的速度时间图象时,对匀减速直线运动后反向加速的运动情景理解起来很吃力.这一问题的解决可依赖于例1所构建的物理情景得到有效突破.
例1 一个小球沿足够长的光滑斜面向上运动,它在斜面上的加速度大小为5 m/s2方向始终沿斜面向下.某时刻它的速度为20 m/s,从此时刻开始,试计算它经过2 s、4 s、6 s、8 s、10 s后的末速度和位移,将计算结果填在表1中.
分析计算结果,你可以得出什么信息?并结合你已经掌握的物理知识谈谈你对匀变速直线运动的理解.
引导学生利用匀变速直线运动速度公式v=v0 at和位移公式s=v0t 12at2得到如表2所示结果.
接着,让学生依据表2画出小球的v-t图象.要想看懂图,必须先会画图.学生得到的v-t图象,如图1所示.画出v-t图象后原先不明白的学生豁然开朗.
本题还可以适当拓展,让学生把物理情景和物理图象及物理意义建立联系.拓展如下:在例题的基础上增加条件.假设在斜面上放置一弹性挡板,10 s末小球恰好与挡板相撞,碰撞后其速度的大小不变.让学生计算12 s末、14 s末、16 s末的速度,让学生在图2的基础上,画出小球前16 s的v-t图象,如图2所示.
2 承上启下为后续学习铺垫
例1除了可以挖掘其承上功能帮助学生理解v-t图象外,还可挖掘其启下功能,为后面学习竖直上抛运动的规律做一点铺垫.让学生由表2画出运动示意图,观察表2并思考:(1)小球何时回到出发点?(2)小球何时到最高点?(3)小球在哪些时刻处在斜面上的同一个位置?(4)小球在哪些时刻速度大小一样?(5)小球从出发到最高点的时间等于从最高点返回出发点的时间吗?(引导学生归纳等时性)(6)小球回到出发点时速度与初速度有何异同?(引导学生归纳对称性)(7)小球的速度在4 s末以后为负值,表示什么意思?(8)小球的位移为负值表示什么含义?(9)如果斜面的倾角增大,还会是刚才的规律吗?有没有什么不同?如果斜面倾角增加到90°呢?
3 作为反例破除错误前概念
学习者在接受正式的科学教育之前,在日常生活中按照自己的习惯、经验、思维方式而获得的一些感性印象、积累的一些缺乏概括性和科学性的经验,形成了前概念.有些前概念是正确的,对学生学习物理科学概念有正面促进作用;有些前概念是错误的,称之为错误前概念,它会阻碍学生构建正确的物理概念,成为学生学习物理的障碍.教学中要想办法破除学生的错误前概念.列举反例是破除前概念很好的方法之一.
在学习匀变速直线运动的速度——时间图象时学生会错误地认为:v-t图象的同一条直线在t轴上方和t轴下方其加速度大小相同方向相反;在折线处物体的速度改变方向;等等.要破除学生的这些错误认识教师可以在例题1画出图2的基础上,让学生计算图象上第2 s、第8 s的加速度,并思考这两个时刻物体的加速度是否相同,思考前16 s何时离出发点最远,物体在何时改变运动方向,改变运动方向时物体加速度的方向是否改变,物体加速度在何处改变方向等.还可以把图2变成位移-时间图象,让学生分析物体的运动过程,比较位移-时间图象和速度-时间图象的差异,从而加深都匀变速直线运动的理解.
4 拓展资源实现学科德育
普通高中物理新课程标准倡导“培养学生的社会参与意识和对社会负责任的态度”理念.高中物理教学肩负渗透学科德育的重任.物理习题教学是物理教学的重要组成部分,理应担当这样的责任,尤其是很多习题情景挖掘后可以实现安全教育.“高中物理很多内容都是研究运动物体的受力、运动,有很多资源可以挖掘后成为交通安全意识的优秀素材,培养学生对生命的热爱之情,实现物理教学的德育功能,实现情感态度价值观的教学目标.”例题1经过适当的挖掘,拓展也可以实现渗透德育的目的.展示学生做过的习题如下:汽车以30 m/s的速度在平直的公路上运动,发现前方有紧急事故,马上采取紧急制动,加速度大小为5 m/s2.求:汽车经过10 s后的速度和10 s内的位移.
然后,引导学生分析本题中汽车的运动与和例1中物体运动的区别.
生:开始都做匀减速直线运动.
师:有什么不同呢?
