例谈初中物理习题课改教学
森嘉岭
当今中国在基础教学阶段实施的教学改革不外乎两个层面:一、教和学形式的改革,如小组合作学习是对传统讲授式教学的改进和补充,洋思模式是对传统先教后学模式的颠覆……;二、教学内容的变革,如新课程、新课标的实施,改变原来的教学大纲的内容,使教学内容更加适合学生,教学目标更加全面,更加适合时代的要求。然而,对于数理化等理科来说,老师对习题的讲解,学生对习题的训练仍是不可缺少的。习题教学不仅是现在课堂不可缺少的重要内容,将来仍是如此;中国的理科教学这样,欧美发达国家的也是如此。故作为一线教师在习题的教学中狠下功夫,钻研教法是很有必要的。从小的方面说,可以提高课堂效率,减轻学生的负担,起到事半功倍的效果;从大的方面来说,通过解题学生能有效地巩固、深化所学的知识,掌握正确的思想方法,形成良好的解题习惯,从而提升学生的思维能力。下面就本人这几年在初中物理习题教学的一些探索,结合实例和大家做个交流。 一、赋值法
例1.将一根长度为L的均匀电阻丝切为两段,再并联使用,使并联后的总电阻达到最大,那么在如下四种切法中,应选用( ) A. L/2 L/2 B. L/3 2L/3 C. L/10 9L/10 D. L/100 99L/100
本题没有告诉我们长为L的电阻丝的阻值,若假设它的电阻为R,就变成是一个带字母的运算和推理,必将使分析解决本题非常繁琐,不利于问题的解决。如果我们根据题意给长为L的电阻丝赋于具体的数值如R=100,然后分别求出四个选项的总电阻再进行比较,运算就会显得非常简单,答案应选A。我把这种解题方法叫做赋值法,它适合有些题目按常规的思路求解时无从入手或运算过程繁琐,如果选一些特殊值试探求解,往往会使解题过程简化,达到事半功倍的效果。此种方法颇似数学中的特殊值法,但两者又有些不一样的地方,赋值法不一定选取特殊的数值,如上题中R可取100也可取200,或者别
的正数都行,取值的目的是用数字运算代替字母的推理,达到简便运算。 二、比例法
例3.一个物体完全浸没在水中,受到的浮力是4牛,现将它完全浸没在煤油中,它受到的浮力是多少?(油=0.8×103千克/米3)
此题通常解法是应用阿基米德定律的变形公式:V=F/(g)求物体的体积,再运用此定律求物体在煤油中受到的浮力,由于求出的物体体积不是整数,使计算较为繁琐。此题可采用比例法,因为物体两次都是完全浸没,它所排开水的体积与排开煤油的体积相等。根据阿基米德定律有:
F水=水gV排,F油=油gV排两式相比F油/F水=油/水即:F油=油F水/ 水代入数值F油=3.2N
总结:比例法是一种数学处理方法,此法可以化简运算过程。这种方法大致分一下几个步骤:分析物理过程,列出等式;采用相除算法,消去某些未知量,得出所求物理量的表达式;代入已知条件求解。下面我再举一例。 例4.如图2所示,ab和bc是两根连接在一起的电热丝,若把ab端接入电压恒定的电路中,其功率为60W;若把ac端接入同一电路中,其功率为15W,则把bc端接入该电路时,其功率为( ) A.45W B.22.5W C.20W D.10W
本题已知数值较少, 无法直接求出bc端接入电路时,电路消耗的功率,采用比例法能较为方便、简洁求出答案。设电源电压为U,那么Pab=U2/Rab=60W,Pac=U2/Rac=%U2/(Rab+Rbc)=15W两式相比, 即得:(Rab+Rbc)/%Rab=4,Rab=3RbcPbc=%U2/Rbc=1/3Pab=20W,故答案选C。 三、替代法
例5.某定值电阻两端的电压由U变为1/3U时,消耗的电功率变化了0.8瓦,当电阻两端电压变为2U时,该电阻消耗的电功率为 瓦。
根据公式P=U2/R,当电压变为2U时,电功率P=(2U)2/R。从题中无法直接得到U和R的值,也无法求出电功率。我们不妨把U2/R看成一个整体,把它求出,然后即可把答案求出。 根据题意U2/R-(1/3U)2/R=0.8W U2/R=0.9W
P= (2U)2/R=4 U2/R=4×0.9W=3.6W
总结:有些物理问题从已知条件直接推理、演算得出结果很困难,先从已知条件推理得出中间物理量如上题中的U2/R,然后分析所求的问题和中间物理量的关系,通过替代便可得出所求结果。此种方法我把它叫做替代法。下面我们再来看一例题。
四、立方程或方程组法
例7.如图4所示的电路中,已知电源电压不变,滑动变阻器的最大阻值R0 为10,合上开关S把滑动变阻器滑片P移到a端时,电流表读数0.4A,再将滑片P移到b端,这时电流表读数为1.2A,求电源电压和未知电阻Rx的阻值各是多少?
题中当滑动变阻器在a点时,为未知电阻和变阻器的串联电路,当滑动变阻器在b点时,为未知电阻的简单电路。在这两种情况中,都无法求出电源电压和未知电阻Rx的阻值这两个未知量,但是两种情况中,电源电压不变,据此可以列出两个方程:
U=0.4A(Rx+10) U=1.2ARx 解之即得Rx=5,U=6V
总结:有些物理问题一般存在两种或两种以上的情况,单独从任一种情况都无法直接求出所求的结果,需要运用学过的物理公式或定律列出方程或方程组,然后通过数学运算即能求出题中答案。
例8. 如图5所示的电路中, 电源电压恒定,闭合开关S,移动变阻器滑片P,使R1接入电路的电阻分别为1欧和4欧时,R1消耗的电功率相等,且电压表示数变化了2伏,则R2的阻值为欧,R1接入电路的电阻为4欧时,电流表示数为安。根据题中已知条件, 围绕着电阻R1的已知条件列出方程解决问题。假设当R1接入电路中电阻为1欧时两端电压为U1,那么当R1接入电路中电阻为4欧时两端电压为(U1+2V),因为两次的电功率相等,根据P=U2/R,所以:U12/1=(U1+2V)2/4解之可得,U1=2V;进一步可以求得当R1接入电路中电阻为4欧时电流表的示数为1A; 当R1接入电路中电阻为1欧时电流表的示数为2A。 再根据滑动变阻器滑动时电源电压不变可以列出如下方程:U=2A(R2+1)U=1A(R2+4)解之即得R2=2。
习题教学是理科教学中不可回避的问题,古人云,授之以鱼,不如授之以渔。习题教学中切忌搞题海战术,应注重解题方法的训练传授,最后内化为学生的解决问题的能力。以上是我在平时习题教学中解题方法经验的一部分,限
于篇幅,尚有一些方法如极值法、控制变量法等有待以后再著文细说。由于行文匆忙,文中肯定有很多纰漏,望大家不吝指正。