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创新能力在高中物理习题教学中的培养

2016-08-04周飞

中学物理·高中 2016年7期
关键词:小球习题火车

周飞

习题教学是学校教育背景下一项最为常见的教学手段和教学形式,在这样的背景下,创新能力的培养又是我们习题教育的任务之一.物理习题的教学,实际上是对课本知识的运用和延伸,对学生思维方式的形成和解决问题能力的培养都有重要影响.在教学过程中,教师可以通过对物理习题的引入,结合课本知识,对问题进行分析、解决,使学生的创新能力在习题教学中得到培养.

1 触景生题,激发学习兴趣

在进行物理教学时,往往需要学生能在头脑中形成一个完整的过程情境,它可以使学生的情感得到充实,从而启发学生思考、探究问题,激发学生的学习兴趣,使他们产生创新的意识,久而久之就能培养学生的创新能力.物理的习题大多来源于生活,而且加入了一些抽象的概念,教师要引领学生边读题,边在头脑中想象题目中涉及到的物理情景,在大脑中构建相关的物理模型,再根据学到的基础知识,最后得到所需的结果,进而培养学生练就创新思维的能力.

如在教学《匀变速直线运动的规律》一节课的习题课,教师为了扩充学生的知识范围,在习题中往往会出现关于追击方面的运动学问题.为了让学生在大脑中构建追击的思维,教师可以先用多媒体播放视频:一辆轿车肇事逃逸,警察发现后,就驾驶警车进行追赶;然后为学生播放:一辆轿车在前面匀速行驶,在同一车道上后面有一辆速度快的汽车,开始做匀减速运动,最终追上了前面的轿车.通过这些视频,教师要对学生进行提示,解决追击问题时一定要把握住一点:两辆车速度相等时.教师引导学生对追击问题中是否能追上的条件进行讨论,而且还要指导学生思考后面将要发生什么.学生将根据看到的物理情境,加上学生本身的实际体验,会很容易得到结论:如果两车速度相等时为恰好追上;如果在两车速度相等之前就相遇了,那么就还会再相遇一次;如果在两车速度相等时,两车还没相遇,那么这时就是两车相距最近的时刻,而且以后也就追不上了;再结合物理学关于速度位移的关系式,得出最终的答案.

通过对习题进行形象的情景设置,能够在学生大脑中形成生动的物理模型,再结合物理知识使问题得到解决,激发了学生的学习兴趣,进而培养他们的创新思维能力.

2 设疑解题,引导学生思考

教学中,教师的教学目标不能简单地让学生掌握知识,而是要让学生通过学习去进行发现、思考、探索.教师作为课堂教学的主导,要考虑本节课的教学怎么进行,该怎么组织教学.而在教学怎么进行的思考上,要让学生掌握思考问题的方法,更要考虑给学生留下 “思考深入点”;此时,教师就必须在教学过程中重点考虑如何引导学生学会思考、善于思考、变通思考,在不断深入的思考行为中达成方法的建构,而学生创新能力也会在这种思维引领下得到慢慢的渗透和锻炼,从而得到实在的提升.

如在教学《库伦定律》后的一节习题课上,教师引入了这样的一道题:如图1所示,有两个光滑的绝缘细杆,倾斜放置在水平面上,且与水平面的夹角为37°,现把两个有孔的小球分别放入细杆上,已知两小球的质量为m,所带电量为q(正电),现把两小球从静止释放,求两球相距多远时,两球的速度达到最大值.当题目一出来,学生不知道从哪下手,根本看不出所给出的已知条件和想求的物理量之间有什么关系.教师为了帮助学生找到解决的突破口,随后给学生提出几个提示的问题让学生进行思考.

a.两小球原来是静止在细杆上的,又为什么会下滑?

b.在前面的学习过程中,曾经讲过当加速度为多少时,会出现物体的运动速度最大?

c.既然两个小球带等量的同种电荷,那么小球之间的距离与小球受的哪个力有关系,具体什么关系?

有了这三个问题作为引导,学生通过思考,讨论,最终能准确地回答出问题,那么到此本题也就得到了解决.

通过为学生设置相关的疑问,使学生在教师的提示下,自身能够主动地思考、讨论、探究,得到答案的同时,也使得学生的创新思维能力得到了培养.

3 一题多解,激发发散思维

在物理习题教学的过程中,培养学生的发散思维也很重要.物理习题是根据课本知识进行编排、巧妙设计,目的就是培养学生的发散思维.教师可以通过对一道题提出多种解决方法的方式,这样有助于学生对所学知识的灵活掌握和运用,以便做到所学知识的有效迁移.一道题提出多种解法,也就是运用多个规律处理一道题,这样能够帮助学生梳理知识,积极探寻解决问题的方法,大大发展发散思维.

如这样一道题目:一列火车正在水平轨道上匀速直线运动,而最后一节车厢由于钩子的问题脱离了火车,当司机发现这一情况时,火车已经走过了L,这时司机关闭发动机.已知火车的质量为M,最后一节车厢质量为 m,设火车所受的阻力与火车的重力成正比,机车的牵引力为定值.计算火车和最后一节车厢都停下时二者的距离.经过对题目进行分析,解决方法有三种:a可以运用牛顿运动定律来解决,可就是有些繁琐,计算量比较大;b可以运用动能定理来解决,这样就得先求速度,过程也很繁琐;c如果用能量的角度考虑,就显得简便多了.因为,当最后一节车厢脱离火车时,司机就关闭发动机,那么二者将同时停止且距离为零.所以,当发现脱节就关闭发动机时二者相距L,此过程中牵引力做的功就会用来克服火车剩余部分多运动的距离阻力做的功.有

kMgL=k(M-m)gs,

s=MLM-m.

可见,在习题教学过程中,采用一题多种方法解答的方式,可以使学生对课本知识有一个纵向的认识,也是对学生发散思维和创新能力的培养.

4 习题改错,培养批判思维

在习题教学中,教师要让学生具备冷静思考的能力,能分析出问题的正确与否,不能一味地信奉标准答案,要保持一种批判思维进行学习,这也是创新能力具备的前提.在物理习题教学过程中,教师要给学生创造改错的机会,培养学生的批判思维,从而培养学生的创新能力.

如在习题课时,教师给学生创造了一个改错的机会:有一质量为m的物体静止在光滑的水平面上,现用斜向上成53°的力F拉动物体(图2),求力F作用t时间内对物体的冲量是多少,物体的动量又是多少.

错解一 t时间内F的冲量I=Ftcos53°,

根据动量定理

p=I=Ftcos53°.

错解二 t时间内F的冲量I=Ft,

根据动量定理

p=I=Ft.

分析错误原因,是对冲量的概念掌握得有问题,对于动量定理的冲量,也没有很好地理解.通过学生的分析思考,最终纠正了错误,得到了正确的结果.

纠错训练,让学生排除错误的干扰,在教师提供的答案中,寻找错误并对其进行纠正,使学生能够用批判的眼光看待物理问题,从而为培养学生的创新能力奠定了基础.

总之,在高中物理习题教学中,教师通过创设情境、问题引领、一题多解、习题纠错,可以有效的提高学生解决问题的能力,培养学生的创新能力.

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