类比生活情景化解物理教学难点

马佳

摘 要：物理教学中通过将学生难以理解的物理教学内容、物理情景、物理过程等与生活情景进行类比，可以很好地化抽象为形象，降低学生理解的难度，促进学生形成物理学习的积极心理，提升教学效率，提高學生的自我效能感。

关键词：生活情景；类比；化解；教学难点；自我效能感

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）12-0007-3

物理教学中，教学的效果很大程度取决于教学难点的突破。只有有效突破教学难点，学生后续的学习才能继续。然而，有时受制于学生的知识储备、生活阅历、思维水平等，要突破教学难点并不容易。通过类比把学生已有的知识、熟悉的生活现象、生活物品、事件与抽象的物理概念、物理方法、难以理解的物理情景、需要学习的新知识等建立联系，增加学生的直观体验，对教学难点的突破有很大帮助。

1 通过类比构建难以理解的物理概念

物理概念是物理学科的基石。概念的教学于物理教学而言有着十分重要的作用，“让学生掌握好物理概念是物理教学成功的关键”。学生觉得物理难学的一个最重要的原因就是概念没有掌握好。然而，物理概念高度浓缩，且比较抽象，学生学习起来的确有难度。通过生活情景等的类比，化抽象为形象，可以帮助学生降低理解的难度，从而化解概念教学的难点。

案例1 加速度的理解

加速度可以说是学生在高中物理学习中的第一个分水岭。学生学到加速度时，开始出现严重的两极分化。很多学生对加速度的概念、物理意义的理解存在很大的问题。例如：加速度就是增加的速度；速度越大加速度越大；速度变化越大加速度越大。不能掌握加速度的概念对后续匀变速直线运动的规律、力与运动的关系等的学习会造成很大的障碍。

造成学生学习加速度困难的原因有三：

第一，学生不理解什么是变化率，把变化快慢和变化量（变化的大小）混淆。

第二，学生仅从字面意思来理解加速度，很容易产生如下错误认识：加速度是增加的速度；只有加速运动的物体才有加速度；减速运动的物体具有减速度……

第三，对比值定义法的本质不理解。不理解比值法定义的内涵，只是把比值法当成一种机械的操作，学生不明白为什么要用速度的变化Δv比完成这一变化的时间Δt，学生就很难理解加速度的物理意义。甚至认为加速度减小，速度就减小；加速度增加，速度就增加。

教学中可作如下类比帮学生理解加速度：

第一，从生活事例出发，理解什么是变化的快慢，从而让学生理解比值定义法的核心思想和物理内涵。银杏树长高15 m，需要1000年，而雨后春笋两天可以长高到约15 cm，谁长得快？让学生体会到，要比较就要选择相同的标准，长高单位长度所用的时间，或者单位时间所长高的长度。

第二，加速度变化与速度变化关系的理解，尤其是让学生理解加速度减小的加速运动。可以先通过生活实例：学生有过吹气球的经历，在吹气球的过程中，可以发现随着气球内空气容量的增加，气球的半径增加越来越慢。然后，再通过物理例子让学生明白，判断在直线运动中物体加速还是减速的依据是：物体的加速度与速度同向物体做加速运动；物体的加速度与速度反向物体做减速运动。

2 通过类比构建物理情景化解思维误区

在习题教学中，很多学生往往由于对习题中的物理情景理解不透彻而读不懂题意或者曲解了题目的意思。当学生对习题教学中的物理情景不理解时，通过学生熟悉的事例、物品等类比铺设台阶，能够化解学生理解的难度，帮助学生顺利建立物理情景，从而突破教学的难点。

案例2 竖直上抛的分解

学习运动的合成与分解后，学生知道了合运动与分运动的等时间性、独立性、等效性，要求学生会分解竖直上抛、竖直下抛、平抛、斜抛等。学生对竖直上抛的分解存在很大问题，很多学生分解竖直上抛时总是以最高点为界，分解为前半段的匀减速直线运动和后半段的自由落体运动。对于这个典型的错误，多次纠正后依然有不少学生出错，依然把竖直上抛分解为一个竖直向上的匀减速运动和一个自由落体运动的合运动。学生出错主要是讲解竖直上抛的分解时不够形象，学生印象不深刻，学生学习这一知识点基本靠死记硬背，没有理解，所以过一段时间学生就忘记了。教学中利用生活中拍黄瓜的情景进行类比，提出问题引导学生思考，能够帮助学生迈过这一理解的难点。教学过程如下：

师：现在有一条黄瓜要一分为二，可以怎么分？

生：可以分成等粗的两段或者等长的两半。

师：运动的分解应该满足什么条件？

生：等效性、等时性。

师：什么是等时性？

生：每个分运动的时间都等于合运动的时间。

师：请思考把竖直上抛分解为前半段的匀减速直线运动和后半段的自由落体运动，竖直上抛从抛出到最高点做匀减速直线运动的时间设为t1，从最高点做自由落体到抛出点的时间为t2，从抛出到落回抛出点的时间为t，t1、t2、t三者之间是什么关系？是否满足合运动与分运动的等时性？

