簡明而準(zhǔn)確的物理表達(dá)是物理思維過程的反映。本文通過自身的教學(xué)實(shí)踐,淺述如何明確物理解題的規(guī)范表達(dá),以及如何培養(yǎng)和提高學(xué)生的物理表達(dá)能力。
筆者在物理教學(xué)中發(fā)現(xiàn):有相當(dāng)一部分學(xué)生不重視物理表達(dá),處理物理問題時(shí),經(jīng)常導(dǎo)致物理表達(dá)不當(dāng)。然而,“物理學(xué)”的本意旨在闡明事物的道理。物理表達(dá)能力的高低恰恰反映了學(xué)生的物理綜合素質(zhì)。尤其2000年開始的“3+綜合”高考改革,更是加強(qiáng)了對(duì)物理表達(dá)能力的考查。在大力提倡素質(zhì)教育的今天,對(duì)物理表達(dá)能力的培養(yǎng),應(yīng)引起我們廣大物理教師足夠的重視。
一、什么是物理表達(dá)能力
物理表達(dá)能力就是指:能用簡明準(zhǔn)確的物理語言(包括文字語言、符號(hào)語言、圖象語言)來表達(dá)有關(guān)物理概念、物理規(guī)律、物理現(xiàn)象、物理過程等一系列物理問題的能力。物理語言是具有鮮明特色的一種特殊語言。物理表達(dá)能力實(shí)質(zhì)上是理解和運(yùn)用這種特殊語言的能力。
二、物理表達(dá)構(gòu)成的基本要素
引用高考試卷的一句經(jīng)典話語為恰當(dāng)不過:“解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟。只寫出后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位”。
(一)必要的文字說明
能用簡明、準(zhǔn)確的物理語言闡述物理過程。具體可以考慮以下這些方面:(1)說明研究對(duì)象(個(gè)體或系統(tǒng),特別是整體和隔離相結(jié)合的題目,一定要注意研究對(duì)象的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化);(2)畫出受力分析圖、電路圖、光路圖、運(yùn)動(dòng)過程示意圖或圖象;(3)說明所設(shè)字母的物理意義;(4)說明規(guī)定的正方向、零勢(shì)點(diǎn);(5)說明題目中的隱含條件、臨界條件;(6)說明所列方程的依據(jù)、名稱及對(duì)應(yīng)的物理過程或物理狀態(tài);(7)說明所求結(jié)果的物理意義(有時(shí)需要討論分析)。列表附下:
說明研究對(duì)象
說明方向
說明位置、過程
說明滿足條件
說明符合的規(guī)律
單體
規(guī)定方向
在哪一點(diǎn)
滿足的條件
符合概念或規(guī)律
系統(tǒng)
同上
在哪個(gè)過程
整體受力如何
符合哪條規(guī)律
(二)必要的方程式
物理方程是物理表達(dá)的主體,如何寫出,必須搞清下列問題。
1.物理現(xiàn)象與物理方程的關(guān)系
物理現(xiàn)象決定物理方程,物理方程描述物理現(xiàn)象。分析是物理的靈魂,學(xué)生感到物理難的根本原因就在不會(huì)分析,懶得分析,只是寫幾個(gè)公式而已,結(jié)果是越學(xué)越不會(huì)。觀察現(xiàn)象,分析現(xiàn)象,弄清現(xiàn)象所符合的物理規(guī)律,才是列出方程的根本。
例1 如圖1所示,一個(gè)質(zhì)量為m的物體放在固定的斜面體M上。若(1)物體m靜止在斜面體M上;(2)物體m沿斜面體M勻速下滑。試寫出兩種情況下的受力平衡方程。
解析 不仔細(xì)分析題意,認(rèn)為兩種情況下物體的加速度a=0,力學(xué)方程一樣,那就錯(cuò)了。仔細(xì)分析物理現(xiàn)象和過程得:(1)物體m受重力G、支持力N和靜摩擦力f作用,如圖2所示,其受力平衡方程為
mgsinθ-f=0,N-mgcosθ=0;
(2)物體m受重力G、支持力N和滑動(dòng)摩擦力f’作用。受力如圖3所示。物體m受力平衡方程為mgsinθ-f’=0,N-mgcosθ=0,f’=μN(yùn)。
2.物理方程的分類
物理方程分為基本方程和輔助方程兩大類。基本方程即概念、規(guī)律的直接表達(dá)式;輔助方程是反映題目特殊要求的方程,比如f=μN(yùn)、隱含條件、幾何條件,等等。
3.列物理方程的順序
按現(xiàn)象發(fā)生的先后順序,先列基本方程,后列輔助方程,并在每個(gè)方程的末尾一行的右端標(biāo)出序號(hào)①、②,等等。
4.正確的寫出物理方程
根據(jù)物理現(xiàn)象所滿足的物理規(guī)律必須寫出方程的原始形式,并獨(dú)立占一行。
例2 如圖4所示,一質(zhì)量為m的物體放在水平地面上,在水平力F的作用下以加速度a向右做勻加速運(yùn)動(dòng),已知物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,求力F的大???
