物理课堂中“变题”的方法与技术

2019-02-20 20:10丁广健
数理化解题研究 2019年2期
关键词:机械效率铁球拉力

丁广健

(江苏省南通市如皋市搬经镇初级中学 226500)

为了促进学生对知识的巩固和理解,教师必须引导学生结合习题练习,让他们在分析过程中推进自己的认识,同时这也能让学生积累问题解决的经验,训练他们思维的灵活性.习题练习并不是让学生漫无目的地研究和分析大量的习题,有效的习题练习强调少而精,让学生以有限的投入实现更大幅地提升.这不但要求教师在选择问题要有更强的目标意识,也要求教师在具体教学过程中灵活地参与变式教学,通过变题处理来引导学生挣脱题海的困扰,提升习题讲练的效率.下面,笔者就结合教学实践探讨初中物理课堂上的“变题”的方法与技术.

一、逐层推进,凸显知识之间的关联

物理习题教学过程中,教师可以从一个典型的例题出发,逐步展开变题操作,可以将原始例题的部分信息保留下来,同时更改或增删某些信息,引导学生逐层展开探索,这样的教学有助于学生整合零碎的认识,让他们真正感悟到知识之间的关联,进而帮助学生形成更具系统化的认识,这对学生思维严密性的发展大有好处.

例题现有一枚质量为79g的铁球,它的体积为40cm3,请说明这枚铁球属于实心球还是空心球?

上述问题需要学生结合对密度概念的认识来进行处理,在具体操作中有三种不同形式:其一是计算出79g实心铁球的体积,将数据和40cm3比较;其二是计算出体积为40cm3的实心铁球的质量,将数据与79g进行比较;其三是结合问题中的现有数据,计算对应铁球的密度,将其与铁密度进行比较.学生结合这个问题的处理可以更加深刻地认识密度公式及其变形式,这有助于他们认识的融会贯通.

变题1 体积为40cm3的水全部结成冰之后,体积变成多少?

变题2 现有一只塑料瓶,能够灌进去1kg的水,请问能灌进去的酒精质量为多少?

变题3 一个氧气钢瓶中氧气密度为9kg/cm3,用掉一半之后的氧气密度为多少?

上述三个变题的本质是一样的,都是帮助学生对密度形成更进一步地认识,相比于原始例题而言,变题1和变题2都需要学生在公式理解的基础上,分析情境中的不变量,变题1是质量不变,变题2是体积不变.变题3的要求又略有提升,貌似体积不变,但是气体质量变成了原来的一半,如果学生的思维不够灵活,则很可能坠入陷阱,以此问题情境来训练学生,能够让学生摆脱死套公式的思维框架,这有助于他们思维的发展.

二、由易而难,促进学生对知识的理解

在变式处理的过程中,教师可以逐步增加一些条件,让原本理想化的模型变得更加实际化,当然这样的操作必然会增加问题的难度,为此,我们提出问题变式要由易而难,循序渐进地促进学生理解.

例题现有一光滑斜面的高度为5米,长度为20米,如果将一个重力为100N的物体顺着斜面向上拉,求解拉力在这个过程中所做的功以及拉力的大小.

学生处理这个问题时可以从做功原理以及机械效率的角度出发,建立方程WF=Gh,可得拉力所做功为500J,在此基础上可得拉力的大小为25N.上述模型中的斜面是一个光滑斜面,这是一种理想化的场景,我们可以对问题适当调整,将更加实际的元素融入其中.

变题1 将上述斜面中的“光滑”二字删除,增添“机械效率等于80%”,求解拉力在该过程做功?

这个变题更加贴近真实场景,学生在处理时要充分理解机械效率的概念,并对概念直接应用,计算出总功,即拉力所做的功.

变题2 在变题1的基础上,增加问题“求解上述过程中物体所受摩擦力的大小”?

这个变题本来是在探求力,可以从受力分析的角度着手,最后结合平衡原理完成对问题的分析和处理,但是对初中生而言,这里还牵扯一个难点,因为这个题目中重力、拉力和摩擦力的方向不在同一条直线上,具体处理时需要用到平行四边形法则,这显然超过了初中生的知识范围,但是这个问题就无法处理了吗?答案是否定的,这也充分体现出变题的难度所在,指导学生分析这个问题时,我们可以让学生对原题和变题1进行比较,即前者和后者两种情境下的机械效率有何差别,这个差别是由什么引起的?学生经过分析之后可以明确:正是由于摩擦力的存在,导致后一场景中机械效率小于1,即要做额外功,这个额外功就是与摩擦力的存在相对应的,学生处理时先求出额外功,再结合额外功的数值即可求得摩擦力的大小.

三、一题多变,拓宽学生问题分析的视野

变题设计的角度有很多,可以转换题型,即将选择题改编成计算题,或者将计算题改编成实验探究题.变题也可以是对条件进行调整,实际操作中,几个数字略微调整,就可能导致问题发生变化,我们通过这些变化,可以让学生以更加灵活而动态的视角来分析和研究问题,突破问题研究的片面性.

例题现有两个灯泡,其铭牌标记为“6V 3W”和“9V 9W”,如果将这两个灯泡串联在同一个电路中,两端所允许加的最大电压为多少?

这个问题在处理过程中,需要学生把握住串联电路电流处处相等的关系,即问题是在提问电压,但是最后的处理是要抓电流的限制条件.进行变题操作时,我们可以将铭牌数据的内容进行调整,由此就能构建一系列新的问题出来.

变题1 将上述两个灯泡的铭牌数据调整为“0.5A 3W”和“1A 3W”,其他条件不变,求电路两端所加的最大电压.

变题2 将上述两个灯泡的铭牌数据调整为“12 Ω 3W”和“9Ω 3W”,其他条件不变,求电路两端所加的最大电压.

在教学过程中,我们将变题的过程展示出来,可以让学生明确问题之间的关联和对比,对学生而言他们不一定要定量算出每一个问题的答案,但是却需要他们在梳理问题时的思路时,明确问题的特点,进而让他们以更加开阔的视野来分析和研究问题.

以上我们简要分析了初中物理中常见的变题方法和技术,有关内容还需要广大物理教师在进一步的实验中进行探索和总结.

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