新课程背景下高三物理复习课变式教学的实践与反思.pdf

新课程背景下高三物理复习课变式教学的实践与反思 余雪妹1 于海波2 1 浙江省温州第二中学 浙江 温州 325007 2 东北师范大学物理学科教育研究所 吉林 长春 130024 摘要 变式教学指从一道题目出发 通过改变题目的条件 问题或改变题目设计的物理情景 重新进行讨论的一种教 学方法 通过变式教学 揭示物理规律 通过原型题的变式题组训练 揭示物理规律的本质 通过变式教学 能激活学 生的创新思维 活化学生的知识结构 从而优化高三物理复习的效率 关键词 高三复习 变式教学 实践 在现今物理新课程教学改革的基础上 如何优化高三 物理复习 以适应高考改革的新形势 新要求 这是每位物 理教师必须切实回答的重要课题 笔者认为 变式教学是新 课程下高三复习课行之有效的复习方法 下面结合教学实 践 谈谈变式教学在高三物理复习课中的运用 1 什么是变式教学 在高三物理复习课中通过题组变式学习 组建功能强 大的知识组团可以有效地提高解决问题的能力 所谓变式 就是在引导学生认识事物属性的过程中 不断变更所提供 材料或事例的呈现形式 使本质属性保持稳定而非本质属 性不断变化 从而产生新的问题情境 诱发学生用不同的方 法去思考问题 克服或弱化思维定势思维 激发学习热情 活跃思维方式 改善思维品质 尤其是思维的灵活性 树立 创新意识 发展创造能力 变式教学就是对教学内容通过不 同侧面进行 单维0的表述 使主体内容呈现形式不断发生 改变 在本质内容保持不变的前提下 使外在的表述形式不 断发生变化 通过对 单维0的多向表述 呈现 两维0 三 维0或 多维0的问题形态 例如变更概念中的非本质特征 变换问题中的条件或结论 转换材料的形式或内容 配置实 际应用的各种环境或背景复杂化 但概念或问题的本质不 变 在物理高三复习课中 基本的变式教学方法如图 1 所 示 图 1 社会互动理论认为 教师与学生间要实现积极互动 教 师的教学手段是关键的因素之一 尤其是教师实施的教学 模式的吸引力 变式教学恰恰以 静中有动0的教学手段 促 使师生积极互动 使学生天生的 好奇心0得到调动 求知的 图 3 示 先找特殊的点 如从 M 点 水平进入的微粒 恰好沿着磁 场区域圆的边界相切于 O 点 然后 过任意一点 P 点作平行 于x 轴 y 轴的辅助线 用圆规 找到从 P 点水平射入 与磁场 区域圆半径相同的轨迹圆的圆 心 Q 点 并以 Q 点为圆心 以 PQ 为半径作轨迹圆 发现也 恰好过原点 O 这样基本可以 确定这束带电微粒都是通过坐 标原点后离开磁场的 然后只 要简单说明即可 从 P 点水平 射入磁场区域圆的微粒相比于从 M 点射入的微粒只是把 整个轨迹圆向左 向下平移了若干距离 此时它们的圆心也 相应地向左和向下平移了同样的距离 从 Oc移到了 Q 点 因此图 3中的虚线圆是这束微粒进入磁场区域圆后运动的 轨迹圆的圆心 其半径与轨迹圆 磁场区域圆都相同 所以 这束带电微粒都是通过坐标原点后离开磁场的 图 4 同理 通过考虑特 殊点和借助于 圆规作 图 也能轻易发现 如 图 4 所示 因为速度加 倍 所以半径 加倍 故 靠近 M 点发射出来的 带电微粒在穿 出磁场 后会射向 x 轴 正方向 的无穷远处 靠近 N 点 发射出来的带 电微粒 会在靠近原点之处穿出磁场 所以 这束带电微粒与 x 轴 相交的区域范围是 x 0 纵观此题的解答 不同与以往的一般的计算题 它更像 是一道说理题 当在考试时发现这种形式不同的计算题时 我们的考生心态发生了变化 与其说考生被题目难倒了 还 不如说是败在了一把圆规的手下 好马需好鞍 我们的考生 如果能在考试中用用平常不怎么用的圆规 