“吃透”并延伸物理教科書知識,引導學生深度學習

■福建省詔安第一中學 李福陽

高中物理教科書是高中物理教與學的主要依據,但是教科書由于篇幅的限制,對很多問題的描述無法詳盡,而且有些教科書中或多或少也存在一些瑕疵,所以物理教師在教學中不能拘泥于教科書,而應在“吃透”教科書的基礎上更深入地挖掘并延伸教科書中知識的更深層次的意義和更全面的描述,引導學生進行深度學習,使學生準確掌握知識的含義和表述方法,更好地運用所學知識來解決問題。下面以教科書中幾個常見知識點為例來說明問題。

一、對質點的理解

高中物理必修1 中對質點的定義是:“用來代替物體的有質量的點。”那么什么樣的物體可以看作質點呢？不同版本的教科書有不同的說法。

魯科版2007 年7 月第3 版是這么寫的:“一個物體能不能視為質點,需要根據具體問題判定。判定的基本依據是:所研究的問題涉及的尺度遠遠大于物體本身尺度,或者該問題著重研究物體的平動而不是物體的轉動。”

魯科版2011 年7 月第4 版是這么寫的:“在探究物理問題時,為了研究問題的需要,有時可以忽略物體的大小、形狀等因素,把物體簡化成為一個具有質量的點,或者說用一個具有質量的點來代替整個物體。物理學上把這種用來代替物體的具有質量的點叫作質點。”究竟哪本教科書的描述更準確呢？我覺得應該跳出教科書描述的框架,引導學生從更深層次的角度,即從引入質點的意義的角度來理解。引入質點的意義是:研究某個物體時,可以把它看作一個點,而不需要考慮它的大小和形狀的影響。所以只要某個物體的大小和形狀對所要研究的問題沒有影響,或者影響很小,可以忽略,就可以把它看作質點。至于物體是做平動還是轉動,或者尺寸多大,都不是判斷問題的關鍵。根據這個判斷標準,魯科版2011 年7 月第4 版的描述是比較準確的,而魯科版2007年7月第3版的描述則不準確,甚至可能對學生產生誤導。例如,教室里一學生水平推動講臺桌,講臺桌做平動,另一學生記錄講臺桌經過兩瓷磚的交界線的時間,并測量講臺桌的長度,由此來體驗講臺桌運動的快慢。在這個問題中,講臺桌的長度不能忽略,雖然做平動,卻不能看作質點。

二、矢量和標量

高中物理必修1 魯科版2007 年7 月第3 版及2011 年7 月第4 版教科書對矢量和標量的定義是一樣的:“人們把像質量這樣用大小就能描述的物理量叫作標量；把像位移這樣既有大小又有方向的物理量叫作矢量。”這樣的定義能涵蓋絕大部分的物理量,但是像電流和磁通量這樣的物理量就不適用于這個定義。學生在初中就已經學習了電流,它是有方向的。如果學生只停留在對定義的掌握,容易產生認知上的混亂。我們應該引導學生更深入,更準確地認識矢量和標量。初學矢量和標量時,要讓學生了解電流的方向性與矢量的方向性不同,電流在同一回路各段有的向左,有的向右,但代表一樣的流向,而矢量的向左和向右是相反的。等學到矢量的合成與分解時,要讓學生知道矢量可以用平行四邊形定則進行合成和分解,而標量不行。通過這樣對矢量和標量的深度學習,學生在學到磁通量及其他有方向性的物理量時,就能根據這個物理量能否利用平行四邊形定則進行合成和分解來判斷其是矢量還是標量。

三、超重和失重

高中物理必修1 魯科版2007 年7 月第3 版第6章第4節“超重與失重”中對超重與失重的定義分別是:“物理學中把物體對懸掛物的拉力（或對支持物的壓力）大于物體所受重力的現象稱為超重現象。”和“物理學中把物體對懸掛物的拉力（或對支持物的壓力）小于物體所受重力的現象稱為失重現象。”雖然在教科書中給了超重的一個例題且，后面有補充一句話:“由上面的實驗和例題可以看出,無論物體是向上運動還是向下運動,只要加速度方向豎直向上,就必然產生超重現象。”但大部分的學生學完這節課后,并不會利用加速度的方向來判斷是否超重或失重。

2004年高考理綜全國1卷第20題考核超重和失重,福建省全省平均得分不足4分.題目如下:

下列哪個說法是正確的？

A.體操運動員雙手握住單杠吊在空中不動時處于失重狀態；

B.蹦床運動員在空中上升和下落過程中都處于失重狀態；

C.舉重運動員在舉起杠鈴后不動的那段時間內處于超重狀態；

D.游泳運動員仰臥在水面靜止不動時處于失重狀態。

若從加速度入手來判斷,因為A、C、D 三種情況運動員都靜止,加速度都為零,既不超重也不失重,而B選項中運動員只受重力,加速度豎直向下，處于完全失重狀態，很容易判斷出答案是B。學生往往先入為主,以超重和失重的定義,結合教材提供的一些實例來認識超重和失重。如果題目中的情景與教材中的情景不同，則很多學生就會不知所措。我們應該引導學生在理解教材定義和實例的基礎上,深度理解超重和失重的普遍意義，這樣學生就可以在3 分鐘內完成。完成結果統計，全班60位學生,55位學生選B準確率達到90%以上。高中物理教科書中知識點很多，我們通過引導學生對各知識點進行深度學習,使學生能全面、高效地掌握知識點和方法，開學會運用所學知識和方法來解決問題,達到事半功倍的效果。