運動信息題的復習對策
2008-12-31 00:00:00劉偉
物理教學探討 2008年17期
摘要：本文就高考熱點題型——運動信息題的復習，提出在實際教學中應采取的有效對策。即掌握基本規律、模型，構筑知識體系；提升解讀信息能力，養成作圖習慣；教師示范和組織學生編制原創題，強化專項訓練。以落實學生解題能力的全面提高。
關鍵詞：運動信息題；物理模型；復習教學
中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A文章編號：1003-6148(2008)9(S)-0044-3
近三年，全國高考理科綜合試卷(浙江卷)第23題均有明顯的共同點：①聯系實際，貼近自然，生活氣息濃郁，學生面臨的都是喜聞樂見的情境；②以敘述的形式，給予學生豐富的信息，包含了干擾信息、“冗雜”信息；③主要集中考查勻速、勻變速直線運動的基本知識和規律的應用，分值介于15~16分；④對學生獲取信息，分析信息、提取信息的能力以及構建模型的能力，作圖能力尤其是創新能力的要求突出。(近三年考查情況見表1)
這部分知識是高中物理的核心內容和主干知識，在高考中的地位是舉足輕重的。然而，因學生學習時所遇到的習題通常都是以“質點”、“小車”、“小球”等為研究對象，做規則運動或發生常規變化。一旦遇到與實際聯系的題目就很不適應，缺乏從具體到抽象又到具體的思維能力，解答時往往漏洞百出，甚至于無從下手。實際的考試情況是，只要聯系了實際的問題，學生得分率就不能令人滿意。
那么，我們應該怎樣才能搞好這部分內容的復習呢?
對策1 掌握基本規律、基本模型和構筑知識網絡
質點的運動在《考試大綱》中有10個知識點，其中有6個知識點為Ⅱ類要求(包括位移和路程，勻速直線運動，速度，速率，位移公式s=v t，s-t圖像，v-t圖像，變速直線運動，平均速度，勻變速直線運動，加速度，公式v=v0+at，s=v0t+at2/2，v2-v02=2as，v-t圖像，平拋運動，勻速率圓周運動，線速度和角速度，周期，圓周運動的向心加速度a=v2/R等)，它要求學生理解所列知識的確切含義及與其它知識的聯系，能夠進行敘述和解釋，并能在實際問題中運用。尤其是勻變速直線運動的規律及v-t圖像，瞬時速度和加速度在實際問題中的應用更是高考考查的重點和難點。(知識結構見表2，規律等見表3)
學習物理的過程，是一個不斷建構認知結構，完善知識體系的過程。運動學知識作為力學中相對獨立的一個系統，包括概念、規律、方法、常規模型等很多知識組塊。教學中教師要有意識地指導學生把零散的知識要素形成點，連成線，結成面，進而發展為一個較為完善的知識網絡，并在以后的學習進程中，補充和完善為更寬泛、更嚴謹的知識體系。這些系統化，結構化了的知識有利于學生知識的傳輸、存貯和內化，也有利于知識信息的提取和運用，從而可以有效地幫助學生將知識轉化為分析和解決問題的能力。
與運動有關的信息題由于與實際生活有密切關系，因此題干對物理情景的描述往往比較詳盡具體。在復習教學中，教師要善于從思維方法角度入手，教會學生如何抓準關鍵詞，通過先慢后快地安排二次閱讀，劃去描述性的干擾文字來剔除干擾信息，捕捉解題所需的包括過程、數據等方面的顯性和隱性有效信息，從而把現實情境還原為熟悉的物理模型。
物理過程往往是復雜而抽象的。為了能夠幫助學生在頭腦中確立清晰的物理圖形，教師要明確要求學生養成作圖的習慣。對分析和論證的結果要繪出草圖(物理過程的示意圖，受力圖，軌跡圖等)，目的是展現研究對象受力及運動狀態和運動狀態變化的過程，達到看到圖就能夠把題目描述的基本情況完整反映出來的目的。
此外，教師要讓學生在解題中不斷積累有關的生活模型和反映高科技知識的物理模型，培養學生提取和遷移模型的能力等。這是一個循序漸進的過程，需要教師長期關注和留心指導，這對解決其他類型的問題也有普遍的指導意義。
對策3 編制原創同類題，進行針對性強化訓練
(1)教師示范創新，提高學生專項能力