生:汽车速度变为零后静止,而小球速度为零后反向加速.
师:很好,为什么会这样呢?
生:汽车刹车速度减少到零后,刹车制动力消失,加速度也消失,所以速度一直保持为零——静止.而小球在斜面上运动到最高点速度为零后,加速度还在,故而反向加速.
师:非常棒!如果汽车行驶的路面是在一个很长的斜坡上速度变为零后要一直保持静止,我们应该怎么做?
生:踩住刹车、拉起手刹……
师:是的,其实及时在我们看起来水平的路面上停车也应该拉起手刹,否则可能会出现一下意想不到的失误而造成重大损失.停车不拉手刹是非常危险的四大开车陋习之一.前不久,在网上看到一则“离奇”的交通事故.一个广西的司机停车忘记拉手刹,结果车自己往前走,把正在车前走路的一名男子卷入车轮下,最终男子不治身亡. 在云南一个司机把车停在下坡路段时忘记拉手刹,结果把自己撞死了.从以上的分析和事故你能得到什么启示?
生:做事要有安全意识,要有责任心,……
通过和学生以前做过的交通工具减速的习题的比较,让学生找出异同,升华物理习题教学的效果,在比较中学会抓住解题的关键因素.通过习题拓展和生活常识建立起联系,并补充案例教育学生作为一个公民有责任心对自己、他人、社会都很重要.在物理习题中,还有很多习题可以和德育联系起来,例如自由落体、动量定量和禁止高空抛物、惯性与自行车不准载人、万有引力与航天、电路与用电安全、匀变速直线运动一章中经常和行车安全联系起来,可以在反应时间、超载、严禁酒驾、严禁疲劳驾驶等方面做文章,达到渗透德育的目的.
总之,我们的高中物理习题教学不能仅仅是和学生们做题,还应该充分挖掘习题的价值,借此实现突破物理教学难点、为后续教学内容铺垫、破除错误前概念、实现学科德育,从而丰富了物理教学内涵.
1 构建情景突破教学难点
能否突破重难点关乎物理教学的成效,对学生的后续学习有重要的影响,更会影响学生学习物理的信心和兴趣.教学中教师会想方设法突破难点.然而难点突破的效果受多重因素影响,比如学生的知识储备、学习能力、教学资源、教育时机的把握等.教学中有时候,感觉效果不够理想.此时,就要在后面的习题教学中,利用习题呈现的情景,帮助学生理解,从而化解教学难点.
例如,学生在学习匀变速直线运动的速度时间图象时,对匀减速直线运动后反向加速的运动情景理解起来很吃力.这一问题的解决可依赖于例1所构建的物理情景得到有效突破.
例1 一个小球沿足够长的光滑斜面向上运动,它在斜面上的加速度大小为5 m/s2方向始终沿斜面向下.某时刻它的速度为20 m/s,从此时刻开始,试计算它经过2 s、4 s、6 s、8 s、10 s后的末速度和位移,将计算结果填在表1中.
分析计算结果,你可以得出什么信息?并结合你已经掌握的物理知识谈谈你对匀变速直线运动的理解.
引导学生利用匀变速直线运动速度公式v=v0 at和位移公式s=v0t 12at2得到如表2所示结果.
接着,让学生依据表2画出小球的v-t图象.要想看懂图,必须先会画图.学生得到的v-t图象,如图1所示.画出v-t图象后原先不明白的学生豁然开朗.
本题还可以适当拓展,让学生把物理情景和物理图象及物理意义建立联系.拓展如下:在例题的基础上增加条件.假设在斜面上放置一弹性挡板,10 s末小球恰好与挡板相撞,碰撞后其速度的大小不变.让学生计算12 s末、14 s末、16 s末的速度,让学生在图2的基础上,画出小球前16 s的v-t图象,如图2所示.
2 承上启下为后续学习铺垫
例1除了可以挖掘其承上功能帮助学生理解v-t图象外,还可挖掘其启下功能,为后面学习竖直上抛运动的规律做一点铺垫.让学生由表2画出运动示意图,观察表2并思考:(1)小球何时回到出发点?(2)小球何时到最高点?(3)小球在哪些时刻处在斜面上的同一个位置?(4)小球在哪些时刻速度大小一样?(5)小球从出发到最高点的时间等于从最高点返回出发点的时间吗?(引导学生归纳等时性)(6)小球回到出发点时速度与初速度有何异同?(引导学生归纳对称性)(7)小球的速度在4 s末以后为负值,表示什么意思?(8)小球的位移为负值表示什么含义?(9)如果斜面的倾角增大,还会是刚才的规律吗?有没有什么不同?如果斜面倾角增加到90°呢?
