对高中物理习题变式教学的研究

蒋绚

【摘 要】在高中物理习题课的变式教学过程中，教师通过精心的设计，给学生空间和时间进行深入思考，有效锻炼他们的物理思维能力，提高习题教学效率。

【关键词】高中物理;变式教学;变式训练

面对高中物理习题，学生往往存在一听就懂，一做就错的普遍现象。究其原因，主要是学生缺乏自主分析问题的思维能力。而要高效地锻炼这种思维能力，应用“变式教学”的方法是一种十分有效的手段。物理“变式教学”是指在教学过程中对基本概念、定理、定律及各种运动现象所遵循的物理规律进行不同角度、不同层次、不同情景的变化，有意识地引导学生从“变”的现象中发现“不变”的本质，从“不变”的本质中探究“变”的规律，帮助学生把所学知识点融会贯通，进而让学生从教师精心设计的习题变式教学中去领会、去体会、去把握这种变化中蕴含的物理方法、规律，即达到擅长解决各种变化的物理问题的目的，从而在考试中能够从容应对。

变式教学需要我们教师对各种题目烂熟于心，随时可以就本堂课的知识点进行变式。在变式时一定要注意有效变化，条件背景可变，但是本质特征一定要符合原题，这样才能让学生在同一知识点上不断强化，提高学生的课堂学习效率。下面就从习题的“形”“神”两方面来例谈物理课堂中的变式教学。

一、形变神不变

改变原有命题的条件或提问形式，将原来的题目隐蔽化、间接化，或根据实际教学内容进行情景的变化，但是不脱离基本教学目标，这就是“形变神不变”。在课堂中及时变化题目会激发学生的探究欲望，因为同样的题目经过教师的变化竟然呈现出新颖的一面，使得学生们迫切地想一探究竟，从而对物体规律、知识点的掌握将更为牢固。

例1：在一匀强磁场中有一U形导线框abcd，线框处于水平面内，磁场与线框平面垂直，R为一电阻，ef为垂直于ab的一根导体杆，它可在ab、cd上无摩擦地滑动。杆ef及线框中导线的电阻都可不计。开始时，给ef一个向右的初速度，ef运动情况如何？最后状态如何？

本题实际是考查电磁感应现象中的动力学问题。我们可以通过改变金属棒的初始条件获得以下三个变式：

变式1：ef静止在轨道上，开始时，给ef一个水平向右的恒力，ef运动情况如何？最后状态如何？

解析：这道题是在原题的基础上难度稍微加大，增加了一个恒力，导致最后导轨做匀速直线运动，但仍然是针对原题的解题方法所进行的变式。通过这题的训练，可以让学生们更能熟练运用牛顿第二定律和运动学知识来解决这类问题。

变式2：开始时，给ef一个向右的初速度，且受到一个水平向右的恒力，ef运动情况如何？最后状态如何？

解析：此题把前两题的条件合并起来，变成一道多解问题，是前两题的升华。同学们需要利用前两题的结论和分析方法，讨论三种可能出现的情况。第一种情况，初始时刻，恒力与安培力相等时，此后导体棒做匀速运动;第二种情况，初始时刻，恒力大于安培力，此后导体棒先做加速度减小的加速运动，最后两力平衡，导体棒将以最大速度做勻速运动;第三种情况，初始时刻，恒力小于安培力，此后导体棒先做加速度减小的减速运动，最后两力平衡，导体棒将以最小速度做匀速运动。

变式3：把导线框abcd倾斜，求在下滑过程中，ef杆可以达到的速度最大值？

变式4：如右图，把导线框竖直放置，开始时，将开关S断开，让杆ab由静止开始自由下落，过段时间后，再将S闭合，若从S闭合开始计时，则金属杆ab的运动情况有哪些可能性？

解析：变式3和变式1的本质是相同的，只不过把平面变成了斜面模型，重力的下滑力充当了恒力，其余都是一样的。而变式4其实是变式2的再变形，把平面模型改编成竖直平面，把恒力变成重力，依然分三种情况讨论。这两题的设置是为了让同学们巩固所学，把掌握的知识和方法迁移到其他变形题中，与设置的新情景，新问题达到无缝对接。

有时新知识点的题目考查过于简单，条件、问题浅显易懂，为了提升学生对问题的本质把握，进行变式教学是必要的。高一高二时，教师可作变式教学的积累，题目改编不用太深刻，但是高三复习时，就需要发挥教师的知识积累，改编有难度的题目，让学生能够高效地复习。

