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巧用疑问让课堂灵动起来

2016-12-15谭坤平

中学物理·高中 2016年11期
关键词:金属棒单摆导轨

谭坤平

物理教学的过程实际上就是师生之间的交流与合作的过程,师生之间、同学之间的设疑、质疑和释疑又是物理教学活动中最重要的环节,教师需要在不同的教学环节巧妙地设疑,激发学生的学习探究热情,让同学们带着疑惑期待地走进课堂,又带着新的问题兴奋地走出课堂.如何巧用疑问让物理课堂灵动起来呢?

1 充分研究学情,根据学生最新展需求巧设疑问

维果斯基的“最近发展区理论”告诉我们,学生的发展进步是一个长期的积累过程,每个过程的需求和接受能力都不尽相同.因此,教师在走进课堂之前,要对学生进行一个充分的了解和研究,依据学生的学习基础和学习能力备好课,并为课堂探究研讨留有足够的时间余地和思维发展空间.

根据学生最新发展的需要,教师可以在重点内容且难度适中的节点上设卡留疑,引导学生从不同的角度或者采取不同的方法进行分析研究,可以留给学生一定的发挥拓展的空间,鼓励同学们就围绕主题提出自己的观点或困惑,供大家分析讨论;也可以抓住师生交流过程中的灵感,衍生出有价值的好问题让大家一起研究.

比如学习单摆的周期时,首先引导学生思考可能影响单摆周期的各个因素,再进一步讨论如何研究各种因素对单摆周期的影响——利用控制变量法设计物理实验研究单摆的周期规律.归纳总结出单摆周期规律后,继续引导学生利用单摆的周期规律分析解决生活中的实际问题,如在古代可以做成摆钟进行计时,现在可以利用单摆来测量学生所在位置的重力加速度,学生热情一下就调动起来了,测完兴奋之余,老师可以顺势提出问题:可以利用单摆的工作原理测量高楼上掉下的细绳的长度吗?还可以进一步提出如果小球质量不是均匀分布的,大家能够测量出所在位置的重力加速度吗?这样紧跟着学生的思维,结合生活实际,步步紧逼,拓展学生思维空间,帮助学生找到学习物理的成就感,极大地提高同学们学习物理的兴趣.

2 创设良好氛围,激励学生质疑出有效的新问题

爱因斯坦也说过,提出一个问题往往比解决一个问题更重要.学生只有认真听讲、认真思考,才能提出高质量的问题,这些问题也正是很多学生需要解决的问题.老师在课堂上鼓励学生大胆质疑学生观点,鼓励学生大胆质疑教师的观点,鼓励他们紧紧围绕课堂主题深入思考,提出自己的疑惑或独到见解,提出别出心裁的分析方法等.老师则把握好尺度合理引导,并可根据学生思维的难点,选取恰当时机临时设置疑问,进行重点、难点突破,往往达到意想不到的效果.提出问题的同学,由于是认真思考后提出问题,印象格外深刻;解答他人问题的同学,学习成就感会大大增强;其他同学参与热情更高,研讨过程体验更深,学习效果自然更佳.

创设良好的民主课堂氛围,需要长期以来形成民主的课堂,坚持弟子不必不如师的教育理念,老师要善于捕捉学生在课堂上的闪光点.物理课堂是逻辑性很强的课堂,学生在课堂上经常会不自觉地创造出一些很有价值的好问题,然而不少教师按照自己的教学计划进行授课而视而不见,浪费了一次次绝好的师生交流、生生交流的机会.教师对于学生的回答,要善于敏锐地捕捉学生思考问题的闪光点,智慧地进行处理.挖掘出学生的闪光点进行点评,既肯定了学生的课堂表现,又引导其他同学深入思考,找准其中值得商讨之处,便于大家一起讨论研究.如果回答比较完美,可以考虑从他的“材料”情景中进一步设置疑问,让问题再次升级,让大家的思维再一次进行碰撞,如此设计的物理课堂,同学们一定激情高涨、兴致盎然.比如在学习电磁感应一章时,就有学生敏锐地提出疑问:既然回路中形成了电流,是谁提供电源呢?等效电源的正负极如何确定?教师要大力鼓励提出问题的同学,并把等效电源以及电流在等效电源内外的流动方向分析清楚,然后可以设置一个有界匀强磁场区域(如图1),让一个各边完全相同的正方形线框分别从各个方向匀速拉出,比较a、b两点的电势差,促使同学们在发现问题和解决问题中不断进步.

