浅谈物理习题教学的几种变换方式

发表时间:2020/7/28   来源:《中小学教育》2020年3月第7期   作者:陈云素
[导读] 本文阐述在物理习题教学中对习题进行变换的几种变换方式的探讨,例举逆向变换、类比变换、延伸变换、组合变换、置扰变换等变换方式,并以一定的实例加以说明。
        摘要:本文阐述在物理习题教学中对习题进行变换的几种变换方式的探讨,例举逆向变换、类比变换、延伸变换、组合变换、置扰变换等变换方式,并以一定的实例加以说明。
关键词:物理习题、逆向变换、类比变换、延伸变换、组合变换、置扰变换
        引  言
        物理习题是实际物理问题、物理现象的科学简化、科学抽象和理想化模型。物理习题的教学是通过习题的解答,对解决实际问题的一种模拟和演习,是中学物理教学中培养能力、开发智力的重要途径和手段。中学物理习题浩如烟海,要提高物理教学质量,教师不仅要精心选题,而且还应善于对习题进行变换,这样既可以达到举一反三、触类旁通、培养学生思维的目的,又可以减轻学生课业负担,使学生少受题海之苦。下文就谈谈物理习题的一些变换方式,有不当之处敬请各位专家、老师指正。
一、逆向变换
        逆向变换指将问题的已知条件和未知条件进行转换,或将某些概念、规律进行逆向分析和应用。
[例1] 物体从h高处以初速度 Vo做平抛运动,求物体落地的速度与水平方向的夹角θ。
逆向变换  物体以初速度 Vo做平抛运动,落地时的速度与水平方向成θ角,求物体下落时的高度。
[例2] 电荷在电场中某处受力F与该处的场强E成正比。
逆向判断  电场中某处的场强E与电荷在该处的受力F成正比。
[例3]初速为零的匀加速直线运动的物体,通过相等位移的时间之比为:
 
逆向应用  子弹以某一速度垂直射向三块平行叠放的厚度相同的木板。并刚好穿透,设子弹所受阻力相同,求穿过三块木板的时间之比。
        上面几例中第1例由原来已知h求θ,变成已知θ求h;第2例将正确概念反过来表述,让学生判断正误;第3例将初速度为零的匀加速运动转换为末速度为零的匀减速问题。逆向变换是教学中非常易做的变换方式,它对培养学生的解题能力,加深对某些概念的理解是极有好处的。
二、类比变换
     类比变换主要指提出与所给问题具有某种相似性的问题,加以比较分析,以实现知识的正迁移,或防止负迁移。类比变换也是一种很常用的习题变换方式。

例4质量为m的物体在与水平方向成θ角的斜向上的拉力作用下,在动摩檫因数为μ的水平面上做匀速运动,求拉力F及水平的支持力。

类比变换1   质量为m的物体在与水平方向成θ角的斜向下的推力作用下,在动摩檫因数为μ的水平面上做匀速运动,求推力F及水平的支持力。
类比变换2   质量为m的物体在倾角为θ的斜面上,它跟斜面的动摩檫因数为μ在水平恒力的推动下,物体沿斜面匀速向上运动,则物体所受摩擦力为多少?
        像这种将题目的某些条件作适当变化而形成的新题,对培养学生的物理解题能力,实现知识的迁移是极有好处的。类比变换,还常常用来设置一些思维定势或负迁移问题,如将绳拉小球在竖直平面的圆周运动问题,变换为杆拉小球小球在竖直平面的圆周运动问题,学生常会用绳的方法解题。通过变换,可以纠正因负迁移带来的错误。另外,类比变换,还可用来辨析一些相似的概念。
三、延伸变换
        延伸变换主要指在原问题的基础上进一步挖掘、深化。
        例5 在一电场强度为E、水平向右的匀强电场中,有质量为m,带电量为q的小球在与竖直方向成θ角处,处于平衡,问小球带何种电荷,场强E是多大? 
延伸变换
(1)问:如线突然被烧断,小球将做何种运动?
(2)要使小球恰好摆到最低点,问小球应向右拉起多大角度?
(3)要使小球恰好在竖直平面内做圆周运动,问图4所示位置应具有的初速度。
(4)如将电场突然变成竖直向上方向,问小球可能做怎样的运动?
(5)如将电场突然变成水平向左方向,小球可能做何种运动?
        延伸变换可以培养学生发散思维能力,但在教学中应注意延伸要适当,注意学生的能力,做好这种变换,要求教师有较深的功底。
四、组合变换
    复杂过程问题,多是由一些简单的物理问题有机组合而成的,重视对物理问题的组合,可以提高学生解综合题的能力。
例6① 带电粒子经同一电场(电压U1)加速又垂直进入一偏转电场,(电压U2,板长L,间距d),刚出电场时,侧移量y0等于多少?(答案:y0=U2L2/4U1d)
②上题中带电粒子飞出偏转电场的速度v的反向延长线与进入电场的速度v0的延长线与进入电场的速度v0的延长线交点在何出?(答案:L/2处)

组合变换  如图所示,电子经电压U1加速后,垂直射入一板长L,间距为d,电压为U2的偏转电场,出电场后打在一距偏转极板为b的竖直屏上,求电子在竖直屏上侧移的距离y。
  如图5所示,由①、②的结论,可得:  y/y0=2(b+L/2)/L
        通过这种变换,可使学生认识到对于复杂问题 ,只要搞清其过程及对应的规律和结论,就可以很好的解决,也使他们认识到掌握基本问题对解决复杂问题的重要性,在进行习题的组合变换时特别要注意过程的严谨性、科学性、新颖性,还要注意问题的难易度。
        五、置扰变换
        在原问题中,设置一些干扰原问题解决的因素,这种变换称为置扰变换。这些干扰因素,有的是使问题变得不具体,有的是多余刺激,这都增加了解决问题的难度。
例7一质量为m,电量为q的小球以初速度v0沿电场线方向进入一匀强电场中,求小球到达下板时的速度大小。
置扰变换  如图所示,一质量为m,电量为q的小球以初速度v0与竖直方向成θ角进入一匀强电场E与匀强磁场B的正交复合场中,求小球到达下板时的速度的大小。
        本例中学生必须知道洛伦兹力不做功及电场力做功与路径无关这两个规律,才可知晓B、θ是多余的。这种变形,可以培养学生分析和解决问题的能力,加深其对物理规律的认识。
          结束语:
        综上所述,物理习题的变换方式是多种多样的,我们在教学中应灵活应用,做到有目的性,有针对性,当然,在物理教学中习题的变换应围绕教材的重点、难点与关键,切不可主次不辨,脱离中心。,这样对提高学生分析问题和解决问题的能力大有好处。
       
 
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