物理習題教學應明確的三個問題

段祝霞

摘 要

物理習題教學中從“是什么”、“為什么”、“錯在何處”等方面對習題開展設問、追問，讓學生掌握物理學科本質和背后隱藏的邏輯，培養學生的思維能力，提升物理習題教學的效果。

關鍵詞

物理習題 教學 學科邏輯 思維能力

習題教學在物理教學中具有舉足輕重的作用。在物理習題教學中，教師很關注習題的變式教學的追問，通過“一題多解、一題多變、一題多問、多題歸一”提升物理習題教學效率，這是值得肯定的。但習題教學中除了開展變式教學的追問，還得有“是什么”、“為什么”、“錯在何處”等的追問。通過追問探尋物理問題的本質，讓學生“知其然，更知其所以然”。通過這樣的追問讓學生透徹理解物理學科蘊藏的邏輯，抓住物理問題的本質，只有這樣才能活學活用，才能走出物理習題教學中學生“一聽就懂，一做就錯”的泥潭，改善物理習題教學的效果。

一、追問“是什么”

“是什么”的追問包括：問習題中的物體為何物，問習題中的情景與生活中的什么場景一樣或相似。通過“是什么”的追問可以促進學生加強物理習題與所學知識的聯系，可以促進物理習題與生活的聯系，增強物理習題教學趣味性。“是什么”的追問往往在師生三言兩語的交流之間就解決了，然而其帶來的啟發性、趣味性卻不容小視。

例1.將一電荷量為+Q的小球放在不帶電的金屬球附近，所形成的電場線分布如圖1所示，金屬球表面的電勢處處相等。a、b為電場中的兩點，則（ ）。

A.a點的電場強度比b點的大

B.a點的電勢比b點的高

C.檢驗電荷-q在a點的電勢能比在b點的大

D.將檢驗電荷-q從a點移到b點的過程中，電場力做負功

本例題的解答難度并不大，解決完問題之后，可以追問學生：什么樣的帶電體產生的電場能用如圖1所示的電場線描述？通過這一追問讓學生構建起本題情景與之前所學習的感應起電知識和實驗聯系，加深學生所學知識點的橫向和縱深聯系，讓物理更具有“質感”，不僅加深了對物理知識的理解，也能激發學生的學習興趣。

二、追問“為什么”

物理習題教學中進行“為什么”的追問目的在于不僅讓學生知道要怎樣做，更應知道為什么要這樣做，弄清楚這樣做的道理何在，其背后隱藏怎樣的邏輯，即“知其然，知其所以然”。物理習題教學中除變式練習外還可從如下三個方面進行“為什么”的追問。

1.為何要這樣規定

在物理學中有很多規定。比如：在電磁學中規定電子所帶電荷量為負值，質子所帶電荷量為正值，電流方向為正電荷定向移動的方向；規定電場強度的方向為正電荷在電場中的該點的受力方向；用符號表示電場方向時，用“×”表示磁感應強度方向（或者電流，或者電荷運動速度方向）垂直于紙面向里，用“·”表示垂直于紙面向外。在物理習題教學中，若能因勢利導，引導學生思考，并給學生講清楚“為什么”要這樣規定，必然能激發學生的學習興趣，能促進學生對物理知識的把握。

例2.試判斷如圖2所示的各圖中帶電粒子所受洛倫茲力的方向或帶電粒子的電性。

一次習題教學中，讓學生完成例2。在完成了該題后，有學生提出問題：為什么要做出這樣的規定？學生問的這一問題非常的有價值。從兩個方面給學生做出解釋。第一，為什么需要這一套符號？在磁場中經常涉及不在同一個平面內的3個方向，磁感應強度、電流（或電荷運動方向）、安培力（或洛侖茲力），要把這三者的方向都表示出來就需要畫立體圖，發明這套符號可以用平面圖代替立體圖，使得畫圖簡單，也最大限度避免了學習者因為作圖能力不足而導致解決物理問題結果錯誤。第二，為什么是這樣的符號？在物理學上，用帶箭頭的有向線段來表示物理量的方向，磁感應強度也不例外。射出去的“箭”，觀察者在“箭”尾后方看到的是“×”的十字，故而用“×”表示遠離觀察者，即垂直于紙面向里；觀察者在“箭”頭前方看到的是一個“·”，故而用“·”表示靠近觀察者，即垂直于紙面向外。

2.規律為何不能適用

很多物理規律都有一定的使用范圍，學生不清楚就會亂套公式。在解決物理問題的習題教學中，除了要解決規律只適用于什么范圍，不適用什么范圍，更要講清楚為何規律不適用。即要弄清楚：應怎樣？不能怎樣？為何不能？

例3.一臺電風扇，內阻為20Ω，接上220V電壓后正常工作，消耗功率66W，求：

（1）電風扇正常工作時通過電動機的電流是多少？（2）（略）

在解決非純電阻電路問題中，要引導學生總結出計算“非純電阻”用電器電流的方法：從功率入手，用P=UI計算；從串聯電路電流相等的特點入手，計算出流過與“非純電阻”用電器串聯的電器的電流即可；從并聯分流入手，計算出電路中的總電流和與“非純電阻”用電器并聯支路的電流，即可得到流過“非純電阻”用電器的電流。到此，解決了應該怎樣的問題。在例3中，還應該知道計算流過電動機電流不能用部分電路的歐姆定律I=。為何不能？給學生解釋如下：電動機消耗的電功大于產生的焦耳熱，UIt>I2Rt，約去It得U>IR，故部分電路的歐姆定律不適用。

