物理表達能力“解讀”.

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簡明而準確的物理表達是物理思維過程的反映。本文通過自身的教學實踐,淺述如何明確物理解題的規(guī)范表達,以及如何培養(yǎng)和提高學生的物理表達能力。
    筆者在物理教學中發(fā)現:有相當一部分學生不重視物理表達,處理物理問題時,經常導致物理表達不當。然而,“物理學”的本意旨在闡明事物的道理。物理表達能力的高低恰恰反映了學生的物理綜合素質。尤其2000年開始的“3+綜合”高考改革,更是加強了對物理表達能力的考查。在大力提倡素質教育的今天,對物理表達能力的培養(yǎng),應引起我們廣大物理教師足夠的重視。
    一、什么是物理表達能力
    物理表達能力就是指:能用簡明準確的物理語言(包括文字語言、符號語言、圖象語言)來表達有關物理概念、物理規(guī)律、物理現象、物理過程等一系列物理問題的能力。物理語言是具有鮮明特色的一種特殊語言。物理表達能力實質上是理解和運用這種特殊語言的能力。
    二、物理表達構成的基本要素
    引用高考試卷的一句經典話語為恰當不過:“解答應寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟。只寫出后答案的不能得分。有數值計算的題,答案中必須明確寫出數值和單位”。
    (一)必要的文字說明
    能用簡明、準確的物理語言闡述物理過程。具體可以考慮以下這些方面:(1)說明研究對象(個體或系統,特別是整體和隔離相結合的題目,一定要注意研究對象的轉移和轉化);(2)畫出受力分析圖、電路圖、光路圖、運動過程示意圖或圖象;(3)說明所設字母的物理意義;(4)說明規(guī)定的正方向、零勢點;(5)說明題目中的隱含條件、臨界條件;(6)說明所列方程的依據、名稱及對應的物理過程或物理狀態(tài);(7)說明所求結果的物理意義(有時需要討論分析)。列表附下:
    說明研究對象
    說明方向
    說明位置、過程
    說明滿足條件
    說明符合的規(guī)律
    單體
    規(guī)定方向
    在哪一點
    滿足的條件
    符合概念或規(guī)律
    系統
    同上
    在哪個過程
    整體受力如何
    符合哪條規(guī)律
    (二)必要的方程式
    物理方程是物理表達的主體,如何寫出,必須搞清下列問題。
    1.物理現象與物理方程的關系
    物理現象決定物理方程,物理方程描述物理現象。分析是物理的靈魂,學生感到物理難的根本原因就在不會分析,懶得分析,只是寫幾個公式而已,結果是越學越不會。觀察現象,分析現象,弄清現象所符合的物理規(guī)律,才是列出方程的根本。
    例1 如圖1所示,一個質量為m的物體放在固定的斜面體M上。若(1)物體m靜止在斜面體M上;(2)物體m沿斜面體M勻速下滑。試寫出兩種情況下的受力平衡方程。
    解析 不仔細分析題意,認為兩種情況下物體的加速度a=0,力學方程一樣,那就錯了。仔細分析物理現象和過程得:(1)物體m受重力G、支持力N和靜摩擦力f作用,如圖2所示,其受力平衡方程為
    mgsinθ-f=0,N-mgcosθ=0;
    (2)物體m受重力G、支持力N和滑動摩擦力f’作用。受力如圖3所示。物體m受力平衡方程為mgsinθ-f’=0,N-mgcosθ=0,f’=μN。
    2.物理方程的分類
    物理方程分為基本方程和輔助方程兩大類?;痉匠碳锤拍?、規(guī)律的直接表達式;輔助方程是反映題目特殊要求的方程,比如f=μN、隱含條件、幾何條件,等等。
    3.列物理方程的順序
    按現象發(fā)生的先后順序,先列基本方程,后列輔助方程,并在每個方程的末尾一行的右端標出序號①、②,等等。
    4.正確的寫出物理方程
    根據物理現象所滿足的物理規(guī)律必須寫出方程的原始形式,并獨立占一行。
    例2 如圖4所示,一質量為m的物體放在水平地面上,在水平力F的作用下以加速度a向右做勻加速運動,已知物體與地面間的動摩擦因數為μ,求力F的大???
