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学生都反映物理难学,关键是难在审题上.他们听老师上课讲的头头是道,以为什么都懂,但一旦自己去解题就不那么容易了,真可谓“一听就懂,一做就错”.在讲评试卷时或找学生谈心时,经常听到学生把自己做错题的原因归结为粗心、看错题什么的.尽管也有运算出问题的,但大都还是学生审题出问题.笔者通过观察发现,学生在审题时常出现的情况有:一是心浮气躁,看题如走马观花,一目十行,不问青红皂白,盲目做题;二是惧怕读题,尤其是字数较多的信息题,有的学生一拿到就晕;三是读题抓不住要领,不能有效筛选信息;四是不能有效地进行信息转换,不能将文字或图像信息有效转换成相应的物理情景、物理语言和物理模型.学生怕审题,但又不能不做题.学物理的人,做一定量的习题是非常必要的,只有通过做题,才能让学生及时巩固所学知识,才能培养学生应用所学知识解决实际问题的能力,才能有效提升学生的物理学习素养.
如何培养和提高学生审题能力,是摆在我们物理教育工作者面前的永恒课题.根据笔者多年的教学经验,谈谈自己的一些体会.
1 增强审题意识,克服浮躁心理
俗话说:心急吃不了热豆腐.做什么事情,都不能急于求成,欲速则不达.不论时间有多紧,都要把题目看清楚,要弄清题目已经告诉我什么,又需要我去做什么,从题目本身去获取“怎样解这道题”的逻辑起点、推理目标以及沟通起点与目标之间联系的更多信息,这样才能确定从何处下手、向何方前进的信息与启示.越是时间紧,越要沉住气,仔细审题,理清思路,才能让自己少走弯路.尤其是当今江苏高考的模式下,语数外挤占了学生几乎所有的空余时间,物理学习时间得不到有效保证的条件下,更要注重解题的正确率,提高物理学习效率,因此也更要注重学生审题意识和审题能力的培养了.
2 强化审题训练,注重方法指导
学生审题能力的培养不是一朝一夕的事.审题能力实际体现学生的综合能力,包括阅读、理解、分析、综合等多种能力,也涉及严肃认真、全面细致的态度等非智力因素,这需要在课堂上和在实际教学中反复训练和指导,让学生形成认真审题的习惯,最终成为学生终身受用的能力.
2.1 审题要指导学生咬文嚼字
一道物理题目一般包括三种信息,即条件的信息、目标的信息和运算的信息.而这些信息有的是显性的,一眼就能看出来,有些是隐性的,它隐含在文字的字里行间,需要我们反复品读和挖掘.
2.1.1 抓住关键词语,正确理解题意
物理题目的叙述中,总有一些关键词语,或是一些限制性语言,或是对题目涉及的物理变化方向的描述,对变化过程的界定等等.如“光滑”、“刚好”、“匀速”、“绝热”、“缓慢”、“平衡”等,这些关键词语隐含着实质性的物理现象、模型和过程,是我们解题的重要信息.比如“刚好、恰好”这些字眼往往涉及临界问题;“匀速、静止、缓慢”往往告诉我们物体所处的状态;“光滑、不计质量”给出了一些理想化的模型;“最大、最小”往往与求极值相联系等.如果我们对这些信息视而不见,轻者导致审题走样,重则瞎子点灯白费蜡,枉做无用功.
2.1.2 由表及里,挖掘隐含条件
物理试题的题设条件大都属于“千呼万唤始出来,犹抱琵琶半遮面”的类型.例如“一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程.设气体分子的势能可忽略”这句话的内涵和所蕴藏的信息需要我们反复挖掘:一定质量的气体、绝热膨胀、气体分子的势能可忽略是关键信息.进一步深挖又可获悉:一定质量的气体由于其分子的势能可忽略,这应是理想气体,可用理想气体状态方程求解,其内能的变化宏观上仅由温度来表征;绝热表明系统与外界无热交换,即Q=0;膨胀指体积变大,即系统对外界做功,W<0.这样我们就不难得出结论:气体内能减少,温度降低,分子平均动能减小,气体压强减小.