3 变化拓展设疑,让思维进行深层次的反复碰撞

学科特点决定了高中物理课堂不是热闹的课堂,而是学生静下心来深入思考的课堂,是时不时擦出闪亮火花的课堂.要擦出闪亮的火花,必定有物理思维的深层次碰撞,这就要求教师在设疑时突出拓展变化,让问题在变化中得到升华.

如学习电磁感应时,涉及到的微元法求解是一大难点.我们先看2013年新课标Ⅰ卷第25题:如图2,两条平行导轨所在平面与水平地面的夹角为θ,间距为L.导轨上端接有一平行板电容器,电容为C.导轨处于匀强磁场中,磁感应强度大小为B.方向垂直于导轨平面.在导轨上放置质量为m的金属棒,棒可沿导轨下滑,且在下滑过程中保持与导轨垂直并良好接触.已知金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ,重力加速度大小为g.忽略所有电阻.让金属棒从导轨上端由静止开始下滑,求(1)电容器极扳上积累的电荷量与金属棒速度大小的关系:(2)金属棒的速度大小随时间变化的关系.

分析 电容器对恒定电流相当于开路,因此只有在导体棒变速运动过程中,电容器极板上进行充放电时,导体棒中才产生电流,其大小不能用闭合电路的欧姆定律进行求解,只能用微元法结合电流的定义式求解.

设在很短的时间间隔Δt内流经金属棒的电荷量为Δq,按定义有i=ΔqΔt,Δq是平行板电容器在时间间隔Δt内增加的电荷量,Δq=CBLΔv式中,Δv为金属棒的速度变化量.按定义有a=ΔvΔt.设金属棒在某时刻加速度大小为a,根据牛顿第二定律有mgsinθ-iLB-μmgcosθ=ma,联立可得a=m(sinθ-μcosθ)m+B2L2Cg,发现棒的加速度为与速度无关的常数,即金属棒做匀加速直线运动,所求问题迎刃而解.

学生对电磁感应中的微元法有了比较透彻的理解,老师可以顺势进行物理情景改变,给学生提供一个同样是微元法,但求解方法不同的电磁感应问题让学生思考:如图3所示,在空中有一水平方向的匀强磁场区域,区域的上下边缘间距为h,磁感应强度为B.有一长度为L、宽度为b(b

分析 线圈离开磁场的过程中做匀速直线运动,运动时间易求,线圈完全进入磁场开始到下边离开磁场过程中,由于只受重力作用,运动时间也容易求解.问题的难点就落到线框进入磁场过程中的时间求解了,在此过程中,线框的下边在变速地切割磁感线,线框做变加速直线运动,要求时间,就可以利用上面所述的微元法进行,但这次不同的是,电流的大小可以根据闭合电路欧姆定律进行计算,设上边进入磁场时线圈的速率为v1线框进入磁场过程的时间为t1.当某一时刻线框速率为v时,由牛顿运动定律mg-B2L2vR=ma,又a=ΔvΔt,联立可得mgΔt-B2L2RvΔt=mΔv,等号两边求和,得mg(∑Δt)-B2L2R(∑vΔt)=m(∑Δv),求和后得到mgt1-B2L2Rb=mv1,于是求出了线框进入磁场的时间t1=v1g+B2L2bmgR.最后让学生比较以上两个类型问题的异同点,这样通过变化拓展设疑,促使学生对微元法解决电磁感应问题的方法进行深入理解.

综上所述,教师应根据学生发展的需要,创设良好的课堂氛围,鼓励学生大胆质疑和讨论,善于在教学实践中捕捉学生的亮点,科学巧妙地设疑,引导学生带着疑问倾听和反馈,适时地进行变化拓展,让物理课堂不断衍生出有价值的新问题,让物理课堂灵动起来,让教师和学生的思维不断碰撞出智慧的火花,进一步提高物理课堂教学实效.

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