    解析 物體m的受力分析如圖5所示,由物體沿豎直方向受力平衡得
    N=mg,  ①
    物體沿水平方向運動由牛頓第二定律得
    F-f=ma,  ②
    由滑動摩擦力大小列輔助方程為
    f=μN,  ③
    由①、②、③式得F=ma+μmg。
    (三)重要的演算步驟和答案
    問題的求解或終結果的得出,必要的或重要的演算步驟是不可少的。重要的演算步驟就是指:根據前面敘述的規(guī)律所列的各種方程,聯立求解而必須得到的一個或幾個重要的中間表達式或終結果表達式的運算過程。對于物理量表達式的運算過程一般要求先做物理量符號(字母)間的運算,然后代入物理量的數值和單位進行數學運算,后給出各種結果(或答案)。具體的求解過程如下。
    例3 一質量為M=30kg的小孩推著一個質量為m=15kg的箱子一起以大小為v0=2m/s的速度在光滑的水平冰面上滑行,此時從小孩正前方迎面滑過來一個質量為M’=M=30kg、速度大小也為μ=v0=2m/s的大木箱。為了避免相撞,小孩突然將箱子沿冰面推向大木箱,假設大木箱和小木箱相碰結合在一起,若不計冰面的摩擦力。求小孩至少要以多大的速度(相對地面)將小木箱推出,才能避免自己與大木箱相撞。
    解析?。ū匾奈淖终f明)設小木箱推出后,小孩的速度為v1,小木箱的速度為v,小木箱與大木箱相碰結合在一起的速度為v2。選小孩推出小木箱的作用過程,M、m整體所受合外力為零,規(guī)定小孩的初速度方向為正方向,由動量守恒定律得(基本方程)
    (m+M)v0=mv+Mv1, ?、?BR>    ①選兩個木箱相碰的作用過程,M’、m整體所受合外力為零,由動量守恒定律得(基本方程)
    mv-M’u=(m+M’)v2,即mv-Mv0=(m+M)v2, ?、?BR>    避免甲、乙相撞的條件為(輔助方程)
    v1=v2,③
    聯立①、②、③式,解得(重要的演算步驟)
    代入數值和單位得
    v=5.2m/s。
    答 小孩至少以5.2m/s的速度將小木箱推出,才能避免自己與大木箱相撞。
    三、如何提高物理表達能力
    (1)課堂同步反饋:要培養(yǎng)和提高學生的物理表達能力,功夫在課堂。課堂應成為學生鍛煉物理表達能力的佳場所。課堂教學要多給學生討論問題的機會,自我表現的機會。這樣,既能鍛煉學生對物理問題的敏銳度,又能鍛煉學生從容陳述自己對物理問題看法的能力,同時針對學生在物理表達中暴露出的弱點及時給予有效指導。反饋時差越短,教學效果就越好。
    (2)課后延時反饋:課后布置一定量的作業(yè),或是組織必要的檢測手段,通過課后教學反饋來實現。課后的教學反饋是一種延時反饋,批改作業(yè)、試卷一定要及時,努力縮小延時差,有效調控物理教學。
    (3)認真講評測試卷:每測試后的講評都是對學生表達能力的有效提高。
    (4)充分發(fā)揮物理教材的潛在功能:物理教材本身就是很好的物理語言表達的標準。在教學中,我們要指導學生閱讀物理課本上的內容,讓學生在閱讀中感受課本中精妙的物理語言,它是如何展現物理現象、描述物理概念和物理規(guī)律的。另外,物理教材中編排了相當數量的物理論述題。其題型有舉例說明物理現象的、解釋物理現象的,有推斷物理規(guī)律的,也有質疑物理問題的等,形式多樣,內容豐富。我們要重視課后練習題,讓學生表述,通過訓練進一步提高其物理表達能力。
    總之,物理表達能力是學生必須具備的一種物理素質。簡明準確的物理表達是物理思維過程的反映,培養(yǎng)和提高物理表達能力更是學生具備良好物理素質的需要。