例1 (2011年全国卷Ⅰ)装甲车和战舰 采用多层钢板比采用同样质量的单层钢板更能抵御穿甲弹的射击.通过对以下简化模型的计算可以粗略说明其原因.质量为2m、厚度为2d的钢板静止在水平光滑桌面上.质量为m的子弹以某一速度垂直射向该钢板,刚好能将钢板射穿.现把钢板分成厚度均为d、质量均为m的相同两块,间隔一段距离水平放置,如图所示.若子弹以相同的速度垂直射向第一块钢板,穿出后再射向第二块钢板,求子弹射入第二块钢板的深度.设子弹在钢板中受到的阻力为恒力,且两块钢板不会发生碰撞不计重力影响.
解析 题目中“光滑桌面、不计重力影响”,隐含着子弹和钢板组成的系统动量守恒.即可应用动量守恒定律求解.
“刚好能将钢板射穿”,隐含着子弹与钢板的相对位移为2d,此时子弹与钢板恰好有共同的速度.
子弹在钢板中受到的阻力为恒力,又由于阻力与相对位移的乘积等于机械能的减少量,因此它隐含着机械能的损失与子弹射入钢板深度有定量关系,这就将前一种情况与后一种建立了内在的联系.
2.1.3 排除干扰因素,捕获有效信息
高考命题专家在命制试题时,往往在题目中设置一些干扰信息和陷阱,诱使考生上当.这就要求我们要在审题中,能从众多数据、信息中筛选出有用的信息来.
例2 一个运动员在百米赛跑中,50 m处的速度是6 m/s,16 s末到达终点时的速度为7.5 m/s,则整个赛跑过程中他的平均速度的大小是多少?
解析 该题中干扰的因素是50 m处的速度和到达终点时的速度.只要我们明确全程的平均速度等于总位移比上总时间,就能排除干扰,找出有用信息.
2.2 解读图像要做到点、线、面结合、图文结合
物理图象是数与形结合的产物,是具体与抽象相结合的体现,它能够直观、形象、简洁、生动地展现两个物理量之间的关系,清楚地表达物理过程和物理规律.因此,在高考中往往利用图像来检查学生对所学过的物理规律理解和应用的熟练程度.这就要求我们要能从题目所给的图像中获取有效信息.
例3 利用传感器和计算机可以测量快速变化的力的瞬时值,如图7所示是用这种方法获得的弹性细绳中拉力F随时间t变化的图线.实验时,把小球举到悬点O处,然后放手让小球自由落下,由图线所提供的信息可以判断 A.绳子的自然长度为gt212
B.t2时刻小球的速度最大
C.t1时刻小球处在最低点
D.t1时刻到t2时刻小球的速度先增大后减小
解析 本题由F—t图线可知自由下落时间为t1,此时小球下落的高度恰好为绳子的原长,由自由落体运动的位移公式可得绳子的自然长度为gt212,故A正确;t2时刻力最大,表明小球此时到达最低点,速度为零,故B、C均错误;在“t1时刻到t2时刻”间小球所受的合外力先向下后向上,故加速度先向下后向上,而速度始终向下,所以小球的速度先增大后减小,故D正确.本题关键是要读懂F—t图象.
例4 图4是科学史上一张著名的实验照片,显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹.云室旋转在匀强磁场中,磁场方向垂直照片向里.云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用.分析此径迹可知粒子
A.带正电,由下往上运动
B.带正电,由上往下运动
C.带负电,由上往下运动
D.带负电,由下往上运动
解析 由图像所获取的信息是:在金属板上方带电粒子径迹的曲率半径小,下方的曲率半径大,根据带电粒子在匀强磁场规律可得其曲率半径与其速率成正比.金属板对带电粒子具有阻碍作用,粒子的动能要减少,故可判断带电粒子是从下往上运动,再根据粒子径迹弯曲的方向和左手定则,即可判断粒子带正电,故选A.
