從“一題多變”中培養(yǎng)學(xué)生思維的深刻性

黃 輝

(江蘇省啟東市呂四中學(xué) 226241)

“一聽就懂，一做就錯(cuò)”是目前很多高中學(xué)生學(xué)習(xí)物理時(shí)所面臨的困惑．究其原因就是學(xué)生在理解這部分知識(shí)時(shí)，在智力活動(dòng)中并沒有進(jìn)行過深入地思考問題，不善于總結(jié)歸納，邏輯抽象性比較差，不善于在抓住事物本質(zhì)和規(guī)律的基礎(chǔ)上開展系統(tǒng)的理解活動(dòng)等，從而導(dǎo)致學(xué)生思維的深刻性不強(qiáng)．物理學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)親身體驗(yàn)，在“做中學(xué)”．基于現(xiàn)狀，筆者根據(jù)近十年江蘇高考的特點(diǎn)，結(jié)合自身的教學(xué)實(shí)踐，現(xiàn)以熱學(xué)中p-V圖象為例，談一些在習(xí)題教學(xué)上的粗淺認(rèn)識(shí)，以期為廣大教師所借鑒．

一、原題呈現(xiàn)——夯實(shí)基礎(chǔ)

圖1

例一定質(zhì)量的理想氣體，其狀態(tài)變化的p-V圖象如圖1所示．已知?dú)怏w在狀態(tài)A時(shí)的溫度為260K，求：

(1)氣體在狀態(tài)B時(shí)的溫度；

(2)從狀態(tài)A→C的變化過程中氣體與外界交換的熱量．

題型特點(diǎn)：熱學(xué)中的圖象類問題往往考查的是分子動(dòng)理論、理想氣體狀態(tài)方程及熱力學(xué)第一定律等方面知識(shí)點(diǎn)的綜合應(yīng)用，意在考查學(xué)生對(duì)圖象的分析與理解能力．

二、基本變形——循序漸進(jìn)

圖2

變式1 如圖2所示，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A經(jīng)絕熱過程到達(dá)狀態(tài)B，再經(jīng)等容過程到達(dá)狀態(tài)C，此過程的P-V圖像如圖所示，圖中虛線為等溫線．在B→C的過程中，氣體吸收熱量為12J．則：

(1)試比較氣體在A和B狀態(tài)的內(nèi)能EA、EB的大小；

(2)氣體從A→B過程中氣體對(duì)外界做的功．

解析(1)A→B過程絕熱，Q=0，由圖象可知體積V增大，對(duì)外做功，取W<0，由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q<0可得內(nèi)能減小，即：EA>EB；

(2)根據(jù)題意虛線為等溫線可知TA=TC，則A→B→C過程有ΔU=WAB+WBC+QAB+QBC=0；又：B→C等容變化，有WBC=0，QBC=12J；A→B過程絕熱，QAB=0；由此解得WAB=-12J，即：氣體對(duì)外做功為12J．

圖3

變式2 一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A先后經(jīng)過等壓、等容和等溫過程完成一個(gè)循環(huán)，A、B、C狀態(tài)參量如圖3所示，氣體在狀態(tài)A的溫度為27℃，求：(1)氣體在狀態(tài)B的溫度TB；(2)氣體在該循環(huán)中，吸收的熱量與放出的熱量的大小關(guān)系．

解析(1)在變式1的基礎(chǔ)上可解得：TB=600K；

(2)因?yàn)榇祟愵}型為理想氣體完成的是一個(gè)循環(huán)，所以在P-V圖象中判斷全過程氣體做功情況可以利用“逆正順負(fù)”的方法來確定．所謂“逆正”是指如果一個(gè)循環(huán)的P-V圖線是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的閉合回路，根據(jù)熱力學(xué)第一定律的符號(hào)法則，全過程中氣體做的總功就取正值，即表示外界對(duì)氣體做功．反之就取負(fù)值．本題是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的閉合回路，則有W<0，再由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q=0可得Q>0，即：Q吸>Q放．

圖4

變式3 一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷如圖4所示的A→B→C→A變化過程，其中A→B為等溫過程，已知?dú)怏w在狀態(tài)B時(shí)的溫度TB=200K，在狀態(tài)C時(shí)的體積VC=11.2L，求：(1)氣體在狀態(tài)A的體積VA；(2)氣體由C→A過程從外界吸收的熱量Q與對(duì)外做功W的大小關(guān)系．

解析(1)A→B為等溫過程，則由玻意耳定律可得：PAVA=PBVB解得VA=22.4 L；(2)C→A等壓膨脹，氣體對(duì)外做功，則W<0；溫度升高，內(nèi)能增加；再由熱力學(xué)第一定律ΔU=W+Q>0可得Q>|W|．

三、提高變形——拓寬思維

圖5

變式4 一定質(zhì)量的理想氣體，狀態(tài)從A→B→C→D→A的變化過程可用如圖5所示的p-V圖線描述，其中D→A為等溫線，氣體在狀態(tài)A時(shí)溫度為TA=200K，試求：(1)氣體在狀態(tài)C時(shí)的溫度TC；(2)若氣體在C→D過程中放熱500J，則此過程中氣體內(nèi)能如何變化？變化了多少？

物理教育的認(rèn)知狀態(tài)轉(zhuǎn)變理論告訴我們，通過對(duì)習(xí)題以“一題多變”的方式進(jìn)行物理教學(xué)，不但可以使學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)、方法和技能相互組合、溝通，增加學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)并實(shí)現(xiàn)認(rèn)知狀態(tài)的自組織，還可以強(qiáng)化學(xué)生對(duì)物理基本知識(shí)的應(yīng)用，讓更多的精力集中在核心知識(shí)點(diǎn)的剖析理解上，從而使不同層次的學(xué)生都學(xué)有所得，激發(fā)興趣，進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)生思維的深刻性．