从照葫芦画瓢到似瓢不是瓢

徐敏峰 孙志兵

摘 要：在教学中让学生模仿典型例题的解题思路形成解题的方法和套路，会在学生头脑中形成思维定势，从而对学习产生不利影响。有必要对运动状态、物理条件、物理模型、运动过程、物理情景等进行细微改变，给学生提供形同质异的新问题，让学生在新旧问题的探究中抓住问题的本质，促进对知识的理解和方法的领悟，先模仿后超越，实现举一反三。

关键词：运动状态；物理条件；物理模型；运动过程；物理情景

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2018）11-0061-4

学生学习新的物理知識后需要通过习题训练，在知识应用中巩固、深化物理概念，领悟分析问题的方法。一般而言，教师都会在新课结束后的教学中，给学生讲解典型例题，为学生提供示范，然后给学生布置一些类似的习题，学生模仿课堂上解决典型例题的套路分析处理问题。在这样的模仿过程中，学生可以实现知识的巩固和内化，可以提高学生处理问题的速度，但也不可避免地带来思维定势。所以，在教学中，尤其是习题教学中不仅要让学生模仿，更要在学生掌握了基本知识、基本方法后实现超越，让学生分析问题从照葫芦画瓢到似瓢不是瓢，突破思维定势和解题经验的束缚，实现知识的融会贯通和处理问题方法的透彻领悟。具体而言，教师可以将学生熟悉的物理问题更改运动状态、物理条件、物理模型、运动过程、物理情景等，将其变成形同质异——似曾相识本质却又不一样的新问题，让学生在解决新问题中突破思维定势，掌握物理问题的本质，并在此过程中达到深化物理概念、物理规律的理解与运用，习得分析问题的物理方法。

1 更改运动状态深化概念的理解

物理概念是物理学的基石，概念的教学是中学物理的重中之重。“如何使学生形成、理解和掌握物理概念，进而掌握物理规律并使他们的认知能力在这个过程中得到发展，是中学物理教学中的核心问题。”[1]唯有学生正确理解概念才能正确理解物理规律，在实验课的学习中也才能顺利理解实验原理和实验操作的逻辑关系，在解决物理问题时才能正确理解题意、构建物理情景，解决问题。教学中将学生熟悉的物理问题更改其运动状态，其余条件不变，让学生在新旧问题的比较探究中深化对物理概念的理解。

例1 如图1，物体A、B叠放在水平地面上，水平力F作用在物体B上，使两者一起向左做匀速直线运动，请分析物体B对物体A及地面对物体B的摩擦力。

分析 本题学生需要清楚理解静摩擦力和滑动摩擦力的概念，并在此基础上延伸出摩擦力产生的条件。物体A、B一起做匀速运动，A、B相对静止，A、B和地面之间有相对滑动。先以物体A、B 整体为研究对象，根据滑动摩擦力的概念和产生条件及二力平衡可得地面对物体B有向右的滑动摩擦力，f=F，物体B水平方向受到的合力为零，与物体A之间没有相对滑动的趋势，故而物体A、B之间没有静摩擦力。进行上述分析后教师一般还会利用假设法分析物体A、B之间的摩擦力的情况。本题还可以将物体A、B的运动状态进行更改，具体如下。

变1：将原来的匀速直线运动更改成匀加速直线运动，其余条件不变，让学生分析物体B对物体A及地面对物体B的摩擦力。

新问题的情景和例1看起来一模一样，但是受力却不同，地面对物体B有滑动摩擦力，但是小于拉力F，物体A、B之间有静摩擦，物体B对物体A的静摩擦力向左。通过新旧问题的分析与对比，学生对摩擦力概念中的滑动、相对滑动等关键词会有深刻理解，尤其是通过新问题学生能明白相对静止与静止的区别。相对静止的物体是以摩擦力的施力物体为参考系，而摩擦力的施力物体未必是地面，相对静止的物体可能相对地面是运动的，即运动的物体也可以受到静摩擦力。