2.3 要指导学生有效进行信息处理和信息转换
信息题、应用题一直是高考的重头戏,这类题具有情景新(内容一般课本上没有)、题干较长、表述抽象、干扰因素多等特点,主要考查学生获取信息、根据问题建立物理模型、解决问题的物理规律和方法的能力.这是对学生审题能力和心理素质的最大挑战.这就要求学生要耐心阅题,找清前因后果,从题设中获取有用信息,转换成熟悉的物理模型,形成解题思路.这也要求我们教师要安排一定题量的专项训练,使学生熟悉题型,树立信心.
2.3.1 通过审题,明确知识范围
在明白试题已知条件和要求的情况下,我们要进一步确定试题所考查的知识范围.看它是属于力学部分还是电磁学部分?是力学中的牛顿运动定律还是机械能守恒应用等?然后对症下药.
例5 在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡,由烧热的针接触其上一点,蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示,而甲、乙、丙三种固体在熔解过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示.要我们判断甲、乙、丙三种固体是何种材料.
解析 本题由丁图可以判断甲、丙为晶体、乙为非晶体,这应属于热学部分,又由甲、乙、丙三图可知,甲、乙它们在热传导方面是各向同性,丙为各向异性.故甲为多晶体、乙为非晶体、丙为单晶体.
2.3.2 审题的过程应是模型建构的过程
物理学中有很多的物理模型,有如质点、点电荷、轻杆、光滑斜面、单摆等理想化实体模型,有匀速直线运动、匀变速直线运动、平抛运动、简谐运动、碰撞等运动模型等等,他们大都与特殊的处理方法和物理规律相对应,这就要求我们审题时要细加体会.
例6 原地起跳时,先屈腿下蹲,然后突然蹬地,从开始蹬地到离地是加速过程(视为匀加速),加速过程中重心上升的距离为“加速距离”.离地后重心继续上升,在此过程中重心上升的最大距离称为“竖直高度”.某同学身高1.8 m,质量80 kg,在某一次运动会上,他参加跳高比赛时“加速距离”为0.5 m,起跳后身体横着越过(背越式)2.15 m高的横杆,试估算人的起跳速度v和起跳过程中地面对人的平均作用力.(g取10 m/s2)
解析 本题可以把跳高过程分为起跳和腾空两个阶段.把该同学看成质量集中于重心的质点,把起跳过程等效成匀加速直线运动,腾空过程看成竖直上抛运动模型.这样起跳过程就可以应用牛顿第二定律和运动学公式求解;腾空过程就可以应用竖直上抛运动知识求解.该题的关键就是运动模型的建构.实际问题模型化是高中阶段处理物理问题的基本思路和方法.当我们遇到实际的运动问题时,要建立我们高中阶段学习过的熟知的物理模型,如匀变速直线运动模型、类平抛运动模型等,运用相应的物理规律来处理.
例7 一个木块放在固定的粗糙斜面上,今对木块施一个既与斜面底边平行又与斜面平行的推力F,木块处于静止状态.试确定木块所受的摩擦力方向.
分析 初学者遇到本题时,往往在头脑中形成不了具 体的物理情景,也就确定不了木块运动趋势的方向.为此,可引导学生利用手边的物理课本和橡皮模拟题目的图景,并沿着图示的方向施力缓慢推动橡皮,看它在斜面上的运动方向,反复体会,进而确定它的运动趋势的方向,再确定静摩擦力的方向.