3 作为反例破除错误前概念
学习者在接受正式的科学教育之前,在日常生活中按照自己的习惯、经验、思维方式而获得的一些感性印象、积累的一些缺乏概括性和科学性的经验,形成了前概念.有些前概念是正确的,对学生学习物理科学概念有正面促进作用;有些前概念是错误的,称之为错误前概念,它会阻碍学生构建正确的物理概念,成为学生学习物理的障碍.教学中要想办法破除学生的错误前概念.列举反例是破除前概念很好的方法之一.
在学习匀变速直线运动的速度——时间图象时学生会错误地认为:v-t图象的同一条直线在t轴上方和t轴下方其加速度大小相同方向相反;在折线处物体的速度改变方向;等等.要破除学生的这些错误认识教师可以在例题1画出图2的基础上,让学生计算图象上第2 s、第8 s的加速度,并思考这两个时刻物体的加速度是否相同,思考前16 s何时离出发点最远,物体在何时改变运动方向,改变运动方向时物体加速度的方向是否改变,物体加速度在何处改变方向等.还可以把图2变成位移-时间图象,让学生分析物体的运动过程,比较位移-时间图象和速度-时间图象的差异,从而加深都匀变速直线运动的理解.
4 拓展资源实现学科德育
普通高中物理新课程标准倡导“培养学生的社会参与意识和对社会负责任的态度”理念.高中物理教学肩负渗透学科德育的重任.物理习题教学是物理教学的重要组成部分,理应担当这样的责任,尤其是很多习题情景挖掘后可以实现安全教育.“高中物理很多内容都是研究运动物体的受力、运动,有很多资源可以挖掘后成为交通安全意识的优秀素材,培养学生对生命的热爱之情,实现物理教学的德育功能,实现情感态度价值观的教学目标.”例题1经过适当的挖掘,拓展也可以实现渗透德育的目的.展示学生做过的习题如下:汽车以30 m/s的速度在平直的公路上运动,发现前方有紧急事故,马上采取紧急制动,加速度大小为5 m/s2.求:汽车经过10 s后的速度和10 s内的位移.
然后,引导学生分析本题中汽车的运动与和例1中物体运动的区别.
生:开始都做匀减速直线运动.
师:有什么不同呢?
生:汽车速度变为零后静止,而小球速度为零后反向加速.
师:很好,为什么会这样呢?
生:汽车刹车速度减少到零后,刹车制动力消失,加速度也消失,所以速度一直保持为零——静止.而小球在斜面上运动到最高点速度为零后,加速度还在,故而反向加速.
师:非常棒!如果汽车行驶的路面是在一个很长的斜坡上速度变为零后要一直保持静止,我们应该怎么做?
生:踩住刹车、拉起手刹……
师:是的,其实及时在我们看起来水平的路面上停车也应该拉起手刹,否则可能会出现一下意想不到的失误而造成重大损失.停车不拉手刹是非常危险的四大开车陋习之一.前不久,在网上看到一则“离奇”的交通事故.一个广西的司机停车忘记拉手刹,结果车自己往前走,把正在车前走路的一名男子卷入车轮下,最终男子不治身亡. 在云南一个司机把车停在下坡路段时忘记拉手刹,结果把自己撞死了.从以上的分析和事故你能得到什么启示?
生:做事要有安全意识,要有责任心,……
通过和学生以前做过的交通工具减速的习题的比较,让学生找出异同,升华物理习题教学的效果,在比较中学会抓住解题的关键因素.通过习题拓展和生活常识建立起联系,并补充案例教育学生作为一个公民有责任心对自己、他人、社会都很重要.在物理习题中,还有很多习题可以和德育联系起来,例如自由落体、动量定量和禁止高空抛物、惯性与自行车不准载人、万有引力与航天、电路与用电安全、匀变速直线运动一章中经常和行车安全联系起来,可以在反应时间、超载、严禁酒驾、严禁疲劳驾驶等方面做文章,达到渗透德育的目的.
总之,我们的高中物理习题教学不能仅仅是和学生们做题,还应该充分挖掘习题的价值,借此实现突破物理教学难点、为后续教学内容铺垫、破除错误前概念、实现学科德育,从而丰富了物理教学内涵.