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精心设计“陷阱”培养科学思维

2021-04-30廖永彬

师道·教研 2021年3期
关键词:皮球木块原点

廖永彬

中学阶段学生的逻辑思维和观察能力,综合分析能力,抽象思维虽然在逐步形成和增强,但在学习中运用得比较多的还是直觉思维,容易被表面现象所迷惑,常无法做到透过现象看本质。在解题时往往会产生错漏,影响正确率,影响学习成绩,长此以往,必将伤害他们学习物理的积极性,严重时会导致他们产生厌学情绪,对物理科“敬而远之”。如果教师在平时的教学中合理设置“陷阱”,让学生“吃一垫,长一智”,就能较好地克服这种缺陷,也不失为一种培养学生科学思维的好方法。

一、利用学生某些思维定势设计“陷阱”

某些同学学习物理时,由于受到生活中一些片面的或不正确观点影响,会产生思维定势,想当然地解题,造成失误。

【例】已知质量为m的物体原来静止在直角生标系原点处,从某时刻起受到一个复变力F的作用:第1s内F沿X轴正方向,第2s内F方向改为沿X轴负方向、大小不变,第3s内F方向又改回沿X轴正方向、大小不变,以后每隔1s力F大小不变而方向改变一次。问:2Os后物体位于    。

A.原点处

B.X正半轴处

C.X负半轴处

D.以上都有可能

一些学生会马上回答:选A。

这说明亚里士多德的“力是使小木块运动的原因”这一错误观点,至今在某些学生的思维中还没有彻底消除。他们会认为第1s内小木块受力F沿X轴正方向,向X正半轴方向做匀加速直线运动,第2s内由于力的方向改变了,小木块会马上随力的改变运动方向,向X轴负方向运动,并且产生与第1s内大小相等、方向相反的位移,故第2s末时,小木块总位移为零,回到原点。以后只要是偶数秒的时间, 位移就为零,所以20s后小木块会在原点处。他们未能理解,虽然力方向改变了,但它只是改变小木块的运动状态即加速度而不是速度,由于小木块的惯性,在偶数秒的时间里,小木块只是改变了加速度的方向,向X轴正向上做匀减速直线运动,而位移依然向X轴正向。因此小木块一直向X轴正方向运动,正确选项应选为B.此类题对学生有较强的欺骗性,对学生科学思维的培养效果明显,值得关注。

二、利用学生机械式记忆公式设计“陷阱”

有些学生对公式死记硬背,没有理解公式的适用条件和真正含义,解题时生搬硬套,造成严重后果。教学中教师可以设计“陷阱”让他们“痛”一下。

【例】如下图所示,有一理想变压器,原副线圈匝数比为4:1,有一足够长的平行金属导轨与原线圈相连,导轨间距0.4m,且置于方向垂直纸面向里,大小为B=0.2T的匀强磁场中,有一金属棒沿导轨向左以v=1m/s作匀速直线运动,且棒与导轨始终有良好接触,且两者的电阻均可忽略不计。问在此过程中伏特表的读数为多大。

本题实际上考查的是:“变压器是利用电磁感应原理工作的”,它只能改变交流电,不能改变直流电。许多学生乱套公式而落入“陷阱”:他们直接用公式u1:u2=n1:n2,而 u1=e1=Blv , 得出伏特表读数为u2=Blv=0.02v,这明显是一个错误的结论。教学中,我提醒学生,不少物理公式是有前提条件的,不能照搬照套,由于导线匀速切割磁感线,线圈n1上产生了直流電,线圈n2中虽然有磁场但磁通量不变,故n2中不会产生感应电动势,伏特表中没有读数。接着我再问他们:如果其他条件不变,左边换成从右往左磁感应强度逐渐增强的磁场(比如在导轨左端放置一根通电直导线),表换成电阻R,那么R中有没有电流通过呢?由于刚吃过亏,他们变得小心了。经过仔细思考后,都能得出正确结论:由于磁场变化了,导体切割时能在n1中产生变化的电流,n2中会产生感应电流,故R中有电流通过。看到同学们兴奋的表情,我为能设计出这个“陷阱”而高兴。

三、多给干扰条件,制造“陷阱”

理解题意实际就是从题目中获取信息,寻找解题的突破口。由于学生学习的物理公式较多,有时究竟要用哪道公式求解也会成为问题。对此,教师可以设计“陷阱”。

【例】足球运动员用100N的力踢原来静止在水平面的皮球,已知皮球的质量为0.5g,被踢后以10 m/s的速度在草地上滚动50m后停下来,问运动员对皮球做了多少功?

不少学生学过功的定义式W=FS,也学过动能定理公式W=?驻EK=mv2,但由于未能彻底理解公式含义,举棋不定,从而落入“陷阱”。实际上该题有一个突破口:运动员踢球的力能否自始至终作用在皮球上?教学实践中我“幽”了同学们一“默”,问他们:运动员长有“飞毛腿”吗?如果有那可真是太厉害了。同学们先是一楞,后来都笑了。我适时加以引导:解这类题目应从能量守恒入手,勤思考,多反思,自然就知道必须用公式W=?驻EK=mv求解了。同学们恍然大悟,频频点头。

总之,在平时的教学实践中,教师若能设精心计一些“陷阱”,让学生们“掉”进去,吃点“苦头”,这将有助于他们搞清概念,拨正思路,纠正错误的思维定势,效果确实很好——因为错误的教训带来的印象往往比正面取得的成绩来得更深刻、更持久,这样也就能很好地培养学生的科学思维。

责任编辑 龙建刚

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