总之,培养审题能力的核心是培养学生良好的思维习惯和分析问题的方法.尤其是当前,高考强调以能力测试为主导,试题以能力立意,反映相关科目的主干,取材广泛新颖,涉及科技前沿和社会热点,联系社会、生产、生活、科技等实际问题,考查学生所学相关课程基础知识,基本技能的掌握程度和综合运用所学知识分析、解决问题的能力.这无疑对学生审题能力提出了更高的要求.因此在平时的教学中,加强物理审题训练和指导,提高学生审题能力不仅是应试的需要,也是提高学生物理学习品质的需要,更是素质教育的重要组成部分.培养学生的审题能力,物理教师任重而道远.
如何培养和提高学生审题能力,是摆在我们物理教育工作者面前的永恒课题.根据笔者多年的教学经验,谈谈自己的一些体会.
1 增强审题意识,克服浮躁心理
俗话说:心急吃不了热豆腐.做什么事情,都不能急于求成,欲速则不达.不论时间有多紧,都要把题目看清楚,要弄清题目已经告诉我什么,又需要我去做什么,从题目本身去获取“怎样解这道题”的逻辑起点、推理目标以及沟通起点与目标之间联系的更多信息,这样才能确定从何处下手、向何方前进的信息与启示.越是时间紧,越要沉住气,仔细审题,理清思路,才能让自己少走弯路.尤其是当今江苏高考的模式下,语数外挤占了学生几乎所有的空余时间,物理学习时间得不到有效保证的条件下,更要注重解题的正确率,提高物理学习效率,因此也更要注重学生审题意识和审题能力的培养了.
2 强化审题训练,注重方法指导
学生审题能力的培养不是一朝一夕的事.审题能力实际体现学生的综合能力,包括阅读、理解、分析、综合等多种能力,也涉及严肃认真、全面细致的态度等非智力因素,这需要在课堂上和在实际教学中反复训练和指导,让学生形成认真审题的习惯,最终成为学生终身受用的能力.
2.1 审题要指导学生咬文嚼字
一道物理题目一般包括三种信息,即条件的信息、目标的信息和运算的信息.而这些信息有的是显性的,一眼就能看出来,有些是隐性的,它隐含在文字的字里行间,需要我们反复品读和挖掘.
2.1.1 抓住关键词语,正确理解题意
物理题目的叙述中,总有一些关键词语,或是一些限制性语言,或是对题目涉及的物理变化方向的描述,对变化过程的界定等等.如“光滑”、“刚好”、“匀速”、“绝热”、“缓慢”、“平衡”等,这些关键词语隐含着实质性的物理现象、模型和过程,是我们解题的重要信息.比如“刚好、恰好”这些字眼往往涉及临界问题;“匀速、静止、缓慢”往往告诉我们物体所处的状态;“光滑、不计质量”给出了一些理想化的模型;“最大、最小”往往与求极值相联系等.如果我们对这些信息视而不见,轻者导致审题走样,重则瞎子点灯白费蜡,枉做无用功.
2.1.2 由表及里,挖掘隐含条件
物理试题的题设条件大都属于“千呼万唤始出来,犹抱琵琶半遮面”的类型.例如“一定质量的气体经历一缓慢的绝热膨胀过程.设气体分子的势能可忽略”这句话的内涵和所蕴藏的信息需要我们反复挖掘:一定质量的气体、绝热膨胀、气体分子的势能可忽略是关键信息.进一步深挖又可获悉:一定质量的气体由于其分子的势能可忽略,这应是理想气体,可用理想气体状态方程求解,其内能的变化宏观上仅由温度来表征;绝热表明系统与外界无热交换,即Q=0;膨胀指体积变大,即系统对外界做功,W<0.这样我们就不难得出结论:气体内能减少,温度降低,分子平均动能减小,气体压强减小.
