循序漸進法講授動力學的板塊模型

李小娟

【摘要】高中物理運動力學的板塊模型往往涉及多物體、多運動過程，邏輯推理能力要求高。本文講述采用循序漸進的教學原則，將上述的知識由容易到復雜、由簡到繁地向學習者教授，以便于學生掌握。

【關鍵詞】高中物理；板塊模型；循序漸進

瑞士心理學家皮亞杰認為，兒童從出生到成人的認識發展不是一個數量不斷增加的簡單累積過程，而是伴隨同化性的認知結構的不斷再構，使認知發展形式按幾個不變順序相繼出現的時期或階段。到了中學，已經是形式運算階段，抽象思維的能力得到了較快的發展，思維發展經歷由簡單到復雜，由低級到高級的發展過程。人們對客觀事物的認識，是由簡到繁，由低級到高級，由直觀到抽象的循序過程，人們對任何事物的認識都需要經過一定量的積累才能達到了解其本質。教育工作者在充分了解學習者認識規律的基礎上，為了讓他們更好地接受知識，需要在傳授知識的過程中采用科學合理的教學方法及教學模式。而循序漸進教學法是指教學內容、教學方法和運動負荷等的順序安排，由易到難，由簡到繁，逐步深化提高，使學生系統地掌握基礎知識、技術、技能和科學的鍛煉方法。高中物理運動學中的板塊模型一般涉及多物體多運動過程的分析和討論，是高中物理的重點和難點內容之一，也是高考命題的熱點。為了更好地讓學生認識板塊題型的內容和掌握解題方法，本文講述采用循序漸進法，合理選擇和設計內容：先分析單物體單運動過程，接著分析單物體多運動過程，再分析多物體單運動過程，最后分析多物體多運動過程。分步學習、由淺到深、將復雜問題簡單化，力求在量化的教學過程中引起學生對這一問題認識上質的改變。

應用牛頓定律和運動學等綜合知識求解的動力學題型，從考查的知識角度看既有受力分析、牛頓第二定律的應用、也有勻變速或勻速直線運動規律的掌握等；從研究問題的過程和數量看既有單物體單過程、單物體多過程、多物體單過程也有多物體多過程等情境。而板塊模型的題目需要研究多個物體間的相互作用和相互運動。為了讓學生掌握動力學的解題方法和認識到動力學中的板塊模型的本質。下面將通過例題的篩選和講解，分步教學，層層深入：

一、單物體單運動過程研究

例：如圖一所示，一個可視為質點的物體由靜止開始沿斜面滑下，山坡的傾角是θ=37°，物體與斜面的動摩擦因數為μ=0.5，求10s內滑下的路程？

通過上面的解析我們清楚的知道這題研究的是單物體在斜面上做勻加速直線運動的情形。需要掌握的知識有受力分析、牛頓第二定律及勻加速直線運動規律。學生學習完這題后為研究單物體多過程打下了基礎。

二、單物體多過程研究

例：如圖三所示，在傾角θ=30°的固定斜面的底端有一靜止的滑塊，滑塊可視為質點，滑塊的質量m=1kg，滑塊與斜面間的動摩擦因數μ=，斜面足夠長。某時刻起，在滑塊上作用一平行于斜面向上的恒力F=10N，恒力作用時間t1=3s后撤去。求：從力F開始作用時起至滑塊返回斜面底端所經歷的總時間t（g取10m/s2）。

解析：設力F作用的時間內滑塊加速運動的加速度大小為a1，則

通過以上的解析，這題研究的是單個物體在斜面上做先做勻加速直線運動，再做勻減速直線運動和最后又做勻加速直線運動。需要掌握的知識有受力分析、牛頓第二定律和勻變速直線運動規律。學習這題后進一步掌握了解決動力學題目所需的基本知識為研究多物體的運動打下了基礎。

三、多物體單過程研究

例：如圖四所示，厚度不計的薄板A長L=5.0m，質量m1=5.0kg，放在水平桌面上。在A上距其右端S=3.0m處放一物體B（大小不計），其質量m2=2.0kg，已知A、B間的動摩擦因數μ1=0.1，A與桌面間的動摩擦因數μ2=0.2，原來系統靜止。現在A板的右端施加一大小一定的水平力F=26N，持續作用在A上，將A從B下抽出。（g取10m/s2）求：

題目研究的主體是物塊和木板，它們在不同的作用力作用下做勻加速直線運動。需要掌握的知識也是前面提及的受力分析、牛頓第二定律及勻變速直線運動規律。解題的基本過程是先對物塊和木板各自的運動進行單獨分析，然后尋找它們運動的聯系比如這題需要用到的位移關系。學生學習這題后為后面研究多物體多運動過程的復雜情形做了知識和解題方法的準備。

四、多物體多過程研究

例：（2015新課標Ⅱ卷，25）下暴雨時，有時會發生山體滑坡或泥石流等地質災害。某地有一傾角為θ=37°（sin37°=）的山坡C，上面有一質量為m的石板B，其上下表面與斜坡平行；B上有一碎石堆A（含有大量泥土），A和B均處于靜止狀態，如圖所示。假設某次暴雨中，A浸透雨水后總質量也為m（可視為質量不變的滑塊），在極短時間內，A、B間的動摩擦因數μ1減小為，B、C間的動摩擦因數μ2減小為0.5，A、B開始運動，此時刻為計時起點；在第2s末，B的上表面突然變為光滑，μ2保持不變。已知A開始運動時，A離B下邊緣的距離l=27m，C足夠長，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。取重力加速度大小g=10m/s2。求：

（1）在0～2s時間內A和B加速度的大小；

（2）A在B上總的運動時間。

通過上面的解析，這題研究的對象是物塊和木板，研究過程分為三個。在不同的過程中物塊和模板的運動各不相同，雖然情形復雜，但所要用到的知識也是前面的題目所考查的。解題方法也是先分析每個過程中物體各自的受力及運動情況，再分析兩物體運動的關聯點也就是他們位移的聯系，最后列方程組求解。雖然這道高考題比較難，但是通過前面內容的由簡到繁、由易到難的模型學習及基本知識的鞏固，一步一步地掌握了知識和解題方法。最后學生自然而然地理解和應用了知識，達到了化難為易，觸類旁通教學目的。

綜上所述，在物理教學中實行梯度式教學，循序漸進，能將復雜問題簡單化，幫助學生更好找到解題方法，掌握物理規律，建立模型，從而有效提高物理的學習效率。

【參考文獻】

[1] 徐金月. 學案導學高中物理課堂探究教學模式的理論與實踐研究[D]. 山東師范大學， 2009.

[2] 嚴燦云. 高中物理學科特征及深度學習策略探析[J]. 中學物理， 2015，3（33）：10-11.