2 变化物理条件掌握现象本质

分析物理现象是物理学习中必不可少的，正确分析物理现象，掌握物理的本质，才能得到正确的结果，并在不断变化的物理问题中迁移所学知识。教学中变化物理条件，让物理现象发生变化，在新旧现象的分析、比较中，促进学生掌握物理现象的本质，实现知识理解和灵活变通。

例2 如图2是化学实验中用的离心分离器，试分析其原理。

上述问题是各种教材离心运动这一部分内容的典型案例。其原理是：浑浊液体中的不溶于液体的固体颗粒在随分离器转动时，由于离心现象会向管底运动，从而快速沉淀下来，如图3。学生对本实验现象的理解是物体分离时固体做离心运动。这样的理解没有抓住现象的本质，当学生遇到变2的情况必然出错。

变2：如图4，在注满水的玻璃管中放一个乒乓球，然后再用软木塞封住管口，将此玻璃管放在旋转的转盘上，且保持与转盘相对静止，分析乒乓球会向何处运动。

学生根据对物理现象表象的理解，判断出乒乓球将和例2中固体颗粒一样向管的底部运动的错误结论。通过例2和变2的分析，让学生理解为何例2中固体颗粒向管底运动，而乒乓球却不是。在例2中其实隐去了一个重要的条件，固体颗粒的密度大于液体，和同样体积的液体在同样的位置转速相同的情况下相比需要的向心力大，故而其做离心运动，向管底部运动。在变2中，乒乓球的密度小于水，做离心运动的是水，水向外，乒乓球向里运动。通过上述分析，学生知道了离心分离器是按照密度对物质分层。还可以尝试让学生思考离心分离器能否将悬浮在液体中的固体分离出来。

3 变化物理模型深化物理规律理解

物理模型的构建对新知识的学习和运用都很重要。学生只有正确构建物理模型才能理解所学知识，才能深化对物理规律的理解和运用。同时，物理模型的构建对学生而言是学习中的难点。对一些重要的物理模型，教师都会通过列举例子和习题训练不断强化。这会带来一个负面的影响，学生在头脑中对模型和该模型适用的规律形成固化，当面对的物理条件变化之后，不能随机应变，导致理解出现偏差，问题解决出现错误。

例3 月球质量为m，到地心的距离是r，其绕地球运动的速度大小为v，地球半径为R，求地球的质量和平均密度。

变3：宇宙中两颗相距较近的天体称为双星，它们以二者连线上的某一点为圆心做匀速圆周运动，而不至于因相互之间的引力作用吸引到一起。设两者相距为L，质量分别为m1和m2。（1）试证明它们的轨道半径之比、线速度之比都等于质量的反比。（2）试写出它们角速度的表达式。

4 变换运动过程深化规律运用

运动过程的分析是高中物理教学的重点与难点。很多学生在分析运动过程时出错，导致误用物理规律，无法正确获取知识，不能顺利解决物理问题。分析运动过程时，有时教师只需要将学生熟悉的能够处理的问题情景、运动过程稍作变化，物体运动的过程就会不同，此时往往会有学生掉入陷阱，由于思维惯性，死套公式而出错。引导学生发现错误，跳出陷阱，学生会豁然开朗，增强了运动过程的分析能力，深化了对规律的运用。

最后，学生发现汽车匀减速只有2 s，后面3 s处于静止状态。错误的根源在于认为5 s的时间都是匀减速直线运动，都套用匀变速直线运动公式，实际情况是匀变速只有2 s，后3 s汽车静止没有发生位移，速度也没有发生变化。

5 变化物理情景习得物理方法

物理情景的变化可以让学生从不同的视角分析问题，尤其是一些相似度极高，但是需要运用不同的物理知识才能解决问题的情景，对帮助学生构建知识网络，让学生习得物理方法有非常重要的作用。“在中学物理教学中，通过创设物理情景，有助于培养学生善于发现问题、提出问题的科学素质。”[2]所以，在教学中有必要将物理情景进行适当的变化，让学生在新旧情景问题的探究中习得分析问题的方法。

参考文献：

[1]阎金铎，田世昆.中学物理教学概论第2版[M].北京：高等教育出版社，2003：94.

[2]王运淼.在教学中如何创设物理情景[J].物理教学， 2011，33 （6）：19.（栏目编辑 罗琬华）