生：t=t1+t2，t1

师：很好，运动的分解要求每一分运动与合运动的时间，t=t'1=t'2，就好比拍黄瓜时，要求按照等长剖成两半，而不是切成两段。此外，我们还要注意：分运动是同步进行的（同时开始，同时结束）。那竖直上抛运动究竟应该怎样分解呢？我们可以从竖直上抛的特点入手，运用力与运动的关系进行分析。

生：竖直上抛运动有向上的初速度，仅受重力的作用。采用控制变量法分析：初速度向上，如果没有重力，则物体向上做匀速直线运动；如果仅受重力，没有初速度则物体做自由落体运动。所以，竖直上抛分解为同步进行的向上的匀速直线运动和自由落体运动。

3 通过类比深化物理思想方法的理解

物理教学中多途径渗透物理思想方法的教育是物理课堂的重要使命，但是有时候数学知识的滞后，会给学生的理解带来不小的難度。例如：在高中物理必修1第一章瞬时速度，第二章用图像法推导匀变速直线运动的位移公式，必修2探究重力做功与重力势能的关系等的学习时，就需要学生理解微元法，但是此时数学还没有接触微元法，学生对这一以极限思想为基本思想，设微小的单元，讨论它趋向于零时的极限情况的方法的理解有很大难度。

案例3 类比花坛化解微元法理解难度

在探究重力做功的特点时，需要探究物体沿不同路径下落相同高度h，重力所做的功。为使得出的结论更具一般性和说服力，需要推导物体沿任意曲线下降高度h，重力所做的功。此时就要用到微元法，把曲线分成若干段，每一小段都可以看成直线。不少学生对此很不理解，一脸茫然。教师进一步解释，地球表面是曲面，我们的运动场只是地球表面若干小块中的一块，它是平面，道理是一样的。这样的类比解释后，还有学生不理解。其实，教师只要引入花坛做更形象的类比就很容易化解这个难题。给学生展示图1，从远处看整个花坛是圆弧，但近看砌花坛的瓷砖每小一块都是平面，还可让学生课后去观察学校或者学校附近拐弯处的花坛，增加体验。

4 通过类比化解对运动过程的理解难点

教学过程中，学生能够理解运动过程，顺利构建物理模型，是解决物理问题关键的一步。然而，由于高中物理所研究的问题的复杂性和抽象性，学生理解起来有一定的难度。通过生活情景或者生活物品形状的类比可以辅助学生理解，从而降低难度。

案例4 带电粒子不垂直射入匀强磁场的运动轨迹

带电粒子垂直进入磁场，带电粒子受到总垂直于磁场方向和运动方向的洛伦兹力，在磁场中做匀速圆周运动，但当带电粒子射入方向与磁场方向不垂直的时候，粒子做什么运动？其轨迹又如何？将速度v0分解为沿磁场方向的分量v0x和垂直于磁场方向的分量v0y，如图2所示。

由图2，根据左手定则，带电粒子垂直于磁场方向的分速度v0y产生垂直于纸面向里的洛伦兹力f=qBv0y=qBv0sinθ，在垂直于B的平面内做匀速圆周运动，而在沿B的方向不受力，有速度v0x做匀速直线运动。带电粒子的运动可以看作上述两个分运动的叠加，此时带电粒子的运动轨迹为等距螺旋线，如图3所示。

然而，分析过程虽然学生能够理解，但是由于学生思维能力的不足，以及该轨迹的形状比较抽象，对轨迹形状为等距螺旋线的理解存在一定的难度。为了辅助学生理解，可以用拉伸的弹簧来类比该轨迹的形状，通过这一简单的类比，抽象的等距螺旋线立刻就能变得形象。

5 结束语

高中阶段，学生的思维虽然得到了进一步发展，开始从“经验型”形象思维向“理论型”转化，进行抽象逻辑思维转变的转折期，但学生的抽象思维能力比较低，还更多依赖于形象思维。高中物理相对于初中物理而言复杂、抽象，学生会因为对一些抽象而陌生的物理概念、物理模型的学习，物理情景的构建，运动过程的分析感到困难而失去学习物理的兴趣。在物理教学中，应该充分利用学生的生活经验，进行类比帮助学生突破学习过程中的难点，促进学生形成物理学习的积极心理，提升学生学习物理的兴趣和自我效能感，从而提升物理教学的效果。

参考文献：

[1]冯爽.开发物理课程资源落实新课程理念[J].中小学教师培训， 2013（11）：43—46.

[2]myp.中学生学习物理的心理分析[DB/OL].http：//wljxl.snnu.edu.cn/Article/ShowArticle.asp ArticleID=176，2015-12-25.

（栏目编辑 赵保钢）