運用情景圖提高習題教學的有效性
2012-04-29 00:00:00任芝
中學課程輔導·教師教育(上、下) 2012年2期
摘 要：習題教學始終貫穿于物理教學中，是物理教學最重要的組成部分，是概念、規律教學的延續和深化，是學生把知識內化的過程，是培養學生解決實際問題的能力的重要途徑。
關鍵詞：情景圖；提高；習題教學；有效性
中圖分類號：G424 文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2012）02-053-2
在當前的實際教學過程中，習題教學往往是這樣的模式：“方法概述＋應用舉例”，即：先用準確、概括的語言介紹某種方法的步驟，然后用具體的例子來說明它的具體應用，再用相似的練習題來鞏固它。這種做法的本質其實是“記住”和“套用”。其思維特點是“回憶”。而這種教學法的效果就是： “我上課能聽懂，自己做題就是不會做”；“我只能照著老師的例題去模仿，如果不給我看例題，我一點思路都沒有”……。這樣的現象反映了現階段高中學生學習物理存在的困難，更反應出在現在的習題教學模式的低效性，低效性最突出的表現就是學生不能獨立解決問題，尤其遇到題目不會分析，不能建立題目與物理概念、規律間的聯系，而其根本原因就是學生缺失“由具體思維向抽象思維的過渡”的能力。
為了在教學中解決這個費時低效的問題，我的主要做法是對于具體的物理問題引導學生的解決程序為：確定物理對象，建立物理情景，運用情景示意圖幫助理解題意，尋找變化規律，建立各物理量的聯系。邊審題、邊畫圖，并把條件和問題用字母符號注在圖上，使問題能在腦中形成完整的表象，不至于因忘記條件或問題而中斷解題過程的思維去重新審題，同時，情景示意圖能使解答問題所必須的條件同時呈現在視野內，圖象成為思維的載體，視圖凝思實際上是視覺思維參與了解解題的過程，再后建立模型關系，立式求解。
以下就舉幾例說明運動情景圖在習題教學中具體操作和作用。
一、運動情景圖在運動學中的應用
例1：如圖1，A是在高速公路上用超聲波測速儀測量車速的示意圖。測速儀發出并接收超聲波脈沖信號，根據發出和接收的信號間的時間差，測出被測物體的速度。圖中P1、P2是測速儀發出的超聲波信號，N1、N2分別是P1、P2由汽車反射回來的信號，設測速儀勻速掃描，P1、P2之間的時間間隔Δt =1.0 s，超聲波在空氣中傳播的速度v=340 m/s，若汽車是勻速行駛的，則根據圖3可知，汽車在接收到P1、P2兩個信號之間的時間內前進的距離是 m，汽車的速度是 m/s。
這道題是上海高考題，很多同學在看到題目時是一頭霧水，不知從哪兒入手，而通過畫出小車的運動情景圖，就很容易分析出A、B之間的距離以及小車通過A、B這段距離所用的時間，問題就很快迎刃而解。
圖2所示為兩個信號和車子的運動情景圖，汽車向左運動的過程中，在A位置收到信號1，在B位置收到信號2，由圖可求出AB之間的距離，又由圖B可知汽車在P1、n1的中間時刻收到信號1，在P2、n2的中間時刻收到信號2，所以它們之間的時間間隔就可以求出。
加強情景圖的教學，一方面在平時教學中，要重視教學中示意圖畫法的訓練。教會學生如何通過審題，畫示意圖，逐步消除思維障礙，另一方面也要讓學生在比較中發現利用情景圖解題帶來的便捷。
二、運動情景圖在動力學中的作用
