高中物理教學過程思維方法的滲透與訓練

康勝

物理學習不可缺失物理思維，學生在高中物理學習過程中如何培養思維呢？本文就新授課與習題課兩種課型中思維方法的滲透進行簡單的分析，望能有助于教學實踐.

一、新授課學生物理思維的培養

1.找初、高中思維差異

學生進入高中后，學習思維習慣還停留在初中.就物理學習而言：習慣了形象思維，不習慣抽象思維；習慣背，不習慣邏輯推理；習慣于模仿，不習慣于獨立思考；從而讓學生形成物理難學的觀念.

例如，"摩擦力"這個知識內容，初高中教材對學生的思維要求就很不一樣，初中教材只在摩擦力這節把靜摩擦力安排在"讀一讀"，只要求初步了解，而高中則要求深入理解，作定性、定量研究，教材的抽象性和概括性大大加強.

因此，高中學習靜摩擦力內容時，學生因為初中學習形成的思維定勢會認為受靜摩擦力的物體一定是靜止的，導致學習困難，學習物理興趣下降.

2.學生的學情分析

學生是教學的主體，教學必須從學生的認知結構和發展需求出發，分析學生學習這部分內容前掌握了哪些知識，通過什么方式獲知的，達到怎樣的認知水平，思考這節課的內容有哪些對學生有難度，便于設計問題滿足學生認知發展的需要.

例如，靜摩擦力這個概念的教學，我們要調查初中學過哪些靜摩擦力知識，掌握到什么水平以及獲取這些知識的途徑，在此基礎上根據高中物理教材和學生狀況分析、研究靜摩擦力教學難點，設置合理的教學層次、實施適當的教學方法，在教學中，努力創造條件，建立鮮明的物理例題情景，引導學生經過自己對生活的充分觀察、比較、分析、歸納等思維過程，從直觀的感知進入到抽象的深層理解，把靜摩擦力準確、鮮明、深刻地納入自己的認知結構中，理解透靜摩擦力的概念和規律.

3.注重情境的創設

教學離不開情境的創設，應該結合教學內容和學生認知發展的需要設置教學情境，驅動學生的認知發展，建立完整的知識體系，幫助學生養成良好的學習習慣，提升高中物理思維能力.

例如，靜摩擦力的教學，筆者設置了如下幾個情境，幫助學生理順思維靜摩擦力的受力條件，其方向相對運動趨勢相反.

（1）運動物體受靜摩擦力

課堂上，我設計了一個情境，我用手握住一個玻璃杯在教室中走動，玻璃杯受到阻礙其下落的作用力還是不是靜摩擦力？

學生分析：玻璃杯是運動的，但是手和玻璃杯相對靜止，手和玻璃杯間的摩擦力屬于靜摩檫力.

（2）靜摩擦力的方向可以和運動方向相同

例1人走路時腳受到的摩擦力是靜摩檫力還是滑動摩檫力？摩擦力方向向前還是向后？

理論分析：當人在走路時，腳與地面接觸的瞬間腳與地面是相對靜止的，所以腳受到的是靜摩擦力，由于此時腳有向后運動的趨勢，而靜摩擦力的方向和相對運動趨勢的方向相反，所以人走路時，腳受到的靜摩擦力的方向向前.

例2如圖所示，皮帶運輸機將物體勻速地送往高處，下列結論正確的是（ ）.

A. 物體受到與運動方向相反的摩擦力作用

B.物體受到與運動方向相同的摩擦力作用

C.若物體和傳送帶都靜止，物體受到的摩擦力將消失

D.若勻速向下傳送貨物，物體所受的摩擦力沿皮帶向下

分析物體與傳送帶如果打滑，物體就不能被送往高處.物體與傳送帶相對靜止，所以物體受到的是靜摩擦力，不管物體被送往高處，還是向下傳送貨物物體和傳送帶都靜止，物體在傾斜的傳送帶上有沿皮帶向下運動的趨勢，所以物體受到靜摩擦力的方向沿皮帶向上.故本題選B.

如此設計，順利并成功的完成靜摩擦力的教學任務，使學生很好的掌握靜摩擦力基礎知識，培養學生物理思維能力，盡量避免似懂非懂"燒夾生飯"，為以后的學習打下良好的基礎.

二、習題課培養學生的物理思維

習題課是高中物理重要的課型，設計和選擇習題時，必須注重學生的思維發展需求，通過問題的解決引導學生實現知識、能力和情感的提升.

1.注重原始物理問題的分析

近幾年高考注重原始物理問題的考查，要求學生能夠把課堂上所學的物理知識應用到分析生活中實際的問題過程中，這個過程中實現思維的發展，活化物理思維.

