概念驱动思维方式助力初中物理问题的解决

黄新志

(江苏省南通市北城中学 226011)

物理的学习方法应该体现物理学的研究方法，物理现象来自于生活，物理概念与物理规律是前人不断概括总结出来的.实际教学中不难发现，经过初步的浅层学习，学生“知其然而不知其所以然”的现象广泛存在.在解决习题问题时，学生遇到情境相似的物理问题时，更是迷惑于“相似的物理现象却有着迥异的答案”.在教学中注重物理概念与规律的形成过程，对相似情境物理习题进行推理辨析，并理解应用，有助于学生改进思维方式，提高思维能力.

一、行程分段速度变化，平均速度怎么算

例题1 小明上学去时，以1m/s的速度走了5min，后来感觉时间不够，为了不迟到，他又以1.5m/s的速度走了5min，他家离学校多远？(2)他上学走路的平均速度.

解S=S1+S2=v1t1+v2t2=1m/s×300s+1.5m/s×300s=300m+450m=750m；

解析分段路程问题是运动练习中的常课，总路程由两段路程相加，学生都能解决；平均速度概念为总路程和总时间的比值，不能简单的认为“平均速度就是速度的平均值”，以上解答不正确.应该由V=S总/t总得：V=750m/600s=1.25m/s.学生会质疑：老师，我的答案一样啊，怎么会错！答案一致，概念却没正确应用，问题并没有得到解决.

例题2 小高上山的速度是1m/s，到山顶后又沿原路返回，速度是1.5m/s，则小高上下山的平均速度是____.

以上分段的平均速度的应用题的解答应该从平均速度的定义的角度出发求解：全程的路程与总时间的比值.除此之外还可以通过列表法解决问题，具体如下：

例题1 表格法

例题2 表格法

表格法解决这类行程问题思路更为清晰，把已知条件填写到相应表格中，求出未知量即可.看似这是一种数据驱动的处理方式，但表格法是建立在对平均速度概念有着正确理解的基础上的问题解决方法，让学生在解题时目标更明确，属于概念驱动的问题加工方式，表格法在解决合金的平均密度问题时，也能发挥作用.

二、液体压强中深度怎么判断

例题3 如图1所示为长江某水坝的示意图.水坝左侧水面高，B和C两点处于同一高度，A和C两点到各自液面的距离相等，水在A、B和C三点产生的压强分别为PA、PB和PC，则( ).

图1 图2

A.PAPC

C.PA>PB=PCD.PA=PC

错解因为距离河底hA>hB=hC，所以PA>PB=PC，选C.

解析本题考点为液体压强的特点，影响液体内部压强大小的因素为深度，深度的定义为从研究点到液体与大气相通的表面(即液体自由表面)的垂直距离.题意为hB>hA=hC，所以PA=PC

例题4 如图2的两个容积相同的圆筒形容器，分别装满不同的液体，已知距容器底部距离相等的A、B两点处液体压强PA=PB，则比较两容器底部所受的液体压力F甲、F乙和压强P甲、P乙.

错解因为A、B两点到底部距离相等，压强相等，所以ρA=ρB，容积相等，所以压力：F甲=F乙；压强：P甲=P乙.本题的错例还有几种，有的学生认识到A、B两点到自由液面距离hAρ乙，质量m甲>m乙，对底部的压力F甲>F乙，但是压强无法判断.

解析本题甲压力和受力面积都大于乙，利用P=F/s无法求解.回顾液体压强的定义过程：因为液体受重力，且具有流动性.液体对底部的压强可以“分层”求，液体对甲底部的压强表示为PA+PA下；乙底部的压强为PB+PB下.因为ρ甲>ρ乙、深度相等，所以PA下>PB下，结合A、B两点PA=PB，可以很快比较得出P甲>P乙,F甲>F乙.只有正确理解深度的概念，才能准确判断深度对液体压强的影响.

三、摩擦力到底是变还是不变

例题5 如图3所示，用手握住重5N的瓶子，此时瓶子受到的摩擦力大小为____N，方向为____(选填“竖直向下”或“竖直向上”)，增大手对瓶子的握力，瓶子受到的摩擦力将____(选填“增大”“减小”或“不变”).

图3

错解摩擦力与压力及粗糙程度有关，当压力增大，摩擦力增大.因此答案为5N，竖直向上，增大.

解析我们可以提醒学生，物体前后运动状态如何变化？此过程中，瓶子一直静止处于平衡状态，符合二力平衡条件：大小相等，方向相反，作用在同一直线上.瓶子受到手竖直向上的摩擦力始终等于瓶子的重力.辨析：滑动摩擦力的大小与压力及接触面粗糙程度有关；静摩擦力大小，一定要从二力平衡角度判断分析.

例题6 如图4所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体运动速度v与时间t的关系如图乙所示.由图象可知当t=1s时，物体处于____状态.t=3s时，物体受到的摩擦力为____N.

图4

错解静止状态，3N.

解析本题是力与运动的典型案例题，是“常见常错题”，为什么会这样呢？开展实验探究，对物理过程推理分析，是二力平衡的应用的热点.本题借助“按要求推木块实验”进行解析：在0s～2s给物体施加1N的力，速度为0，处于静止状态时，推力等于静摩擦力，静摩擦力随推力增大而增大，二者始终相等.由图像可知2s～4s物体加速运动，受滑动摩擦力，推力大于滑动摩擦力，摩擦力大小未知；4s～6s时，物体做匀速直线运动，此时受平衡力，滑动摩擦力等于推力.滑动过程中，摩擦力不变，求解3s的摩擦力，应该参考4s～6s平衡状态的过程.

摩擦力怎么变化，不只是看压力和粗糙程度，熟练掌握摩擦力概念，辨析摩擦力的性质，开展运动过程重构，分析是否处于平衡状态，从而搭建关系式，才能顺利解决问题.

物理学习过程是思维养成的过程，通过物理概念驱动问题的解决，有利于提高学生的辨析能力，培养学生的思维习惯，为今后进一步的学习起到很好的助推作用.