聯系實際信息題的一個特點就是“起點高、落點低”。作為高考的第一道計算題，難度上來看是屬于中等題。學生接觸過一次，知道了題目構建的物理模型，就掃除了解題的主要困難，重復訓練的價值就不大了。為了能夠更有效地培養學生自主提取信息，建立模型，洞察本質的能力，教師應該利用好各類教學資源，編制原創題或通過條件、過程、結論的合理變換來整合成題。對學生進行有目的的專項強化訓練，從而達到提高學生分析解決此類題目的實踐能力。舉例如下。
原創題1 某浴室用的蓮花噴頭上分布著三層共19個噴孔，最外層的12個噴孔均勻地分布在一個圓周上，該圓的直徑為d=4cm。噴頭的表面為一個圓弧曲面，最外層的噴孔所在的切面與最高點的水平切面大致成角度α=20°(如圖1所示)。現讓噴頭平放在水平地面上且噴孔朝上，打開自來水閥門，正中間的噴孔噴出的水上升的最大高度約為90cm，試估算水噴出的初速度多大?最外層噴孔的出水在水平地面形成的圓的直徑為多少m? (sin40°=0．64，g=10m／s2)(結果保留兩位有效數字)
編制思想 取材于日常生活中常用的噴頭。針對學生抽取模型能力欠缺的實際，把兩個物理模型集中在一個題目中出現。
即正中間噴出的水做豎直上拋運動，最外層噴出的水做斜拋運動。
解析 以正中間噴孔噴出的水滴為研究對象，由豎直上拋規律
v2t-v02=-2gH，解得
v0=2gH
=2×10×0.9m/s
≈4.2m/s。
以最外層噴出的水為研究對象，認為噴頭噴出的水的初速度都是相等的。噴孔與豎直方向的夾角為α。設初速度在豎直方向上的分量為v01=v0cosα，水平方向上的分量為v02=v0sinα。
在豎直方向上運動的時間t為
t=2v01g
=2v0cosαg。
t內水平方向的射程為x，則
x=v02t
=v0sinα2v0cosαg
=v20sin2αg
=1.13m。
水在水平地面形成的圓直徑
D=2x+d=2.3m。
（2）鼓勵學生創新，落實能力的全面提高
由于背景、閱歷、思路、水平的不同，學生編制的題目，才真正是取材廣泛，形式各異，題境豐富的。在分析學生存在的主要問題后，老師可以組織并指導學生試著自己動手編制題目，這樣做可以讓他們站在更高的層面，去更好地把握題目的內涵，促使自己主動去琢磨如何去偽存真、去粗取精，獲取有價值的信息，還原成熟悉的模型。(如原創題2)
原創題2 據研究，人“一眨眼”的時間需要0．2s，在2006年北京時間9月9日晚8點，2006賽季F1大獎賽意大利站進入周六排位賽的爭奪。最終，邁凱輪車手萊科寧以0．002s的極微弱優勢超越法拉利車手舒馬赫獲得意大利大獎賽的勝利，這個時間僅僅是“一眨眼”的百分之一。若賽車長度為4 547mm，意大利站的賽道單圈長5．793km，選手們在完成總共12r后，取單圈最快成績來決定決賽的排位，萊科寧單圈最快成績為1min21s484ms，假設最快成績都是他們在勻速率行駛過程中創造的，如都以單圈最快成績計，當萊科寧跑完該圈后，舒馬赫還落后幾個賽車車身的長度?
(1s=1 000ms，結果保留一位有效數字)
編制思想 學生在題目來源一欄中說明本題是取材于每晚直播的《體育世界》，其中一條新聞就是《一眨眼時間有多長?》，通過上網查閱相關的數據資料整合而成。從質點做速率不變曲線運動的基本過程模型入手，定位于運動學中最基本也很重要的知識。題干中堆砌了許多有效和無效的信息，干擾性強，陳述生動，結構合理。
解析 舒馬赫單圈最快成績為81 486ms，在該圈中的平均速率v，
v=xt=5 79381 486m/ms
=0.071m/ms。
Δx=vΔt=0.071×2m
=0.142m。
令舒馬赫落后n個車身長
n=Δxl=1424 547
=0.03。
這些生動活潑的題目既可以供同學間互練，也可以給全班練習，甚至可以編入年級試題，署上名提供給學生統一測試用，從而激發學生編制原創題的積極性和主動性。當然在編制題目過程中，教師在科學性、邏輯性、嚴密性、針對性上要把好關，這樣既可以保證訓練的真實性、公正性和有效性，也可以更有說服力地去指導編題的學生，落實學生能力的提高。
總而言之，教師要幫助學生梳理基本規律、模型，構筑知識網絡，培養學生的作圖習慣，提高其解讀信息的能力。并通過教師自身和指導學生編制原創題，來提升學生解決運動信息題的能力，從而最終促使學生解題素養的全面提升。
(欄目編輯陳 潔)