例3一只皮球豎直向上拋出，皮球運動時受到空氣阻力的大小與速度的大小成正比.下列描繪將皮球在上升過程中加速度大小a與時間t關系的圖象，可能正確的是 （ ）.

解析皮球向上運動所受重力與空氣阻力方向都向下，根據牛頓第二定律得a=g+kvm，可以看出隨著速度的減小，皮球的加速度將減小，但最后不等于0.加速度越小，速度減小得越慢，答案C.

點評學生解決這個問題時，需要用到豎直上拋模型和牛頓第二定律，需要通過受力分析才能解決問題，同時對圖[JP3]像問題（圖象中如何反映運動參量）的分析能力也得到了提升.[JP]

例4如圖2所示，一夾子夾住木塊，在力 F 作用下向上提升.夾子和木塊的質量分別為m、M，夾子與木塊兩側間的最大靜摩擦力均為f.若木塊不滑動，求力F的最大值.

解析對整體：力F產生的最大加速度最大有Fm-（M+m）g=mam；

隔離木塊： 2f-Mg=Mam

解得 Fm=2f（m+M）M

點評一個生活中常見的工具，將受力分析、整體法和隔離法、牛頓第二定律和摩擦力及其臨界問題都考查到，學生能夠在問題解決過程中感知物理學習的價值，提升物理學習正情感.

2.注重變式訓練

課堂上例題做完，學生的物理思維才剛剛形成，這不是本課學習任務的結束，應該及時地予以變式訓練，這樣做不

僅可以強化對知識的理解，還能深化解題思路，沉淀解題方法，培養學生的創新能力，提高學生思維的水平與品質，將例題的示范作用發揮到極致.實踐經驗表明，同一知識可以考查它的不同認知層次，同一個情境也可以用來考查不同的知識和規律，變式訓練有利于加強對概念和性質的理解與把握.endprint

如圖3所示的情境，就可以在多個物理問題研究中進行設問和變式訓練，以此實現學生思維能力的有序提升.

例5傾角為θ的粗糙斜面放置一質量為m的木塊，已知木塊靜止，求木塊受到的摩擦力.

拓展如果給物塊加一個水平向左的力，而木塊仍保持靜止，則這個力大小應滿足什么條件.

[BP（]3.注重思維的跨度性

除了新授課教學外，我們的問題設置應該站在物理學科的角度進行設置，應具有一定的綜合性，讓學生在一個問題的思考中跨越到多個模塊，提高思維的發散度.

例6如圖所示的空間分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個區域，各邊界面相互平行，Ⅰ區域存在勻強電場，電場強度E=1.0×104V/m，方向垂直邊界面向

右.Ⅱ、Ⅲ區域存在勻強磁場，磁場的方向分別為垂直紙面向外和垂直紙面向里，磁感應強度分別為B1=2.0T、B2=2.0T.三個區域寬度分別為d1=5.0m、d2=d3=6.25m，一質量m=1.0×10-8kg、電荷量q=1.6×10-6C的粒子從O點由靜止釋放，粒子的重力忽略不計.求：

（1）粒子離開Ⅰ區域時的速度大小v；

（2）粒子在Ⅱ區域內運動時間t；

（3）粒子離開Ⅲ區域時速度與邊界面的夾角α.

解析

（1）粒子在電場中做勻加速直線運動，由動能定理得 qEd1=12mv2

解得 v=4.0×103m/s

（2）粒子在磁場B中做勻速圓周運動，則qvB1=mv2r，解得：r=mvqB=1B2mELq=12.5 m，

由幾何關系易知，粒子在Ⅱ區內運動過程對應的圓心角為30°，即粒子運動了1/12周，故時間t=112T=πm6qB≈0.16 s.

（3）粒子進入Ⅲ后仍做圓周運動，且與Ⅱ區中圓周運動滿足圖示關系，

設在Ⅲ區內軌道半徑為R，有關位置點為P、Q、M，則

MQ=R/2PO′= R/2

MQ+PO′=（3+3）d1=3+32r

解得R=3r

B2=233T≈1.15T[BP）]

總之，高中物理教學必須注重學生的思維發展和能力提升，無論是新授課還是習題課都應該從學生的發展需求出發，進行各個環節的科學設置，確保三維教學目標的達成.endprint

如圖3所示的情境，就可以在多個物理問題研究中進行設問和變式訓練，以此實現學生思維能力的有序提升.

例5傾角為θ的粗糙斜面放置一質量為m的木塊，已知木塊靜止，求木塊受到的摩擦力.