例1 (2011年全国卷Ⅰ)装甲车和战舰 采用多层钢板比采用同样质量的单层钢板更能抵御穿甲弹的射击.通过对以下简化模型的计算可以粗略说明其原因.质量为2m、厚度为2d的钢板静止在水平光滑桌面上.质量为m的子弹以某一速度垂直射向该钢板,刚好能将钢板射穿.现把钢板分成厚度均为d、质量均为m的相同两块,间隔一段距离水平放置,如图所示.若子弹以相同的速度垂直射向第一块钢板,穿出后再射向第二块钢板,求子弹射入第二块钢板的深度.设子弹在钢板中受到的阻力为恒力,且两块钢板不会发生碰撞不计重力影响.
解析 题目中“光滑桌面、不计重力影响”,隐含着子弹和钢板组成的系统动量守恒.即可应用动量守恒定律求解.
“刚好能将钢板射穿”,隐含着子弹与钢板的相对位移为2d,此时子弹与钢板恰好有共同的速度.
子弹在钢板中受到的阻力为恒力,又由于阻力与相对位移的乘积等于机械能的减少量,因此它隐含着机械能的损失与子弹射入钢板深度有定量关系,这就将前一种情况与后一种建立了内在的联系.
2.1.3 排除干扰因素,捕获有效信息
高考命题专家在命制试题时,往往在题目中设置一些干扰信息和陷阱,诱使考生上当.这就要求我们要在审题中,能从众多数据、信息中筛选出有用的信息来.
例2 一个运动员在百米赛跑中,50 m处的速度是6 m/s,16 s末到达终点时的速度为7.5 m/s,则整个赛跑过程中他的平均速度的大小是多少?
解析 该题中干扰的因素是50 m处的速度和到达终点时的速度.只要我们明确全程的平均速度等于总位移比上总时间,就能排除干扰,找出有用信息.
2.2 解读图像要做到点、线、面结合、图文结合
物理图象是数与形结合的产物,是具体与抽象相结合的体现,它能够直观、形象、简洁、生动地展现两个物理量之间的关系,清楚地表达物理过程和物理规律.因此,在高考中往往利用图像来检查学生对所学过的物理规律理解和应用的熟练程度.这就要求我们要能从题目所给的图像中获取有效信息.
例3 利用传感器和计算机可以测量快速变化的力的瞬时值,如图7所示是用这种方法获得的弹性细绳中拉力F随时间t变化的图线.实验时,把小球举到悬点O处,然后放手让小球自由落下,由图线所提供的信息可以判断 A.绳子的自然长度为gt212
B.t2时刻小球的速度最大
C.t1时刻小球处在最低点
D.t1时刻到t2时刻小球的速度先增大后减小
解析 本题由F—t图线可知自由下落时间为t1,此时小球下落的高度恰好为绳子的原长,由自由落体运动的位移公式可得绳子的自然长度为gt212,故A正确;t2时刻力最大,表明小球此时到达最低点,速度为零,故B、C均错误;在“t1时刻到t2时刻”间小球所受的合外力先向下后向上,故加速度先向下后向上,而速度始终向下,所以小球的速度先增大后减小,故D正确.本题关键是要读懂F—t图象.
例4 图4是科学史上一张著名的实验照片,显示一个带电粒子在云室中穿过某种金属板运动的径迹.云室旋转在匀强磁场中,磁场方向垂直照片向里.云室中横放的金属板对粒子的运动起阻碍作用.分析此径迹可知粒子
A.带正电,由下往上运动
B.带正电,由上往下运动
C.带负电,由上往下运动
D.带负电,由下往上运动
解析 由图像所获取的信息是:在金属板上方带电粒子径迹的曲率半径小,下方的曲率半径大,根据带电粒子在匀强磁场规律可得其曲率半径与其速率成正比.金属板对带电粒子具有阻碍作用,粒子的动能要减少,故可判断带电粒子是从下往上运动,再根据粒子径迹弯曲的方向和左手定则,即可判断粒子带正电,故选A.