二、神变形不变

物理公式，图像或物理模型呈现的形式相同，但是分析问题的角度、方法、规律却各不相同，这就是“神变形不变”。对于学生来说，看到同样的物理模型，有熟悉感、有思维定势，不能从新的角度去剖析问题，即欠缺知识迁移能力。这些变式题的出现，可以帮助学生们打开思路、拓宽眼界，把学到的物理公式、解题方法更灵活地运用起来，从而达到“擅变”的效果。

1.物理模型的变式训练

例2：如图所示，水平力F把一个物体紧压在竖直的墙壁上静止不动，下列说法中正确的是（）。

A.墙壁对物体的压力是由于墙壁形变而产生

B.物体受到的重力跟墙壁对物体的静摩擦力是一对平衡力

C.作用力F与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力

D.物体对墙壁的压力与墙壁对物体的压力是一对作用力与反作用力

本题是一题概念辨析题，主要考查平衡力和作用力反作用力的概念，我们还是利用这个物理模型，但考查的内容可以做个改变：

变式：①物体受到的推力越大，静摩擦力越大？

②当F力减小时，物体一定下滑？

③如果F力从零开始增加，那么物体做什么样的运动？

解析：此题还是这个物理模型，但是考查的知识点变为滑动摩擦力和静摩擦力的概念辨析。三个小问题的设置层层递进。第一问是考查静摩擦力大小的计算方法，第二问是考查静摩擦力变为滑动摩擦力的临界条件，第三问是考查滑动摩擦力变为静摩擦力的过程分析。通过这三问，给学生指明理解此概念所需要的注意事项，帮助学生消化这些基本概念。只有这样的递进性变式训练为学生打造雄厚的物理基础，才可以不断提升学生的解题能力。

2.物理图像的变式训练

例3：质点做直线运动的速度—时间图像如图所示，该质点做什么样的运动？哪些时刻距离出发点最远？哪些时刻回到出发点？哪些时刻运动方向发生了改变？

变式：把该v-t图变为x-t图，那么该质点又做什么样的运动？哪些时刻距离出发点最远？哪些时刻回到出发点？哪些时刻运动方向发生了改变？

同样的物理图像，得到的答案完全不同。通过两图对比，可以让学生更好地掌握图像中的斜率，截距，面积，拐点的含义。

3.物理概念的变式训练

例4：（2011全国卷15题）一质点开始时做匀速直线运动，从某时刻起受到一恒力作用。此后，该质点的动能可能（  ）。

A.一直增大

B.先逐渐减小至零，再逐渐增大

C.先逐渐增大至某一最大值，再逐渐减小

D.先逐渐减小至某一非零的最小值，再逐渐增大

上述题目是一道关于关于力和运动关系的题目，就此题面做一个微小的变化，就形成了2016全国高考题了：

变式：（2016全国卷18题）一质点做匀速直线运动。现对其施加一恒力，且原来作用在质点上的力不发生改变，则（  ）。

A.质点速度的方向总是与该恒力的方向相同

B.質点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直

C.质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同

D.质点单位时间内速率的变化量总是不变

此题考查的重点依然是力和运动的关系，只要原题的知识点搞懂了，这题就没什么难度了。当然我们教师还可以在此基础上作个变化比如受几个力作用的质点，作匀速直线运动，其中某一个力变小，其余力不变，这个质点可能做什么运动？通过对陈题的延伸，将其他知识点与原题融合，增加题目的综合性，潜移默化地让学生学会应对灵活度较大的高考题，在强化过程中不断的提升学生的解题思维能力。

在高考中，我们会发现很多题都似曾相识，因此，有必要深入研究一些基本的物理模型、物理基础题，发掘内在规律，做好题目的变式教学，让学生自主思考、探究，经历成功和失败，总结经验和教训，理解、掌握方法，提高学生自主分析、解决问题的能力，才能让学生既能听懂，又能做得对。

【参考文献】

[1]杨震云，刘建成.问题与问题解决物理[M].南京：江苏教育出版社，2008

[2]邢红军.论物理思想的教育价值及其启示[J].课程与教学，2011.09：76-78

[3]步步高学案导学设计[M].哈尔滨黑龙江教育出版社，2016