通过细致的作 图 先找到问题的答案 然后后面的解答 心里就有底了 心 态也就不一样了 收稿日期 2009 07 10 43 第 30 卷第 12 期 2009 年 物 理 教 师 PHYSICS TEACHER Vol 30 No 12 2009 积极性得到内化 而另一项心理学研究成果 即动机理论也 为其提供了坚实的基础 学生的学习动机是借助于教师与 学生的互动过程而被激发的 这种激发的主要因素就是教 师的教学手段 毕竟学生有自发学习兴趣的只有少部分学 生 而变式教学就是教师从原型题情景出发 通过改变题目 的条件 问题或改变题目设计的物理情景 重新进行讨论 充分激发和保持学生学习最为重要的因素这一学习动机 然后使学生真正 自己动起来0 从而促进学生思维的发展 和解决问题能力的提高 2 变式教学的实践依据 2 1 实施变式教学 具有可分辨性 变式教学既有助于排除非本质特性的干扰 如容易混 淆的物理概念的干扰和复杂物理情景的干扰等 同时可以 提高学生对新旧知识的分辨性 这是新课程目标中的重点 之一 2 2 实施变式教学 具有可操作性 变式教学在原有单一解决某一问题的基础上 扩大物 理规律的应用范围 在有助于学生提高解决问题能力的同 时 也有助于解题教学理念的更新和教学方式的转变 真可 谓相得益彰 2 3 实施变式教学 具有可开放性 变式教学既摆脱了 示范y 模仿y 练习0的单一教学模 式 又有利于学生培养独立思考 灵活转换 举一反三的能 力 从而激发了学生学习的动机 促进学生思维的发展 同 时提高应试能力 这些都体现了新课程理念中关于着重培 养学生认知和主动参与 学会学习的教育目标 注重了个性 的健康发展 一般来说 当学生面对新的问题情境时 如果旧的思维 方法能够解决新的问题 这是迁移学习 如果新的情境需要 学生能够从不同角度进行思考和突破原有的思维模式 这 就是创造学习 变式教学要求不断变更所提供材料或事例 的呈现形式 它能使学生经常处于新的情境中 所以十分有 利于激发学生的思维热情 改善学生的思维品质和培养学 生的创造性思维能力 3 变式教学的实践案例 下面以 两带电小球在电场中的平衡问题0的复习为例 来说明变式教学在高三物理复习中的运用 3 1 任务分析 1 利用专题复习 把电场知识与牛顿定律 功能关系 等力学知识有机地结合起来 通过复习 考查学生对力学 电学有关知识的理解和熟练程度 2 通过对习题的分析与解答 使学生掌握处理此类问 题的一般方法和解决问题的基本途径 以提高学生分析问 题的能力 3 通过变式复习 引导学生进行类比 概括及综合分 析 培养学生的发散思维和知识迁移的能力 4 通过举一反三 调动学生的学习积极性 提高学习 兴趣 并加深对物理概念 规律的理解 引导学生在高三复 习中寻找一种行之有效的复习模式 3 2 教学流程 本案例的教学流程如图 2所示 图 2 3 3 教学过程 1 投影基础题型 如图 3 所示 两条绝缘细线挂着两个质量为 m 的相同 小球A B A B 各带等量异种电荷 q 和 q A B 间的 距离为L 上 下细线所受的张力分别为 F1和 F2 已知静 电力常量为 k 重力加速度为 g 那么这时 F1和 F2分别为 多大 设两绳都不松弛 投影某学生的解题过程 并请其他学生加以点评 2 改变初始条件 变化 1 如图 4所示 两条绝缘细线上挂着 2 个质量为 m 的相同小球A B 小球 A 带 2q 的电荷量 小球 B 带 q 的电荷量 A B 间的距离为L 上 下细线所受的张力 分别为 F1和 F2 已知静电力常量为 k 重力加速度为 g 那么这时 F1和 F2分别为多大 设两绳都不松弛 变化 2 在变式 1 