物理情景在物理教学中的重要作用

发表时间:2020/12/30   来源:《教育学文摘》2020年27期   作者:熊良艳
[导读] 解题过程中遇到的题目看不懂,思路混乱,书写表述不清等
        熊良艳
        南昌市雷式学校,江西 南昌 330000
        【摘 要】:解题过程中遇到的题目看不懂,思路混乱,书写表述不清等,都跟物理情景的把握有直接关系。该文主要论述以下方面:一、物理规律都有相对应的物理情景;二、审题过程中必须把握住物理情景;三、解题过程中的书写过程必须紧扣物理情景;四、教学过程必须表达清楚物理情景。
        【关键词】:物理情景;物理规律;研究对象;物理过程;物理状态
         查了不少资料,物理情景竟然没有官方的定义,甚至百度知道都没有这个词汇,看来是很早就出现的新东西。在不少的论文里,把物理情景称作教学情景,也有的称作问题情景,有的理解为场景等等,可谓五花八门。概括起来,物理情景包含三方面因素。
         1、研究对象
         所有物理过程,每一个物理问题的研究等都必须要有研究对象。可以是一个物体或多个物体,可以是生活中的物体,可以是空气,可以是光,可以是地球,也可以是一个原子或电子,等等。
         2、空间环境
         空间环境即研究问题时研究对象周围的事物构成。(1)装置特点。比如空间有哪些物体,水平的还是斜着的,光滑的还是粗糙的,有何种约束装置等等。(2)看不见的环境因素。例如有没有磁场、电场、重力场,重力能否忽略等等。(3)宏观环境与微观环境。
         3、高度概括化的物理过程
         物理过程就是研究对象和环境随着时间的发展过程,是随着时间变化的一系列连续物理状态变化。能准确分析物理过程是解决物理问题的前提,是极其重要的步骤。
         物理过程是从物理现象中抽象出来的,符合物理规律发展变化的物理模型,揭示的是物理现象的内在的物理变化。理解物理过程,必须要了解过程中的物理量的变化,抓住主要因素,模型化处理。
         运用物理规律,必须掌握所对应的物理情景
         物理规律依赖于相关的物理情景,是不能脱离物理情景而单独存在的。
         1、一切的物理规律都存在于一定的物理情景中
         一个物理问题中涉及物体的位置变化,速度变化,这是动力学物理规律存在的物理情景。如果一个问题里面研究的是电阻、电源、电流,则是电路相关规律的物理情景,这时候动力学规律就不适用了。光学规律有光学相关物理情景支持,原子物理规律有原子相关物理情景支持,不同的规律适用于不同的物理情景,是不能混淆的。
         高中需要掌握的范围比较大的物理情景有:
         ①涉及物体运动及相关的动力学物理情景。包括有6类特殊的运动:静止,匀速直线运动,匀变速直线运动,匀变速曲线运动(平抛,类平抛),圆周运动,简谐运动。还包括适合运用动能定理、能量守恒定律(包括机械能守恒定律)、动量守恒定律和动量定理等的物理情景。包括带电粒子在电场中和在磁场中的运动情况。这一大类的物理情景占据高中物理的大部分内容。
         ②涉及利用磁场产生电能的电磁感应物理情景。一般有两种情况:A、切割磁感线,B、面积不变磁场变化。
         ③涉及电源、电阻、电容、导线等相关联系的电路物理情景。一般涉及到电流、电压、电量、电功、电功率的计算。静态的比较多。可以跟电磁感应和运动情景结合。
         ④涉及分子级别的研究单个分子和大量分子的统计规律的热学情景。该情景中,既有微观世界的规律,也有宏观世界的规律,以及两者之间的联系。尤其是使用统计学进行研究是一大特色。
         ⑤涉及原子内部结构的物理情景。整体作为研究对象的氢原子能级;以电子作为研究对象的光电效应;研究原子核的原子核物理。他们之间的情景界限是非常清楚的。
         ⑥涉及光线,透镜,反射镜,玻璃板,三菱镜等的光学物理情景。
         清楚了物理问题中的物理情景,才能准确的运用相应的物理规律。通过对物理情景的种类归纳,能够在研究问题时尽快地对号入座,在相应的物理情景中寻求解决问题的办法。
         2、一个场景可以有多个物理情景,从而能适用多个物理规律
         场景不等于物理情景。我们先来看一道物理高考题。
      