拓展如果給物塊加一個水平向左的力，而木塊仍保持靜止，則這個力大小應滿足什么條件.

[BP（]3.注重思維的跨度性

除了新授課教學外，我們的問題設置應該站在物理學科的角度進行設置，應具有一定的綜合性，讓學生在一個問題的思考中跨越到多個模塊，提高思維的發散度.

例6如圖所示的空間分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個區域，各邊界面相互平行，Ⅰ區域存在勻強電場，電場強度E=1.0×104V/m，方向垂直邊界面向

右.Ⅱ、Ⅲ區域存在勻強磁場，磁場的方向分別為垂直紙面向外和垂直紙面向里，磁感應強度分別為B1=2.0T、B2=2.0T.三個區域寬度分別為d1=5.0m、d2=d3=6.25m，一質量m=1.0×10-8kg、電荷量q=1.6×10-6C的粒子從O點由靜止釋放，粒子的重力忽略不計.求：

（1）粒子離開Ⅰ區域時的速度大小v；

（2）粒子在Ⅱ區域內運動時間t；

（3）粒子離開Ⅲ區域時速度與邊界面的夾角α.

解析

（1）粒子在電場中做勻加速直線運動，由動能定理得 qEd1=12mv2

解得 v=4.0×103m/s

（2）粒子在磁場B中做勻速圓周運動，則qvB1=mv2r，解得：r=mvqB=1B2mELq=12.5 m，

由幾何關系易知，粒子在Ⅱ區內運動過程對應的圓心角為30°，即粒子運動了1/12周，故時間t=112T=πm6qB≈0.16 s.

（3）粒子進入Ⅲ后仍做圓周運動，且與Ⅱ區中圓周運動滿足圖示關系，

設在Ⅲ區內軌道半徑為R，有關位置點為P、Q、M，則

MQ=R/2PO′= R/2

MQ+PO′=（3+3）d1=3+32r

解得R=3r

B2=233T≈1.15T[BP）]

總之，高中物理教學必須注重學生的思維發展和能力提升，無論是新授課還是習題課都應該從學生的發展需求出發，進行各個環節的科學設置，確保三維教學目標的達成.endprint

如圖3所示的情境，就可以在多個物理問題研究中進行設問和變式訓練，以此實現學生思維能力的有序提升.

例5傾角為θ的粗糙斜面放置一質量為m的木塊，已知木塊靜止，求木塊受到的摩擦力.

拓展如果給物塊加一個水平向左的力，而木塊仍保持靜止，則這個力大小應滿足什么條件.

[BP（]3.注重思維的跨度性

除了新授課教學外，我們的問題設置應該站在物理學科的角度進行設置，應具有一定的綜合性，讓學生在一個問題的思考中跨越到多個模塊，提高思維的發散度.

例6如圖所示的空間分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個區域，各邊界面相互平行，Ⅰ區域存在勻強電場，電場強度E=1.0×104V/m，方向垂直邊界面向

右.Ⅱ、Ⅲ區域存在勻強磁場，磁場的方向分別為垂直紙面向外和垂直紙面向里，磁感應強度分別為B1=2.0T、B2=2.0T.三個區域寬度分別為d1=5.0m、d2=d3=6.25m，一質量m=1.0×10-8kg、電荷量q=1.6×10-6C的粒子從O點由靜止釋放，粒子的重力忽略不計.求：

（1）粒子離開Ⅰ區域時的速度大小v；

（2）粒子在Ⅱ區域內運動時間t；

（3）粒子離開Ⅲ區域時速度與邊界面的夾角α.

解析

（1）粒子在電場中做勻加速直線運動，由動能定理得 qEd1=12mv2

解得 v=4.0×103m/s

（2）粒子在磁場B中做勻速圓周運動，則qvB1=mv2r，解得：r=mvqB=1B2mELq=12.5 m，

由幾何關系易知，粒子在Ⅱ區內運動過程對應的圓心角為30°，即粒子運動了1/12周，故時間t=112T=πm6qB≈0.16 s.

（3）粒子進入Ⅲ后仍做圓周運動，且與Ⅱ區中圓周運動滿足圖示關系，

設在Ⅲ區內軌道半徑為R，有關位置點為P、Q、M，則

MQ=R/2PO′= R/2

MQ+PO′=（3+3）d1=3+32r

解得R=3r

B2=233T≈1.15T[BP）]

總之，高中物理教學必須注重學生的思維發展和能力提升，無論是新授課還是習題課都應該從學生的發展需求出發，進行各個環節的科學設置，確保三維教學目標的達成.endprint