的基础上加上电场强度为 E 的匀强 电场 电场的方向竖直向下 如图 5所示 那么这时 OA 绳 AB 绳上的张力F1和 F2分别为多大 设两绳都不松弛 图 3 图 4 图 5 3 改变所求结果 变化 3 上下两带电小球的质量均为 m 所带电荷量分 别为 q 和 q 两球间用绝缘细线连接 上球又用绝缘细 线悬挂在天花板上 平衡时两球如图 6 所示 现在两球所在 的空间加上水平向左的匀强电场 场强为 E 由于空气阻力 的作用 两球最后会达到新的平衡位置 设平衡时细线都被 拉紧 请画出最后平衡时两带电小球的可能位置 图 6 图 7 图 8 请一学生画图 并说出画图的依据 再由其他学生点 评 教师总结 44 Vol 30 No 12 2009 物 理 教 师 PHYSICS TEACHER 第 30卷第 12 期 2009 年 4 同时改变初始条件和所求结果 变化 4 上下两带电小球的质量均为 m 所带电荷量分 别为 q 和 q 两球间用绝缘细线连接 上球又用绝缘细 线悬挂在天花板上 平衡时两球如图 7所示 现在两球所在 的空间加上与水平成 30b的斜向下的匀强电场 场强为 E 两球最后会达到新的平衡位置 设平衡时细线都被拉紧 请 画出最后平衡时两带电小球的可能位置 请一学生画图 并说出画图的依据 再由其他学生点 评 教师总结 5 能力提高 变化 5 有 3 根长度皆为 l 1 00 m 的不可伸长的绝 缘轻线 其中两根的一端固定在天花板上的 O 点 另一端 分别挂有质量皆为 m 1 00 10 2kg 的带电小球 A 和 B 它们的电荷量分别为 q 和 q q 1 00 10 7C A B 之间用第 3 根线连接起来 空间中存在大小为 E 1 00 106N C 的匀强电场 场强方向沿水平向右 平衡时 A B 球的位置如图 8 所示 现将 O B 之间的线烧断 由于有空 气阻力 A B 球最后会达到新的平衡位置 则最后两球的 机械能与电势能的总和与烧断前相比改变了多少 不计 两带电小球间相互作用的静电力 图 9 图 10 解析 图 9 中的虚线表示 A B 球原来的平衡位置 实 线表示烧断后重新达到平衡的位置 其中 A B 分别表示细 线OA AB 与竖直方向的夹角 A 球的受力情况如图 10 a 所示 重力 mg 竖直向下 电场力 qE 水平向左 细线 OA 对A 的拉力 T1 方向如图 细线 AB 对A 的拉力T2 方向如图 由平衡条件得 T1sinA T2sinB qE 1 T2cosA mg T2cosB 2 B 球受力如图 10 b 所示 重力 mg 竖直向下 电场力 qE 水平向右 细线 AB 对B 的拉力 T2 方向如图 由平衡 条件可得 图 11 T2sinB qE 3 T2cosB mg 4 联立以上各式并代入数据 即得 A 0 5 B 45b 6 由此可知 A B 球重新达到平衡的位 置如图 11 所示 与原来位置相比 A 球的 重力势能减少了 EA mgl 1 sin60b 7 B 球的重力势能减少了 EB mgl 1 sin60 b cos45b 8 A 球的电势能增加了 WA qElcos60 b 9 B 球的电势能减少了 WB qEl sin45b sin30b 10 因此 两种势能总和减少了 W WB WA EA EB 11 代入数据解得 W 6 8 10 2J 12 点评 在本题的解决中 正确的受力分析 确定平衡位 置是关键 然后用功的公式和从能量的角度来进行求解 还 应注意的是 位移问题容易出错 6 总结解题规律 略 4 实施变式教学的反思 4 1 利用变式教学 使复习内容由浅入深 循序渐进 变式复习时一般从一个简单的物理基础题入手 