對高中物理習題變式教學的研究

蔣絢

【摘 要】在高中物理習題課的變式教學過程中，教師通過精心的設計，給學生空間和時間進行深入思考，有效鍛煉他們的物理思維能力，提高習題教學效率。

【關鍵詞】高中物理;變式教學;變式訓練

面對高中物理習題，學生往往存在一聽就懂，一做就錯的普遍現(xiàn)象。究其原因，主要是學生缺乏自主分析問題的思維能力。而要高效地鍛煉這種思維能力，應用“變式教學”的方法是一種十分有效的手段。物理“變式教學”是指在教學過程中對基本概念、定理、定律及各種運動現(xiàn)象所遵循的物理規(guī)律進行不同角度、不同層次、不同情景的變化，有意識地引導學生從“變”的現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)“不變”的本質(zhì)，從“不變”的本質(zhì)中探究“變”的規(guī)律，幫助學生把所學知識點融會貫通，進而讓學生從教師精心設計的習題變式教學中去領會、去體會、去把握這種變化中蘊含的物理方法、規(guī)律，即達到擅長解決各種變化的物理問題的目的，從而在考試中能夠從容應對。

變式教學需要我們教師對各種題目爛熟于心，隨時可以就本堂課的知識點進行變式。在變式時一定要注意有效變化，條件背景可變，但是本質(zhì)特征一定要符合原題，這樣才能讓學生在同一知識點上不斷強化，提高學生的課堂學習效率。下面就從習題的“形”“神”兩方面來例談物理課堂中的變式教學。

一、形變神不變

改變原有命題的條件或提問形式，將原來的題目隱蔽化、間接化，或根據(jù)實際教學內(nèi)容進行情景的變化，但是不脫離基本教學目標，這就是“形變神不變”。在課堂中及時變化題目會激發(fā)學生的探究欲望，因為同樣的題目經(jīng)過教師的變化竟然呈現(xiàn)出新穎的一面，使得學生們迫切地想一探究竟，從而對物體規(guī)律、知識點的掌握將更為牢固。

例1：在一勻強磁場中有一U形導線框abcd，線框處于水平面內(nèi)，磁場與線框平面垂直，R為一電阻，ef為垂直于ab的一根導體桿，它可在ab、cd上無摩擦地滑動。桿ef及線框中導線的電阻都可不計。開始時，給ef一個向右的初速度，ef運動情況如何？最后狀態(tài)如何？

本題實際是考查電磁感應現(xiàn)象中的動力學問題。我們可以通過改變金屬棒的初始條件獲得以下三個變式：

變式1：ef靜止在軌道上，開始時，給ef一個水平向右的恒力，ef運動情況如何？最后狀態(tài)如何？

解析：這道題是在原題的基礎上難度稍微加大，增加了一個恒力，導致最后導軌做勻速直線運動，但仍然是針對原題的解題方法所進行的變式。通過這題的訓練，可以讓學生們更能熟練運用牛頓第二定律和運動學知識來解決這類問題。

變式2：開始時，給ef一個向右的初速度，且受到一個水平向右的恒力，ef運動情況如何？最后狀態(tài)如何？

解析：此題把前兩題的條件合并起來，變成一道多解問題，是前兩題的升華。同學們需要利用前兩題的結論和分析方法，討論三種可能出現(xiàn)的情況。第一種情況，初始時刻，恒力與安培力相等時，此后導體棒做勻速運動;第二種情況，初始時刻，恒力大于安培力，此后導體棒先做加速度減小的加速運動，最后兩力平衡，導體棒將以最大速度做勻速運動;第三種情況，初始時刻，恒力小于安培力，此后導體棒先做加速度減小的減速運動，最后兩力平衡，導體棒將以最小速度做勻速運動。

變式3：把導線框abcd傾斜，求在下滑過程中，ef桿可以達到的速度最大值？

變式4：如右圖，把導線框豎直放置，開始時，將開關S斷開，讓桿ab由靜止開始自由下落，過段時間后，再將S閉合，若從S閉合開始計時，則金屬桿ab的運動情況有哪些可能性？

解析：變式3和變式1的本質(zhì)是相同的，只不過把平面變成了斜面模型，重力的下滑力充當了恒力，其余都是一樣的。而變式4其實是變式2的再變形，把平面模型改編成豎直平面，把恒力變成重力，依然分三種情況討論。這兩題的設置是為了讓同學們鞏固所學，把掌握的知識和方法遷移到其他變形題中，與設置的新情景，新問題達到無縫對接。

有時新知識點的題目考查過于簡單，條件、問題淺顯易懂，為了提升學生對問題的本質(zhì)把握，進行變式教學是必要的。高一高二時，教師可作變式教學的積累，題目改編不用太深刻，但是高三復習時，就需要發(fā)揮教師的知識積累，改編有難度的題目，讓學生能夠高效地復習。