         虽然整个题目只有一套装置,但是却展现了3个方面的物理情景。(1)电阻,导线,有电路的物理情景。是串联关系,两极板相当于电容器,与是并联关系,其电势差应该等于的电势差。电源则有杆ab电磁感应产生。(2)有电磁感应的物理情景。该电磁感应属于切割磁感线情况,产生的是动生感应电动势。(3)有两个动力学的物理情景。杆ab从导轨上滑下来,是一个先变加速后匀速的物理过程。带点微粒则是匀速通过的物理过程。
         我们只有把相关的物理情景都挖掘出来,才能更好的应用物理规律,从而解决物理问题。
         综上所述,物理规律能否运用好,物理情景的把握是至关重要的。
         审题过程中必须准确把握物理问题中的物理情景
         学生看不懂题目,主要是对题目中表述的物理情景没有弄清楚。既然物理情景有三个方面的因素,我们就可以从这三个方面着手对题目进行分析:
         1、明确题目中能够研究的对象和应该研究的对象。
         如果题目有多个物体,那我们需要考虑以下几个问题:那些物体是可以研究的?那些物体是我们应该研究的?在动力学中,一般固定的物体是不用研究的。我们要研究的物体,要么直接与问题相关,要么有间接联系。
         2、分析装置特点和所处环境
         就是掌握物体所处的空间布局。首先是看得见的装置特点,一般物理题目都会有图像配合理解物理情景。一些没有图像的题目,我们往往也需要自己画图理解情景。所以我们应该先审视题目给出的装置图像。从装置图像中我们先分出大的物理情景,从而让我们能准确的运用相关物理规律。除了观看装置图外,我们还要结合题目的文字描述掌握一些细节的地方,比如,那些地方是光滑的,那些地方是粗糙的,那个物体是固定不动的等等。这些细节往往是图像无法表达的。其次是掌握装置所在的大环境。主考考虑要不要考虑重力以及电磁场的布局如何。
         3、认真分析和抽象出物体的运动过程
         简单的题目往往运动过程比较简单。如果遇到一些复杂的运动过程,我们可以使用以下方法分析。
         (1)通过特殊运动状态明确运动过程
         运动状态是运动过程中某时刻的空间情景,相当于在该时刻用照相机照出来的照片。由于是静态的,我们就很容易掌握物体之间的位置关系,以及一些变化的物理量的大小。其中特殊的运动状态包括:
         ①初态。即刚开始的运动状态。
         ②运动的转折状态和特殊状态。题目通常会通过关键条件和关键字,来描述运动的转折状态和特殊状态。这些关键字一般有三类:A、“当……时候,……”,这种表达的数据是非常重要的。B、“刚好”“恰好”一类的,这类关键字表达的是临界状态。例如在变速圆周运动中的绳球模型中,“刚好能够做完整的圆周运动”,“恰好到达最高点”,表达的都是到达最高点处弹力为零的意思,其速度也是该物体能做圆周运动的最小速度,这是一个临界的速度。带电粒子在有界的匀强磁场中运动时,“恰好没有出”边界,表示的是运动的圆刚好与边界相切的情况。在板块模型中,木板上的物体刚好没有掉下来,表达的是滑到尽头处速度相同的状况。C、“若……”,“如果……”,“假如……”,“假设……”等,这类关键字通常表达运动的多样性,通常是一个物理量的变化,引起多种不同的运动结果。
         转接状态和特殊状态通常是我们解题的入手点,是解题的关键条件,遗漏了其中的任何一个,都将导致我们无法最终解出结果。
         ③最终状态。题目的最终状态通常是一种恒定的情况。例如物体静止,或者做匀速直线运动,或者一直做匀变速直线运动。如果一种运动最终没有转折状态,这种运动就是最终的状态。例如在机车匀加速启动过程中,由于最大功率是有限的,匀加速直线运动不可能持续下去,当达到最大速度时出现转折,将进入功率恒定的变加速运动,最后的匀速运动才是研究问题的最终状态。
         所谓过程,就是两个状态之间的经过。只要我们掌握了运动相邻的状态,对这两个状态之间的物理量的变化就了如指掌了。
         (2)通过作简要图像理解运动过程
         在物理题目中,装置图比较常见,是有道理的。用图像表达情景,直观清楚,一目了然。通过图像理解运动的路线和阶段性,各个物理量之间的关系,非常清楚。示例:
        例题:如图5-1所示,一质量为M、长为L的长方形木板B放在光滑水平地面上,在其右端放一质量为m的小物块A,m<M,现以地面为参照系给A、B以大小相等、方向相反的初速度V0,使A开始向左运动、B开始向右运动,最后A刚好没有滑离B板,以地为参照系。
        (1)它们最后的速度的大小和方向;
        (2)求小木块A向左运动到达的最远处(从地面上看)离出发点的距离.
         用图像表达该题的运动过程如下:
         