例2：如圖3所示，平板車長L=6 m，質量M=10 kg，上表面距離水平地面高h=1.25 m，在水平面上向右做直線運動，A、B是其左右兩個端點。某時刻小車的速度v0=7.2 m/s，在此時刻對平板車施加一個方向水平左的恒力F=50 N，與此同時，將一個質量m=1 kg的小球輕放在平板車上的P點（小球可視為質點，放在P點時相對于地面的速度為零），PB=L/3，經過一段時間，小球脫離平板車落到地面。車與地面的動摩擦因數為0.2。其他摩擦均不計，取g=10 m/s2，求：
（1）小球從離開平板車開始至落到地面所用的時間。
（2）小球從輕放到平板車開始至離開平板車所用的時間。
（3）從小球輕放上平板車至落到地面瞬間，平板車的位移大小。
（4）從小球輕放上平板車至落到地面的過程中，摩擦力對平板車做的功。
本題的難點是小車的運動情況比較復雜，小車先向右做勻減速直線運動，再向左做勻加速直線運動，最后小球掉落后，摩擦力大小改變再向左勻加速直線運動，尤其小球的位移很難分析出來，如果只憑想象，很難確定第二次向左勻加速運動的位移，而通過分析畫出這個階段運動情景圖（如圖4所示）就很容易確定第一次和第二次的位移，從而解出題目。
在應用情景圖解題中還應該要注意：教師不得替代學生的思維過程，要指導學生如何畫圖、看圖，建立文字和圖象的聯系。養成讀圖釋義，審題畫圖的習慣，最終培養能從靜態圖中聯想到動態變化的過程，由動態圖中能看到瞬時的狀態的能力。不斷訓練學生的物理形象思維和抽象思維，建立正確物理模型，是提高學生解決實際問題能力的有效學習的策略。
三、運動情景圖在電磁學中的作用
例3：扭擺器是同步輻射裝置中的插入件，能使粒子的運動軌跡發生扭擺。其簡化模型如圖5，Ⅰ、Ⅱ兩處的條形勻強磁場區邊界豎直，相距為L，磁場方向相反且垂直紙面。一質量為m、電量為-q、重力不計的粒子，從靠近平行板電容器MN板處由靜止釋放，極板間電壓為U，粒子經電場加速后平行于紙面射入Ⅰ區，射入時速度與水平方向夾角θ=30°。
（1）當Ⅰ區寬度L1=L、磁感應強度大小B1=B0時，粒子從Ⅰ區右邊界射出時速度與水平方向夾角也為300，求B0及粒子在Ⅰ區運動的時間t0。
（2）若Ⅱ區寬度L2=L1=L、磁感應強度大小B2=B1=B0，求粒子在Ⅰ區的最高點與Ⅱ區的最低點之間的高度差h。
（3）若L2=L1=L、B1=B0，為使粒子能返回Ⅰ區，求B2應滿足的條件。
（4）若B1≠B2，L1≠L2，且已保證了粒子能從Ⅱ區右邊界射出。為使粒子從Ⅱ區右邊界射出的方向與從Ⅰ區左邊界射入的方向總相同，求B1、B2、L1、L2之間應滿足的關系式。
本題需要根據不同的題設條件畫出帶電粒子在磁場中的運動軌跡（運動情景圖），然后再求解。在平時的教學中，磁場部分的解題方法是：先根據題意畫出運動軌跡，確定圓心，再根據公式或幾何圖形確定半徑，再求解。
在解電磁學類型題目時，以上的解題步驟其實就隱含在畫運動情景圖的過程中，練習畫情景圖的過程其實就是鍛煉學生解題思維的過程，當學生能把圖準確畫出來時，這個題就解決了大半。所以在平時教學中要培養學生準確畫圖的能力，教會學生運用工具的能力，比如運用圓規、三角板的能力。
以上分析可以看出，正確畫出運動物體的運動情景圖，能夠簡化物理解題的分析過程，起到化繁為簡、畫龍點睛的作用，當然有效的習題教學方法還有很多。
總之，在新課程改革的舞臺上，每個老師都是導演也是演員，都要遵循新課程標準的要求，要敢于打破傳統的條條框框，充分發揮我們的創造力，就一定能找到更多有效、適合我們學生的方法，一定能讓學生在人生舞臺上舞得更加精彩。