3.為何要這樣

習題教學中，不能只局限于告訴學生正確的做法是怎樣。僅僅如此的話，學生可能會自己想明白為何要這樣，但是有些問題以中學生的知識儲備和思維能力是不能想清楚的。清楚了“為何要這樣”比知道“要這樣”更重要，只有清楚前者，學生才算正真掌握物理的本質。

例4.如圖3所示，做勻速直線運動的小車A通過一根繞過定滑輪的長繩吊起一重物B，設重物和小車速度的大小分別為vB、vA，則（ ）

A.vA>vB

B.vA

C.繩的拉力等于B的重力

D.繩的拉力大于B的重力

解決本題的關鍵在于如何分解速度，教師會告訴學生要把小車的速度分解在沿繩和垂直于繩的方向，至于為什么要這樣做沒有解釋或者解釋得并不是很清楚。也正是學生不清楚“為什么”要這樣做，只是機械地按照老師所說的照葫蘆畫瓢。這樣的習題講解僅停留在以題論題的層面。關于這一個問題教師至少要講清楚以下5點：第一，分解的是研究對象實際運動的速度；第二，矢量的分解是任意的，它有無數多解；第三，為了把小車的速度和繩子的速度聯系起來，要將小車的速度沿繩子方向分解；第四，另一個分速度如何確定？與繩子垂直，因為兩個垂直的分量互相獨立，它們在對方上的投影為0，一個分量的變化不會引起另一個矢量的變化；第五，分解為兩個相互垂直的分量，計算最簡單。

三、追問“錯在何處”

在習題教學中，學生的錯誤也是不錯的教學資源。追問“錯在何處”就是要深入探尋學生的錯因，讓習題教學不是簡單停留在什么是錯的，什么是對的，還更應該讓學生清晰地知道我錯在何處，為何出錯。這樣學生才會對自己的錯誤印象深刻。

數理結合是物理上常用的解決物理問題的方法。但是如果不搞清楚數學與物理的區別，生搬硬套，就很容易出錯。分析物理公式，需要用數學方法，但是在條件變化中要注意物理公式的適用范圍，如根據F=G，僅從數學角度分析得到：“當兩個物體靠的很近的時候，R→0，它們之間的萬有引力是無窮大”的錯誤結論。在圖象中，也要注意數學和物理的區別，否則也會出錯。

例5.假如某白熾燈的U-I圖象如圖4所示，圖象上A點與原點的連線和橫軸所成的角為α，A點的切線與橫軸所夾的角為β（橫、縱坐標均為國際單位），以下說法正確的是（ ）。

A.白熾燈的電功率隨電壓U的增大而增大

B.白熾燈的電阻隨電壓U的增大而增大

C.在A點，白熾燈的電阻為tanα

D.在A點，白熾燈的電阻為tanβ

本題學生容易出錯之處是：OA的斜率k為A點白熾燈的電阻，根據數學知識可得OA的斜率為k=tanα，故而認為C正確。α是幾何角，tanα=，在數學中橫縱坐標是不需要選標度的，而在物理上橫縱坐標代表不同的物理量，需要選擇標度，選了不同的標度A點到橫縱坐標的距離就會不同，相應的α角也會不同，但是A點所對應的電壓U0，電流I0是不會隨坐標選不同標度而改變。如果把圖4中橫軸標度變小為原來的一半，縱軸標度不變，得到圖5，得到的圖象相當于把圖4水平放大兩倍，而豎直方向不變。對比圖4和圖5，OA的斜率沒有變，但是角及其正切值都變了。教學中，應該作圖5讓學生比對圖4和圖5，從而清楚數理的區別，探尋到錯因。

只有學生具有“打破沙鍋問到底”的學習勁頭，把自己的疑問解決，把學科邏輯弄清楚，理解透徹，才能掌握物理的本質，才能學好物理。為了能夠讓學生敢問、會問、善問，教師應該做到以下幾個方面：第一，鼓勵與保護。教師應多讓學生大膽說出自己的疑問，大膽追問。一開始學生也許不敢問、不懂該怎么問，教師要對學生的問題采取包容的態度，并客觀評價，以保護學生追問的積極性。第二，教會技巧與方法。教師要善于引導學生追問，教會學生問的技巧，讓學生知道該何處生疑，找出可問之處，讓學生懂得提問，慢慢變得善問。第三，給學生時間和機會。課堂不應該一味追求進度，更不應該滿堂灌，教師應該要學會“留白”，多給學生思考的時間和機會，多給學生表達的機會。

參考文獻

[1] 劉桂枝.順學而導補全原解——基于學生“最近發展區”的“拉船模型”糾錯策略[J].物理教師，2013，34（12）.

【責任編輯 孫曉雯】