发布时间:2023-09-25 11:51:49
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中图分类号:632 文献标识码:B 文章编号:1002-7661(2014)15-221-02
在中学阶段,尤其是高中,普遍学生感觉学习物理很困难,女生又尤为突出。很多同学因为物理而极不情愿的选择了文科。那么物理学习起来就真的那么难吗?其根源是什么呢?在我20余年的物理教学中也曾一度困惑。下面就此谈谈自己的看法
一、人为夸大物理学习的难度,使学生产生了学习物理极强的心理障碍
学生接触物理学科的知识、应用物理学科的知识最早应该在日常生活过程中。从书面获得物理学科的知识应该在小学的《自然》、《科学》,只不过那时没有指明,这之前应该对物理并不畏惧。当进入初二,正式接触物理这门学科后,我们的教师为了让学生重视物理学科的学习,往往强调说:物理这门学科很难,你稍不注意就会学不好,它比其它任何一门学科都难。物理就此贴上了“难”的标签。由于各方面因素的影响夸大了学习物理的难度。学生上课就特别专注,导致紧张过度,当然就不容易学好。刚开始一学不好,就更紧张甚至恐惧,形成恶性循环。有同学曾问老师:我还是很想把物理学好,不知怎的想上物理课,又怕物理课,越是专心越是听不懂。
那么物理教师该如何作呢?我认为:首先物理教师不能说物理难。告诉同学:只要认真和努力物理很容易。其次,列举一些同学学习物理很成功的例子,也可列举一些同学物理学科补弱成功的例子。这样对初中物理没有学好的高一新生是一次鼓励。否则,会破罐子破摔,放弃物理学科。另外,适时通过小实验和剖析日常生活中的物理现象激发学生学习物理的兴趣,还尽量让学生动手操作体验成功。
二、学科间知识不能融会贯通造成分析、处理物理问题的难度增加
数学是学习物理的工具。中学阶段物理学习中涉及的数学知识应该是非常基础的。比如匀速直线运动中速度――时间( 图像)、位移――时间( 图像)、恒力产生的冲量――时间( 图像)等就是正比例函数的知识。匀变速直线运动中速度――时间( 图像)、电学中路端电压――电流( 图像)等就是一次函数的知识。匀变速直线运动中位移――时间( 图像)、平抛运动竖直位移――水平位移( 图像)等就是二次函数的知识。学生在遇到这类问题时很难与相关的数学中的函数解析式以及斜率、截距联系起来。甚至有些疑惑:怎么物理中也有这样的关系?至少不能大胆的、游刃有余的运用。
我在教学中遇到这类问题时,先复习相关的数学知识,这样学生接受起来就很容易。并在教学中引导学生各学科之间不是截然分割而是有联系甚至是相通的,物理学习过程中还有很多地方要用到数学的方程组求解、极值问题、临界问题以及化学生物反面的知识。
三、生活中的实际物理现象的干扰影响了对物理模型的理解
初、高中物理在研究某一问题时,为使其简化,提出了很多理想模型。比如光滑、质点、点电荷、真空、理想气体、理想变压器、理想电流表、理想电压表、匀速、匀变速等。然而在实际中都不能达到,因此由理想情况下得出的结论和实际现象总会有差异,有时差异很大。而学生在学习物理、处理物理习题时往往不自觉的与生活中观察到的现象或者生活经验联系起来,很容易得出错误的结论。
因此在物理教学中要把每一个概念讲懂、讲透,让学生真正透彻理解概念显得尤为重要。把理想模型与实际物理模型作比较,找出实际与理想情况产生差异的原因。比如在力和运动的关系,实际生活中匀速直线运动是没有的,但我们可以通过给物体一个初速度,逐渐减小接触面的粗糙程度,物体运动的距离会越来越远,速度改变越来越慢,若没有摩擦,便作匀速直线运动。实际情景是不可能的,只能无限接近匀速直线运动。
四、不能恰当地类比,造成对物理知识理解的难度增加
在气体一节教学时,我们知道:温度升高,分子热运动加剧是从宏观总体效果来说的,有的分子运动反而变慢了。如果我们把这一现象与某一次考试某班物理平均成绩上升了,但肯定有少数同学物理成绩反而下降作类比,对学生理解气体分子的运动情况与温度的关系是很有帮助的。又比如在电流一节教学需让学生理解:电荷定向移动形成电流。我们可以把这一现象与体育课上学生在体育教师的口令下学生沿跑道进行的跑步练习做类比。又比如学生对看不见、摸不着的电场、磁场理解很困难,很容易犯的错误:电荷受电场力、磁场力变小了,电场强度、磁场强度也就变小了。对电场强度、磁场强度是由电场、磁场本身决定这一点很容易忽略,容易错误的认为没有表现出来就认为不存在。这一点可以和我们的体重作类比:当我们站在体重计上有体重的显示,那我们从体重计上下来后就没有体重了吗,回答是否定的,而且我们的体重不仅存在而且是由我们人本身决定的。
分析法的特点是从问题出发,逐层进行分析求解,直到求出待求量.
综合法,就是将已知的各个量联系在一起,明确各部分的关系后,最后综合在一起进行整体解答.不管是“分析法”还是“综合法”,它们是密不可分的.分析是综合的基础,综合是分析的结果,两者是互补的.
(2)受力分析步骤.首先,判断物体的受力情况并作图.其次,判断力的方向:①根据力的性质和产生的原因去判断.②根据物体的运动状态判断:a由牛顿第三定律判断;b由牛顿第二定律判断(有加速度的方向物体必受力).