二、神變形不變

物理公式，圖像或物理模型呈現(xiàn)的形式相同，但是分析問題的角度、方法、規(guī)律卻各不相同，這就是“神變形不變”。對于學生來說，看到同樣的物理模型，有熟悉感、有思維定勢，不能從新的角度去剖析問題，即欠缺知識遷移能力。這些變式題的出現(xiàn)，可以幫助學生們打開思路、拓寬眼界，把學到的物理公式、解題方法更靈活地運用起來，從而達到“擅變”的效果。

1.物理模型的變式訓練

例2：如圖所示，水平力F把一個物體緊壓在豎直的墻壁上靜止不動，下列說法中正確的是（）。

A.墻壁對物體的壓力是由于墻壁形變而產(chǎn)生

B.物體受到的重力跟墻壁對物體的靜摩擦力是一對平衡力

C.作用力F與物體對墻壁的壓力是一對作用力與反作用力

D.物體對墻壁的壓力與墻壁對物體的壓力是一對作用力與反作用力

本題是一題概念辨析題，主要考查平衡力和作用力反作用力的概念，我們還是利用這個物理模型，但考查的內(nèi)容可以做個改變：

變式：①物體受到的推力越大，靜摩擦力越大？

②當F力減小時，物體一定下滑？

③如果F力從零開始增加，那么物體做什么樣的運動？

解析：此題還是這個物理模型，但是考查的知識點變?yōu)榛瑒幽Σ亮挽o摩擦力的概念辨析。三個小問題的設置層層遞進。第一問是考查靜摩擦力大小的計算方法，第二問是考查靜摩擦力變?yōu)榛瑒幽Σ亮Φ呐R界條件，第三問是考查滑動摩擦力變?yōu)殪o摩擦力的過程分析。通過這三問，給學生指明理解此概念所需要的注意事項，幫助學生消化這些基本概念。只有這樣的遞進性變式訓練為學生打造雄厚的物理基礎，才可以不斷提升學生的解題能力。

2.物理圖像的變式訓練

例3：質(zhì)點做直線運動的速度—時間圖像如圖所示，該質(zhì)點做什么樣的運動？哪些時刻距離出發(fā)點最遠？哪些時刻回到出發(fā)點？哪些時刻運動方向發(fā)生了改變？

變式：把該v-t圖變?yōu)閤-t圖，那么該質(zhì)點又做什么樣的運動？哪些時刻距離出發(fā)點最遠？哪些時刻回到出發(fā)點？哪些時刻運動方向發(fā)生了改變？

同樣的物理圖像，得到的答案完全不同。通過兩圖對比，可以讓學生更好地掌握圖像中的斜率，截距，面積，拐點的含義。

3.物理概念的變式訓練

例4：（2011全國卷15題）一質(zhì)點開始時做勻速直線運動，從某時刻起受到一恒力作用。此后，該質(zhì)點的動能可能（ ?）。

A.一直增大

B.先逐漸減小至零，再逐漸增大

C.先逐漸增大至某一最大值，再逐漸減小

D.先逐漸減小至某一非零的最小值，再逐漸增大

上述題目是一道關于關于力和運動關系的題目，就此題面做一個微小的變化，就形成了2016全國高考題了：

變式：（2016全國卷18題）一質(zhì)點做勻速直線運動。現(xiàn)對其施加一恒力，且原來作用在質(zhì)點上的力不發(fā)生改變，則（ ?）。

A.質(zhì)點速度的方向總是與該恒力的方向相同

B.質(zhì)點速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直

C.質(zhì)點加速度的方向總是與該恒力的方向相同

D.質(zhì)點單位時間內(nèi)速率的變化量總是不變

此題考查的重點依然是力和運動的關系，只要原題的知識點搞懂了，這題就沒什么難度了。當然我們教師還可以在此基礎上作個變化比如受幾個力作用的質(zhì)點，作勻速直線運動，其中某一個力變小，其余力不變，這個質(zhì)點可能做什么運動？通過對陳題的延伸，將其他知識點與原題融合，增加題目的綜合性，潛移默化地讓學生學會應對靈活度較大的高考題，在強化過程中不斷的提升學生的解題思維能力。

在高考中，我們會發(fā)現(xiàn)很多題都似曾相識，因此，有必要深入研究一些基本的物理模型、物理基礎題，發(fā)掘內(nèi)在規(guī)律，做好題目的變式教學，讓學生自主思考、探究，經(jīng)歷成功和失敗，總結經(jīng)驗和教訓，理解、掌握方法，提高學生自主分析、解決問題的能力，才能讓學生既能聽懂，又能做得對。

【參考文獻】

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