在高中物理教學中創設問題情境的策略研究

【摘要】隨著教育理念變革和教學方法革新，創設問題情境已成為提升物理教學質量的關鍵手段.傳統教學模式往往側重于理論灌輸，忽視學生實際操作和問題解決能力的培養.本文提出問題歸納情境、問題演繹情境，旨在探索高中物理教學中創設問題情境的策略，引領學生有效感知問題情境，在問題推理過程中完成解題.

【關鍵詞】問題情境；高中物理；課堂教學

問題情境教學法旨在構建與現實生活或科學探索相關的情境，使學生能在解決問題的過程中學習和應用知識.具體問題情境包括歸納情境、演繹情境，其中，歸納情境引導學生通過觀察歸納出物理規律，演繹情境則要求學生從已知理論出發解決具體物理問題.上述問題情境的創設能夠有效提高學生的綜合認知能力，從不同角度深化學生對物理學的理解.

1 創設問題歸納情境，培養學生的總結歸納能力

例1 如圖1所示，有1輛小冰車停放在水平面上，且冰面是光滑的，現在有1個人站在冰車上，總質量是M，然后將一個質量為m的小木箱放置在小冰車右邊，其中Mm=312，剛開始小冰車與小木箱都保持不動，人以速度v推著木箱向墻面移動，當木箱與墻面接觸時會發生碰撞，且以一樣的速度往回移動，人不斷推著木箱反復向墻面移動，那么多少次后人難以推到木箱？

解析 教師需指導學生理解動量守恒定律，分析第1次人推箱子時的式子，接著分析后面幾次.在首次推動時，因為冰面光滑，摩擦力可以忽略不計，因此整個系統的動量應保持不變.設人的初始速度為v，第一次推小木箱后的速度為v1.

應用動量守恒定律可得Mv1－mv=0，解得v1=mMv.

繼續應用動量守恒定律分析第二次推動，此時人和木箱已反彈，再次向墻面推動時，方程為Mv1+mv=Mv2－mv.

解此方程得v2=Mv1+2mvM=3mvM.

隨后，教師可引導學生發現每次推動后速度的一般規律.推導出通用公式vn=（2n－1）mvM，用于計算任意第n次推動后的速度.

當推動速度vn首次等于或超過初始速度v時，人無法繼續有效推動木箱.通過不等式（2n-1）mM≥1計算臨界n值.

解得2n≥Mm+1，代入Mm=312.

得n為9時，人將難以繼續推動木箱到達墻面.

此問題歸納情境的創設能夠幫助學生通過實際推動和反彈活動體驗物理定律的應用，從而深化學生的學習體驗和對知識的掌握.

2 創設問題演繹情境，提高學生的邏輯推理能力

例2 如圖2所示，一個光滑的圓錐體固定在水平桌面上，其軸線沿豎直方向，母線與軸線之間的夾角為θ=30°，如圖所示.一條長度為1的細繩（質量不計），繩子的一端固定在圓錐體的頂點O處，另一端拴著一個質量為m的小物體（物體可視為質點），物體以速率v繞圓錐體的軸線做水平面上的勻速圓周運動，重力加速度為g.若速度v=gL6，求此時細繩承受的拉力.

解析 本題中的物體主要受到重力mg、繩的拉力T、圓錐的支持力N的作用.

根據力的分解和物理定律，可以建立以下方程：

Tsinθ－Ncosθ=mv2Lsinθ，

Tcosθ+Nsinθ=mg.

隨后，教師可引導學生將兩方程聯立消元，求解其中一個未知數.此為創設問題演繹情境的關鍵一步，即從兩個已知平衡狀態推導出具體數值.

聯立消除T后，可得N=mgsinθ－mv2cosθLsinθ.

在此基礎上演繹特殊情況可得：

重物將于N=0時脫離圓錐體，此時臨界速度為v臨=gLsin2θcosθ，

對于θ=30°的特定情況，可以進一步計算得到v臨=3gL2.

gL6小于臨界速度，借助實際速度v和圓錐角度θ，解得T=32+16mg.

在上述解題過程中，教師引導學生從已知條件和物理定律出發，利用問題演繹得到特殊和一般解，使得學生可以進一步理解物理定律的應用，并能夠獨立處理類似物理問題.

3 結語

綜上所述，問題歸納情境能夠幫助學生直觀地感受和歸納物理定律，從而深化其對動力學和動量守恒定律等核心物理概念的理解.問題演繹情境則通過設置復雜的物理問題，促使學生利用已知理論逐步演繹解決問題，有效鍛煉學生的邏輯思維和理論應用能力.

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