解答高中物理多情景过程问题的策略

李正春

摘要：从解答多情景物理问题的流程来看，把培养学生用物理思想方法处理问题的能力放在解答过程的核心地位，再复杂、再多情景的物理过程，只要抓住关键字，明确各阶段物理过程，再正确链接对应的概念、定律，思维障碍、知识难点就会迎刃而解.

关键词：思想方法；多情景；策略

学生高中阶段的物理学习更多的涉及定量描述和计算，然而，受初中物理学习阶段定性描述的影响，缺乏研究物理问题的思想方法意识，面对高中物理问题时，往往不知道如何解答，遇到多情景问题时，更是无从下手，部分学生出现逻辑混乱、思路不清、理解错误，或无法完成解答等现象，直接后果就是学生的物理成绩不理想或始终低于其他学科，学生的物理学习兴趣大打折扣，严重的将影响学生大学专业的选择和长远发展.其中物体运动的多情景过程问题是高考的热点、重点，更是学生集中的难点，是影响学生高考物理成绩提升的关键.

一、解决多情景物理问题的策略，即运用研究物理的思想方法

确定物体运动过程的状态和状态变化，以及状态变化的物理过程产生的原因，这里应当包括运动学观点、力学的观点、动量及其守恒、能量守恒、电与磁的相互作用等观点的相互联系，这即是研究物理问题的思想方法.在遇到物体运动多情景问题时，就能抓住物理多情景过程的关键，从而突破难点，变复杂问题为清晰的逻辑流程，进而正确、快速的解答物理问题.

二、物理思想方法贯穿多情景问题的分析和解答策略

研究物理问题的思想方法是高中物理核心素养的重要目标，因此，让学生把握物理过程及对应规律的链接，是解决物理问题的关键，必须培养学生养成物体运动的物理过程分析的习惯.以下面的例题解析过程为例，谈解答高中物理多情景过程问题的策略实施.

例题将一总质量为m、总电阻为R、每边边长为L的均匀导线制成的正方形闭合线框ABCD置于磁场方向垂直纸面向里、磁感应强度大小按B=B0+ky变化（k为大于零的常数）的水平有界磁场上方h处，如图1所示.从图示位置静止释放线框，运动过程中线框平面保持在竖直平面内，且CD边始终与x轴平行.当线框在有界磁场中下降h0（h0

（1）当CD边刚进入磁场切割磁感线时，CD两点间的电势差大小；

（2）当线框在有界磁场中下降h0高度时速度大小v1；

（3）线框从开始释放到线框AB边刚进入磁场的过程中产生的电能ΔE.

首先教师呈现研究物理问题的思想方法，解答物理多情景过程的思维流程表（涂黑的条目标题，开始学物理时要求学生将流程写在笔记本上，逐渐让学生去掉流程表铭记在心里），并按照流程表要求具体逐一分析，如下表所示：

线框在有界磁场中下降h0时CD边和线框受重力和安培力变速运动法拉第电磁感应定律、牛顿运动定律

线圈AB边刚进场时线框受重力和安培力匀速运动欧姆定律、牛顿运动定律、能量守恒定律

解析

（1）设CD边刚进入磁场切割磁感线时的速度大小为v；

【确定运动状态】如上表所示，刚进入磁场之前线框做自由落体运动

【确定研究对象】整个线框

【提出问题】线框在该状态下v的大小如何求解？

【受力分析与运动性质分析】受重力作用，线框做自由落体运动

【链接物理规律】得v=2gh……①

【体验探究】要计算CD两点间的电势差，应当先确定和找出什么物理量？

【学生讨论、交流】必须先求出CD边切割磁感线时产生的感应电动势.

【再链接物理规律】法拉第电磁感应定律，得E=B0Lv……②

【教师引导学生分析】根据闭合电路欧姆定律，找到UCD和E之间的关系.

CD两点间的电势差 UCD=34E……③

解得UCD=34B0L2gh……④

（2）当线框在有界磁场中下降h0高度时速度大小v1；

【运动状态、运动性质分析】

线框在有界磁场中下降h0高度的过程中做变速运动

【确定研究对象】线框和CD边

【再搜索链接物理规律】根据电磁感应定律和闭合电路欧姆定律可得，口头表达并写出电路中产生的感应电流I=（B0+kh0）Lv1R ……⑤

突破第一个思维障碍的难点：找到了电流与运动速度之间的关系

【分析受力，状态变化】 线框加速度为零时达到最大速度（提醒学生注意，题中关键词“最大速度”），此时闭合线框处于平衡状态.

【再搜索链接物理规律】重力與安培力平衡，即mg=（B0+kh0）LI……⑥

解得v1=mgR（B0 + kh0 ）2L2……⑦

突破思维障碍的几个难点：解决了电流、安培力、重力、速度之间的定量关系.

（3）线框从开始释放到线框AB边刚进入磁场的过程中产生的电能ΔE.

【运动状态分析】很多学生难以确定下降过程中几个不同运动性质的阶段，引导学生分析：

第一阶段：CD边进入磁场前做自由落体运动；

第二阶段：线框从CD边刚进入磁场到下降h0高度时，线框做变速运动；

第三阶段：线框达到最大速度，在磁场中做匀速运动.

线框的AB边刚进入磁场时，电路中的感应电流为

I'=[（B0+kL）-B0]Lv2R……⑧

【确定研究对象】整个线框

【受力分析】线框受重力、安培力

根据线框开始做匀速直线运动可得，mg=[（B0+kL）-B0]LI'……⑨

【链接物理规律】整个下降过程中的机械能减少量等于线框的电能增加量，学生容易纠结分阶段去求解，导致过多的繁琐过程和计算环节，这也是部分学生不能把握能量守恒观点，即电能的获取，是以机械能的损失为代价.

根据能量守恒定律，可得ΔE=mg（h+L）-12mv22……⑩

解得△E=mg（h+L）-m3g2R22k4L8

从以上解答多情景物理问题的流程来看，把培养学生用物理思想方法处理问题的能力放在解答过程的核心地位，再复杂、再多情景的物理过程，只要抓住关键字，明确各阶段物理过程，再正确链接对应的概念、定律，思维障碍、知识难点就会迎刃而解.