进行 常规练习和复习 利用改变初始条件和所求结果 使问题循 序渐进 层层深化 使学生思维始终处于 半熟悉状态0 可 以增强求知欲望 激发学生运用已有的物理知识解决实际 问题 从而达到复习教学的目标 4 2 利用变式教学 巧妙地进行学科内的知识综合 上述复习案例 两带电小球在电场中的平衡问题0是把 电场知识与力学中的平衡条件 牛顿运动定律 功能原理等 力学知识有机地结合起来 进行复习教学 学生在教师的指 导下自己参与并能利用已有知识进行问题的解决 增强了 学习的积极性 教学效果同时得到有效的提高 学生也从中 学会了一种行之有效的复习方法 他们的概括和分析能力 得到了一定的培养与发展 4 3 变式教学能满足学生学习的心理需求 根据高中学生的心理研究实践发现 在决定学生对教 学满意度的因素中 首位因素是易学懂 教学灵活 避免单 调 追求变化是学生学习心理的需求 变式教学正好满足这 种需要 4 4 变式教学能激活学生的思维 变式教学以它的低起点和不断提升的教学目标 使学 生始终处于学习中的 半熟悉状态0 故能激发学生的思维 活动 这种思维活动不仅可以是猜想 分析 还在于通过学 生的 上当0引发他们对自己思维的反思 最终可提高学生 的思维监控能力 4 5 变式教学能活化学生的知识结构 变式教学不是讲授一个一个的知识点 它以一个知识 点为中心编织知识网 构建一个一个知识组块 而这些组块 相对于孤立的知识点具有更大的功能 变式教学艺术可以 用最少的时间给予学生最大的有序知识 通过变式教学训 练后获得的知识是包含着 同化0 顺应0过程中吸收的多 种知识的一个知识集团 它无疑具有更大的学习活力 总之 变式教学是高三物理教学中的一种行之有效的 复习方法 若能熟练 持久地应用 定能提高高三物理复习 45 第 30 卷第 12 期 2009 年 物 理 教 师 PHYSICS TEACHER Vol 30 No 12 2009 困扰学生的洛伦兹力问题解析 徐海菊 江苏省南通中学 江苏 南通 226001 图 1 图 1 是一个常见的容易引起学 生误解的习题 即洛伦兹力究竟做不 做功 题目如下 在水平方向的匀强磁场中 有一 光滑绝缘竖直放置的长为 l 的空心 管 其 M 端有一质量为 m 电荷量为 q 的小球 开始小球相对管静止 当管带着小球沿着垂直于管长度的 方向以恒定速度 u 向右方运动 试 求小球从管 N 端飞出时 小球受到 几个力 各做了多少功 解析 在垂直磁感线平面内建立直角坐标系 以小球初 始位置为坐标原点 x 轴正方向与 u 同向 y 轴垂直 u 方 向 如图 2 所示 图 2 因为小球随管有沿 x 方向的恒定速度 u 根据左手定 则判定小球受到沿 y 方向的洛伦兹力f1作用 大小为 f1 Bqu 在 f1作用下小球沿 y 轴正方向做匀加速运动 满 足 Bqu mg ma 即 a Bqu m g 1 小球运动至管口 N 经历的时间以及沿 y 方向的分速度分 别为 t 2l a 2 v 2al 3 这一过程中重力做负功 WG mgl 洛伦兹力 f1做正功 W1 Bqul m g a l 此处对洛伦兹力做正功的计算是 无懈可击的 洛伦兹力究竟做不做功呢 请看后续分析 小球上升过程中一共受 4 个力作用 这就是竖直向下 的重力 mg 小球随管向右运动受到竖直向上的洛伦兹力 f1 小球沿管向上运动时受到的洛伦兹力 f2 Bqv 方向水 平向左 管壁对小球水平向右的弹力 F f2 如图 2 所示 因为管子向右做匀速直线运动 f2与速度 u 方向相反 所 以 f2做负功 f1做正功 二力对小球做功的绝对值相等 小球沿管上升过程中位移与速度都随时间变化 我们 可以用定积分求出小球