怎樣加深高中生對物理問題的理解程度

摘 要：問卷調查發現學生在對高中物理問題的深層理解上的問題主要表現為形象表征不夠全面和抽象表征顧此失彼。通過查閱相關資料和實踐檢驗發現物理問題圖像化和思維流程明確化對解決這個問題有較好的效果。

關鍵詞：高中生 物理問題 深層理解

中圖分類號：G633 文獻標識碼：A 文章編號：1673-9795（2013）09（c）-0133-01

通過對乳山一中2010級理科傾向學生進行的問卷調查發現，引起學生上課聽得懂，下課不會做題的原因中有18.399%是難以找到解決問題的切入點，不知道從哪入手，這反映了學生還未掌握深入理解物理問題的方法。學生通過綜合問題的條件和目標，來識別問題類型，進一步區分問題中的有關信息和無關信息[1]的能力還有待加強。在學生具體解決物理問題過程中表現為形象表征不夠全面和抽象表征顧此失彼。

物理問題的形象表征主要用于明確物理現象、準確再現研究對象與研究過程的時間與空間關系。通過將實際物理問題模型化，結合數學函數圖像進行分析整理、運算將物理問題進行數學表征以實現物理問題的形象化表征。包括受力分析、運動分析、立體圖分析、能量轉化分析、函數圖像分析。

該類技能出現問題的原因主要是由于物理問題的信息量有時較大，有時較隱蔽。學生的注意力往往只集中在他們熟悉的或者是期望出現的有典型特征的信息上，那些陌生的缺乏典型特征的信息很容易被忽視，這與學生的心理注意空間不足有很大關系。

物理問題的抽象表征技能主要用于明確已知條件與問題目標的邏輯關系，這種邏輯關系可以表述為“因為……所以……”或者“如果……那么……”該類問題通常發生在問題空間的初始狀態與目標狀態之間有較多的中間狀態時，由于此時所需要的邏輯關系會較多，運算長度也會較長，要實現正確的抽象表征需要先記住前一個運算結果再進行下一步推理運算，很容易造成認知負荷超載，導致顧此失彼。

通過查閱相關資料和實踐檢驗，下面兩種方法對解決形象表征不夠全面和抽象表征顧此失彼有較好的效果。

1 物理問題圖像化

要解決物理問題需要把問題中的物理情景表征為相應的物理模型，物理模型是一種理想化的模型，是物理現象中共同的本質特征構成的一個概念或體系。審題為的是把物理過程轉化為清晰的生動的物理情景，明確其空間與時間的關系，進而構建物理模型，把物理情景轉化為物理模型需要把物理問題中涉及到的物理量轉換成相關的圖像來尋找它們之間的關系。物理狀態的相互關聯構成了物理過程，這些狀態或過程可以用簡圖表示出來，畫簡圖是把物理過程轉化成轉化物理情景的一種常用方法。如果在畫簡圖的過程中把題目中的相關信息標注在圖上的話，對于降低短時記憶的負荷能起到很好的作用。

例1：把一個“U”形金屬導軌NMPQ固定在水平面內，導軌足夠長，MN、PQ兩導軌間的寬度L為0.50 m，把一根質量為m=0.50 kg的靜止的均勻金屬導體棒ab放置在在導軌上且接觸良好，與導軌圍成正方形abMP，該軌道所在平面的勻強磁場的磁感應強度大小可以調節，方向豎直向上。ab棒的電阻R為0.10，不考慮其他各部分的電阻。在開始時，磁感應強度B0的大小為0.50T。

（1）如果把磁感應強度B0的大小保持不變，從t=0開始計時，把一個水平向右的拉力施加在ab棒上，使它做勻加速直線運動。那么可以把拉力F的大小隨時間t變化關系表達為圖乙所示.求ab棒勻加速直線運動的加速度和ab棒和導軌之間的滑動摩擦力大小。

（2）如果磁感應強度的大小從t=0開始從B0開始以0.20 T/s的變化率均勻增加，那么ab棒經過多長時間能夠開始滑動？這時ab棒中通過的電流的大小和方向情況如何？（假設ab棒與導軌間的滑動摩擦力與它們間的最大靜摩擦力相等）[2]。

該題需要明確初狀態速度為零導致t=0時刻安培力為零，要維持勻加速直線運動需要F隨時間變化而變化。整個運動過程中的合外力不變是重要條件，但是對應不同的速度會有不同的F需要對整個運動過程畫出簡圖。

2 思維流程明確化

在分析的過程中，從問題的初始狀態向目標狀態推進的過程中。要經過一系列的中間狀態.這些中間狀態只有滿足一定的條件才能夠激活，通常的表述是“如果……那么……”；“如果”是激活需要的條件。“那么”是條件激活出的結果。當一個中間狀態激活的結果是另一個中間狀態的條件時，兩個中間狀態就會建立聯系，一個中間狀態的結果有時會激活多個新的中間狀態，這時問題的中間狀態較多，容易產生思路的混亂，需要有一個清晰的流程圖來明確各個中間狀態，梳理解題計劃。

例2：傳送帶在AB部分水平，BC部分為圓弧形，CD部分傾斜，BC與AB、CD恰好相切，如果把質量均為m的小貨箱逐個在A處放到傳送帶上，放置時貨箱的初速度為零，傳送帶把貨箱運送到與A的高度差為h的D處，傳送帶在穩定工作時保持速度不變，貨箱在CD段上的間距相等為L，把箱子在A處釋放后，貨箱在到達B之前已經達到傳送帶速度，已知在時間T內，傳送帶可以把N個小貨箱運送到D，該傳送帶由電動機帶動，傳送帶與傳動輪之間沒有發生相對滑動，忽略輪軸處的摩擦。求電動機帶動傳送帶正常工作時的平均輸出功率P[3]。

該題的分析過程如圖1所示。

該題的主要錯誤不在對木箱的運動狀態和受力狀態分析上，而是在中間狀態上。電動機輸出的功作為一個中間狀態應該激活木箱動能增加，木箱重力勢能增加，相對滑動摩擦生熱三個新的中間狀態，但由于新的中間狀態較多，容易顧此失彼，考慮不周，很多學生會遺漏相對滑動摩擦生熱的中間狀態。因而在分析較復雜問題的過程中，通過流程圖描繪問題的中間狀態是必要的。

參考文獻

[1]王和平，李廣州.化學問題解決的表征及其分析[J].教育實踐與研究，2003（12）：54-55.

[2]楊遠萍，高翔.電磁感應與力學綜合問題歸類解析[J].新高考（物理化學生物），2007（4）.

[3]吳大勇.2003年理綜高考壓軸題解析與思考[J].中學物理，2011，29（4）：34-35.