刘坤
高三物理教学中,习题训练是重要的组成部分,习题练习能使学生更加准确地理解物理概念,提高运用物理规律解决实际问题的能力。但在习题训练过程中,我们常常会发现这样的情况:物理试卷上的习题,不知什么原因,要么所给的物理情境不能实现,要么出现数据不相容等错误,面对错题,教师该如何处理?不少一线教师由于备课不充分,或是没有发现、识别出错误;或是直截了当告诉学生如何纠正;或是干脆舍弃。笔者认为这么处理值得商榷,习题为什么会出错?难道错题就当垃圾扔了?即便是垃圾,也有回收利用的价值,为此,笔者稍作探索。
一、鼓励一题多解,训练学生发现问题、识别错误的能力
习题的错误不是一眼就能辨别的。在习题训练中,引导学生换个角度或者换个方式求解,就能发现用不同的方法可能得出不同的结果。这时候,关键的是要引导学生深入探讨,因为对错题的探究本身就是的教育功能之一。
如:在质量为M=2 kg的小车上,竖直固定着一个质量为m=0.3 kg、高h=0.06 m、总电阻R=200 Ω、n=200匝矩形线圈,且小车与线圈水平长度L也相同,现线圈和小车一起在光滑水平面上运动,速度为v=10 m/s。随后穿过与线圈平面垂直、磁感应强度B=1.0 T的水平有界匀强磁场,方向垂直纸面向里,已知小车运动(包括线圈)的速度随车v/m·s-1的位移s变化的图像如图所示,求:
(1)小车的水平长度l和磁场的宽度d。
(2)小车位移s=10 cm时线圈中电流大小和此时小车的加速度a。
(3)线圈和小车进入磁场过程中通过线圈某一截面的电量G。
(4)线圈和小车通过磁场过程中线圈电阻的发热量Q。
一般解法如下:
(1)由图可知,从s=5 cm开始,线圈进入磁场,线圈中有感应电流,受安培力作用,小车减速运动,速度v随位移s减小,当s=15cm时,线圈完全进入磁场,感应电流消失,小车做匀速运动,因此小车的水平长度l=10 cm。
这道典型的力电综合题,考查学生从图像中获取有用信息的能力、熟练应用法拉第电磁感应定律及牛顿定律解决实际问题的能力;考查学生熟练应用能量定律解决问题的能力。集解决物理问题的三种思路和观点——力与运动、动量、能量于一体,综合性强。
仔细分析两种解法都没错,但是你会惊讶地发现两种解法的结果差别却如此大!为什么?
只要我们换一种思考角度不就发现问题了吗?学生的思维积极性一下空前高涨起来,探究的欲望被激发了,爱因斯坦说:“发现问题比解决问题更重要,解决一个问题可能只是一种方法和数学工具的应用而已,而发现有价值的问题是科学研究的前提。”
一题多解能培养学生思维的流畅性、广阔性、变通性、灵活性,提升其思维品质,激发其创造性。
二、运用规律定律估算,训练学生的验证能力
发现问题不是目的,解决问题才是关键。发现问题后,如何科学评判呢?估算就是其中重要的方法之一。
物理教学中,很多学生就题做题,做完了事。为了更加充分发挥习题训练的功能,我们要鼓励学生从物理规律出发对习题进行估算,从而初步的科学判断结果。
上述题目,还可以引导学生运用图中数据和动能定理估算,小车和线圈进入磁场后的速度最少应是多少。
由于线圈刚进入磁场时所受的安培力最大,在进入磁场的过程中安培力会减小,估算时认为安培力不变,线圈进入磁场的过程中,根据动能定理:
代入数据,线圈完全进入磁场时速度v=9.98 m/s。
线圈进入过程中安培力减小,进入磁场后的速度应该比9.98 m/s还要大,而题干所给数据显然偏小。
小车与线圈进入磁场的过程中安培力是变力,变力做功处理起来相对困难,但不管是恒力还是变力,动能定理都是成立的,以刚进入磁场时的安培力——最大值来估算,就把变力做功的问题转化成了恒力做功了。这种化繁为简的估算方法,在科学研究中很有价值。
三、运用物理规律对题设数据进行验证
动量定理应用范围十分广泛,在经典力学和相对论中都成立,因此鼓励学生用普适规律对题设所给数据进行验证,进一步培养学生的质疑精神和探索能力,用动量定理验证如下:用天平称出两小球质量,按照教材图示安装实验装置,将斜槽固定在桌边,使槽的末端的切线是水平的,被碰小球放在斜槽前端的边缘处,为了记录小球飞出的水平距离,在地上铺两张白纸,白纸中间放复写纸,当小球落下时,就会在白纸上留下小球落地的痕迹。让入射小球从同一高度滚下10次,将小球落点一一圈出,圆心就是小球落点的平均位置。把被碰小球放在斜槽末端边缘处,让入射小球从原来的高度滚下,使它们发生碰撞,重复10次,用同样的方法标出碰后两小球落点的平均位置。记录数据,算出碰撞前后两小球速度。更换入射小球的下落高度,重复以上步骤。重复以上步骤10次,得出10组碰撞前后小球的速度,取平均值。代人动量守恒公式。结论:碰后的总动量略大于碰前的总动量。
四、挖掘信息,強化习题的提升功能
高三物理复习离不开做题,必须多做题,但题目千变万化,永远也做不完。因此,习题训练时我们必须从不同角度引导学生去解析物理过程、尝试用不同方法去求解同一问题,这样就能起到做一道题掌握章节知识的功效,导引学生充分抓住物理的“魂”——基本规律、思想和方法。做完一道题后,尽可能挖掘题目的信息。
如上述例题,还可引导学生仔细观察速度——位移图像,提出下列的问题。
1.题设所给图像表明小车与线圈进入磁场速度与位移是一条直线,为什么是一条直线?是否应是一条直线?
2.题设所给图像表明小车与线圈进入磁场、离开磁场速度的减少量相同,为什么?是否应相同?
学生在前面所属情境下,必然积极探索,这样就牢牢巩固了所复习知识。
当然,这仅是一管之见,有待行家指导。
(作者单位:湖南省华容县第一中学)