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高中物理知识迁移策略之我见

2019-02-20朱海涛

数理化解题研究 2019年15期
关键词:向心力电荷小球

朱海涛

(江苏启东第一中学 226200)

一、迁移思维在高中物理中的作用

人的大脑会在学习的过程中形成各种思维,而在学习新的知识的时候人的大脑通常会通过已经学习的知识来建立桥梁去为新知识进行铺垫.而在高中物理新知识获取的过程中仍然有相似的特点,学生对于新知识的理解通常较慢,在这个时候老师就可以通过以前知识的学习引导学生一步步对新知识进行理解.而在这个学习的过程中,学生一开始可能会不适应,但经过长期的培养,学生将学会自主思考,从而获得知识迁移的能力.

二、类比法在高中物理中的应用

首先从类比法的特点出发,类比法是从人们对于旧事物认知的基础上出发,从而对新事物建立一个更加深刻更加全面的的理解与认识,也便于在旧事物的基础之上对新事物开展创新.以美国的莱特兄弟为例,他们将类比法充分地运用于人类与鸟类之间,通过类比的方法,加之以创新的思维模式为人类装上了“翅膀”,飞机由此诞生.由此可见老师教导学生使用类比法是何其重要.下面通过一道例题来阐述类比法在高中物理中的巧妙运用.

例题某一检验电荷+Q,质量为M,在点电荷的影响下受电场力的作用以恒定速率V以圆弧轨迹运动且在同一运动轨迹上经过了两点A、B,测得AB=S,检验电荷由A运动到B转过了θ(弧度),在这个过程中我们不计算重力,求A、B两点电场强度的大小、方向以及两点间的电势差.

从这道题目的角度出发,老师可以采用类比法教导学生进行解答.可以将其联想成为天体运动,类似于地球绕着太阳所做的圆周运动,在这个过程中是由万有引力为地球提供圆周运动的向心力,又因为地球在轨道上运动的速率不发生改变,由动能定理知,引力对于地球的圆周运动不做功.所以与前面学习过的天体运动解决方式相同,向心力由电场力提供,从这个角度出发这个电荷的运动只与电场力的大小有关,并且我们可以通过题目得出结论是电荷在圆形轨道上运动时它的运动速度大小不发生任何变化,由此可知检测电荷是在围绕着点电荷进行匀速圆周运动.再根据 点电荷的电势分布特点,A、B两点应当处于等势面上.故,又有电场力提供向心力,知A、B两点的场强大小方向分别在A、B两点与Q的联线上,背离场源电荷.

三、迁移思维在物理与数学之间的应用

例如,只有在数学中学会了一元二次方程的解答,才能在物理的运动中解决加速度的问题.知识的迁移是要把学过的某些知识联系到其他问题中,从而更加轻便的解决其他的问题.

例题某人在地面上最多能举起60kg的物体,而在一个加速下降的电梯里最多能举起80kg的物体.求:

(1)此电梯的加速度为多少?

(2)若电梯以此加速度上升,则此人在电梯里最多能举起物体的质量是多少?(G=10m/s2)

解(1)电梯加速下降设加速度为A,在地面举起物体质量为M1,在下降电梯举起物体质量为M2则M1G-M0G=M1A所以A=2.5m/s2

(2)设加速上升时,举起物体质量为M2则M0G-M2G=M2A,M2=48kg

从这个例题中不难看出,如果没有数学运算的基础,就无法对这道题进行解答.而如果不知道基本的物理知识也无法对此题进行解答.由此可见知识的迁移在不同的学科之间相辅相成,密不可分.

四、培养知识迁移能力的方法

根据高中生学习能力较强,自我约束能力相对完备,探索的能力强的角度出发,制定合理的教学计划.老师可以带领同学建立各种各样的物理模型,通过提出问题激发学生的兴趣,例如小球为什么做圆周运动,这个圆周运动的向心力是多大,方向又是怎样,这个过程中做了多少功?而向心力是矢量,它的大小又应该怎么确定?

例如,质量M1=10g的小球在光滑的水平桌面上以V1=30cm/s的速率向右运动,恰好遇上在同一条直线上向左运动的另一个小球.第二个小球的质量为M2=50g,速率V2=10cm/s.碰撞后,小球M2恰好停止.那么,碰撞后小球M1的速度是多大,方向如何?

解析取相互作用的两个小球为研究的系统.由于桌面光滑,在水平方向上系统不受外力.在竖直方向上,系统受重力和桌面的弹力,其合力为零.故两球碰撞的过程动量守恒.

设向右的方向为正方向,则各速度的正、负号分别为V1=30cm/s,V2=10cm/s,V2′=0. 据动量守恒定律有

M1V1+M2V2=M1V1′+M2V2′.

解得V1′=-20cm/s.

即碰撞后球M1的速度大小为20cm/s,方向向左.

说明:通过此例总结运用动量守恒定律解题的要点如下.

确定研究对象.对象应是相互作用的物体系.(2)分析系统所受的内力和外力,着重确认系统所受到的合外力是否为零,或合外力的冲量是否可以忽略不计. (3)选取正方向,并将系统内的物体始、末状态的动量冠以正、负号,以表示动量的方向.向学生提出问题,应用什么定理解决,怎样受力分析,并与学生共同思考后,进一步提出问题,促进学生的进一步思考,在问题结束后应带领同学们进一步巩固,总结其中的知识迁移的应用.来进一步提高学生的能力.

高中的物理题目相对来说思维逻辑相对紧密、解题步骤更加细致,从而导致习题的难度不断提升,使得一部分学生在屡次遭受到挫折之后丧失了学习物理的兴趣.而导致学生的学习物理的能力出现问题的主要原因则是因为学习方法不对,以及思维建立错误.因此高中老师的任务尤为艰巨,而迁移思维的培养更是重中之重,老师应该通过组织活动进行实验,不定期地讨论测验等方式来检测学生的学习成果,以及思维培养的程度.

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