         其中状态1为初状态,状态3为末状态(匀速),状态2为中间特殊状态,特殊点是两物体中必须有一个的速度减小为零。运用动量守恒定律可以理解状态3时,AB的速度都向右,因为总动量是向右的。在状态2中,由于m<M,A的加速度比较大,所以A最先减小到零,根据动量守恒定律,B的速度必须向右。那么,从状态1到状态2的过程, A物体的速度减小到零,方向向左。从状态2到状态3, A物体的速度从零增加到最终速度,速度方向向右。从图像可以看出,当A速度减为零时,A离出发点最远,SA1即为所求物理量。
         (3)有些运动过程需要运用物理规律分析后才能明确
         运动过程不明确,就是物理情景不明确,这会使我们在解决物理问题中带来很大困难。在物理问题中,运动不明确和多样性是比较难的物理题目。在运动不明确的情况下,需要运用物理规律来分析运动情况。
         解题书写过程中要体现物理情景
         解题书写过程,条理必须清楚,概念和规律不能混淆。如果我们在书写过程中表达清楚物理情景,自己不会混乱,阅卷者也会看到明明白白,赏心悦目。我在教学中发现有的同学会把A过程的数据代入B过程求解,或者把A物体的量误作B物体求解,这些都是物理情景没有表达清楚而导致的。在物理书写中,最典型的表达方式是(举例):
         对物体A,从P—>Q,由动能定理得:(列出对应方程)。
         它包含三个方面:
         1、注明规律的运用对象
         即物理规律的承受者。可以是单个物体,如滑块,滑板,物体A等。可以是多个物体,如连接体。可以是整个电路,如使用闭合电路欧姆定律;也可以使电路的一部分,如使用部分电路欧姆定律,焦耳定律等。
         2、注明规律的针对过程或状态
         即涉及对象的变化发展经过或其中的某个状态。可以是静止的过程,如匀速运动的物体,受力平衡。可以是运动的一部分,也可以是多个阶段性的运动一起研究。在表达运动过程中,时间是其中一个非常重要的线索。我们可以采用“拆”的方法,按照事物发展的时间顺序将复杂的物理过程分解为若干个子过程。这种化繁为简的办法,可以帮助我们更清晰地了解每一个细节。如果我们在书写中把每一段过程都表达清楚,即使在非常复杂的解题环境中也不会混乱。
         3、注明运用了何种物理规律
         即符合情景的物理规律。必须跟对象和过程相对应。
         上例可以看出,通过物理情景建立物理概念和物理规律,化抽象为形象,生动易懂,印象深刻,理解透彻,学生容易接受。
         
         
         
         
         【参考书目】
         [1]. 黄秀娟.物理情景教学探讨[J]. 中学教学参考,2009年36期:70-71
         [2]. 秦付平.分析物理过程常用的几种技巧[J].物理教学, 2009年第06期:55-56
         [3]. 陆海燕.浅谈高中物理学习中的审题[J].中学物理,2011年第19期:66-67
         [4]. 陶汉斌.状态、过程与系统——赏析2005高考理综物理压轴题[J]. 物理教学探讨,2005年第13期:40-42
         [5]. 广东基础教育课程资源研究开发中心物理教材编写组. 高中物理(选修3-2)[M].广东教育出版社,2011年
         [6].中华人民共和国教育部.物理课程标准[M].人民教育出版社2003年4月
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