三、运动学解题的基本方法、步骤
在解答运动学问题时,位移、速度、加速度等基本概念和基本规律是解题的依据.只有对这些概念和规律有深刻的认识后,才有利于我们解答相关问题.基本步骤如下:(1)审题.弄清题意,画草图,明确已知量,未知量,待求量.(2)明确研究对象.选择参考系、坐标系.(3)分析有关的时间、位移、初末速度,加速度等.(4)应用运动规律、几何关系等建立解题方程.(5)解方程.
四、动力学解题的基本方法
由于动力学规律较复杂,在解答此类问题时,要首先将这些问题进行归类处理,再进行具体的解答.
1.应用牛顿定律求解的问题.(1)已知物体受力求物体运动情况.(2)已知物体运动情况求物体受力.这两种基本问题的综合题很多.从研究对象看,有单个物体也有多个物体.
解答习题的基本方法:①确定研究对象.②分析物体受力情况,画受力图.③对物体的运动情况进行分析,确定加速度a.④根据牛顿定律、力的概念、规律、运动学公式等建立解题方程.⑤解方程.⑥验算,讨论.
2.应用动能定理求解的问题.解题的基本方法:①选定研究的物体和物体的一段位移以明确m、s.②对物体受到的力进行受力分析.③对物体的初始速度和末速度进行分析,确定初末动能.
3.应用机械能守恒定律求解的问题.解题的基本方法:①选定研究的系统和一段位移;②对系统进行受力分析,包括外力、内力,及他们做功情况,以判定系统机械能是否守恒;③对物体初始位置和最终的位置进行分析,然后根据机械能守恒定律等列方程,解方程,验算讨论.
解析:设aP间的电阻为x,根据闭合电路欧姆定律,电流表的示数为: ,其中外电路的总电阻为:
只要研究R的变化情况,就可知道电流表的示数变化情况,下面用四种方法研究R的变化情况。
方法一:抛物线顶点坐标法
对 当 时,有 ,
可得 。
方法二:配方法
,
当 时,有 。
方法三:一元二次函数判别式法
由 ,有 ,
要使方程有解,需 ,
即 , ,
得 ,即 。
方法四:均值定理法
对 ,当 ,即 时,有 。
根据以上四种方法求得的 ,可得电流表示数的最小值为: A。
【例2】光滑轨道如图2所示,水平部分AB与半圆部分BC相连,圆半径为R。在水平轨道上有一质量为m的小球,现给小球一水平向右的初速度 ,小球沿水平轨道运动,然后进入半圆轨道,再从半圆轨道的最高点C水平抛出,又落回水平轨道上。问:当半径R多大时,小球的落点与B点的间距最大?最大值是多少?
解析:由机械能守恒定律, ,
可得经最高点C水平抛出的速度为: ,
落点与B点的间距为: ,
对 ,
据抛物线顶点坐标法知,当半径为 时,小球落点与B点的间距有最大值,为 。
【例3】如图3所示,一四分之一圆弧凹槽放置在水平地面上,质量为m的小球从凹槽顶端A处由静止释放后沿光滑槽面下滑,小球下滑过程中凹槽始终保持静止状态。问:小球运动到何处时,地面对凹槽的摩擦力最大?最大值是多少?
解析:设凹槽半径为R,当小球运动到如图任意位置时的速度大小为 ,速度方向与竖直方向的夹角为 。根据机械能守恒定律,有
联立以上两式,得小球受到凹槽的支持力为 ,
其水平分量为 ,
根据平衡条件,地面对凹槽的静摩擦力方向水平向右,大小为 。
方法五:三角函数求极值
据三角函数的性质,当 ,即 时,地面对凹槽的静摩擦力最大,最大值为 。
【例4】如图4所示,质量为m的物体在力F作用下沿水平地面做匀速直线运动。物体与地面间的动摩擦因数为 ,力F斜向上与水平方向的夹角为 。求 多大时,力F有最小值?最小值是多少?
解析:由平衡条件,知
联立以上三式,可得 ,
式中, ,其中 ,
当 ,即 时,拉力F有最小值,为 。
【例5】A、B两人沿直线公路同时从甲地向乙地运动,A以 m/s的速度做匀速直线运动,B做初速度为零,加速度为 的匀加速直线运动。当B 与A在途中相遇后,即改做加速度为 的匀减速直线运动。求A、B两人在运动途中何时相距最远?最远间距是多少?
解析:
方法六:图象法求极值
作出A、B两人的 图像,如图5所示。分析图像可知,开始时B追赶A,当 时,B追上A,即B 与A在途中相遇。之后,B在前,A在后,两者间距变大。当 时,A、B的速度相等,间距最大,为图中阴影的面积大小,即
【例6】如图6所示,轻绳的一端固定在O点,另一端拴一小球。拉起小球使绳水平伸直,然后从A点无初速度的释放小球。小球从开始运动到绳竖直的过程中,试分析小球所受重力的瞬时功率的变化情况。
解析:小球在A点时,速度为零,所受重力的瞬时功率为零。到最低点B时,小球速度水平向左,重力竖直向下,两者方向垂直,由 ,其中 ,可知重力的瞬时功率也为零。那小球从A点到B点的过程中,重力的瞬时功率是怎样变化的?
设绳长为L,小球在任意位置C的速度大小为v,绳与水平方向的夹角为 ,据机械能守恒定律,有
重力的瞬时功率为 。
方法七:导数法
再设 , ,则 ,对x求导,有 ,
当 ,即 时,z有最值。