2.3 要指导学生有效进行信息处理和信息转换
信息题、应用题一直是高考的重头戏,这类题具有情景新(内容一般课本上没有)、题干较长、表述抽象、干扰因素多等特点,主要考查学生获取信息、根据问题建立物理模型、解决问题的物理规律和方法的能力.这是对学生审题能力和心理素质的最大挑战.这就要求学生要耐心阅题,找清前因后果,从题设中获取有用信息,转换成熟悉的物理模型,形成解题思路.这也要求我们教师要安排一定题量的专项训练,使学生熟悉题型,树立信心.
2.3.1 通过审题,明确知识范围
在明白试题已知条件和要求的情况下,我们要进一步确定试题所考查的知识范围.看它是属于力学部分还是电磁学部分?是力学中的牛顿运动定律还是机械能守恒应用等?然后对症下药.
例5 在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡,由烧热的针接触其上一点,蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示,而甲、乙、丙三种固体在熔解过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示.要我们判断甲、乙、丙三种固体是何种材料.
解析 本题由丁图可以判断甲、丙为晶体、乙为非晶体,这应属于热学部分,又由甲、乙、丙三图可知,甲、乙它们在热传导方面是各向同性,丙为各向异性.故甲为多晶体、乙为非晶体、丙为单晶体.
2.3.2 审题的过程应是模型建构的过程
物理学中有很多的物理模型,有如质点、点电荷、轻杆、光滑斜面、单摆等理想化实体模型,有匀速直线运动、匀变速直线运动、平抛运动、简谐运动、碰撞等运动模型等等,他们大都与特殊的处理方法和物理规律相对应,这就要求我们审题时要细加体会.
例6 原地起跳时,先屈腿下蹲,然后突然蹬地,从开始蹬地到离地是加速过程(视为匀加速),加速过程中重心上升的距离为“加速距离”.离地后重心继续上升,在此过程中重心上升的最大距离称为“竖直高度”.某同学身高1.8 m,质量80 kg,在某一次运动会上,他参加跳高比赛时“加速距离”为0.5 m,起跳后身体横着越过(背越式)2.15 m高的横杆,试估算人的起跳速度v和起跳过程中地面对人的平均作用力.(g取10 m/s2)
解析 本题可以把跳高过程分为起跳和腾空两个阶段.把该同学看成质量集中于重心的质点,把起跳过程等效成匀加速直线运动,腾空过程看成竖直上抛运动模型.这样起跳过程就可以应用牛顿第二定律和运动学公式求解;腾空过程就可以应用竖直上抛运动知识求解.该题的关键就是运动模型的建构.实际问题模型化是高中阶段处理物理问题的基本思路和方法.当我们遇到实际的运动问题时,要建立我们高中阶段学习过的熟知的物理模型,如匀变速直线运动模型、类平抛运动模型等,运用相应的物理规律来处理.
例7 一个木块放在固定的粗糙斜面上,今对木块施一个既与斜面底边平行又与斜面平行的推力F,木块处于静止状态.试确定木块所受的摩擦力方向.
分析 初学者遇到本题时,往往在头脑中形成不了具 体的物理情景,也就确定不了木块运动趋势的方向.为此,可引导学生利用手边的物理课本和橡皮模拟题目的图景,并沿着图示的方向施力缓慢推动橡皮,看它在斜面上的运动方向,反复体会,进而确定它的运动趋势的方向,再确定静摩擦力的方向.
总之,培养审题能力的核心是培养学生良好的思维习惯和分析问题的方法.尤其是当前,高考强调以能力测试为主导,试题以能力立意,反映相关科目的主干,取材广泛新颖,涉及科技前沿和社会热点,联系社会、生产、生活、科技等实际问题,考查学生所学相关课程基础知识,基本技能的掌握程度和综合运用所学知识分析、解决问题的能力.这无疑对学生审题能力提出了更高的要求.因此在平时的教学中,加强物理审题训练和指导,提高学生审题能力不仅是应试的需要,也是提高学生物理学习品质的需要,更是素质教育的重要组成部分.培养学生的审题能力,物理教师任重而道远.