解析 物體m的受力分析如圖5所示,由物體沿豎直方向受力平衡得
N=mg, ?、?BR> 物體沿水平方向運(yùn)動(dòng)由牛頓第二定律得
F-f=ma, ?、?BR> 由滑動(dòng)摩擦力大小列輔助方程為
f=μN(yùn), ?、?BR> 由①、②、③式得F=ma+μmg。
(三)重要的演算步驟和答案
問題的求解或終結(jié)果的得出,必要的或重要的演算步驟是不可少的。重要的演算步驟就是指:根據(jù)前面敘述的規(guī)律所列的各種方程,聯(lián)立求解而必須得到的一個(gè)或幾個(gè)重要的中間表達(dá)式或終結(jié)果表達(dá)式的運(yùn)算過程。對(duì)于物理量表達(dá)式的運(yùn)算過程一般要求先做物理量符號(hào)(字母)間的運(yùn)算,然后代入物理量的數(shù)值和單位進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算,后給出各種結(jié)果(或答案)。具體的求解過程如下。
例3 一質(zhì)量為M=30kg的小孩推著一個(gè)質(zhì)量為m=15kg的箱子一起以大小為v0=2m/s的速度在光滑的水平冰面上滑行,此時(shí)從小孩正前方迎面滑過來一個(gè)質(zhì)量為M’=M=30kg、速度大小也為μ=v0=2m/s的大木箱。為了避免相撞,小孩突然將箱子沿冰面推向大木箱,假設(shè)大木箱和小木箱相碰結(jié)合在一起,若不計(jì)冰面的摩擦力。求小孩至少要以多大的速度(相對(duì)地面)將小木箱推出,才能避免自己與大木箱相撞。
解析?。ū匾奈淖终f明)設(shè)小木箱推出后,小孩的速度為v1,小木箱的速度為v,小木箱與大木箱相碰結(jié)合在一起的速度為v2。選小孩推出小木箱的作用過程,M、m整體所受合外力為零,規(guī)定小孩的初速度方向?yàn)檎较?,由?dòng)量守恒定律得(基本方程)
(m+M)v0=mv+Mv1, ?、?BR> ①選兩個(gè)木箱相碰的作用過程,M’、m整體所受合外力為零,由動(dòng)量守恒定律得(基本方程)
mv-M’u=(m+M’)v2,即mv-Mv0=(m+M)v2, ②
避免甲、乙相撞的條件為(輔助方程)
v1=v2,③
聯(lián)立①、②、③式,解得(重要的演算步驟)
代入數(shù)值和單位得
v=5.2m/s。
答 小孩至少以5.2m/s的速度將小木箱推出,才能避免自己與大木箱相撞。
三、如何提高物理表達(dá)能力
(1)課堂同步反饋:要培養(yǎng)和提高學(xué)生的物理表達(dá)能力,功夫在課堂。課堂應(yīng)成為學(xué)生鍛煉物理表達(dá)能力的佳場所。課堂教學(xué)要多給學(xué)生討論問題的機(jī)會(huì),自我表現(xiàn)的機(jī)會(huì)。這樣,既能鍛煉學(xué)生對(duì)物理問題的敏銳度,又能鍛煉學(xué)生從容陳述自己對(duì)物理問題看法的能力,同時(shí)針對(duì)學(xué)生在物理表達(dá)中暴露出的弱點(diǎn)及時(shí)給予有效指導(dǎo)。反饋時(shí)差越短,教學(xué)效果就越好。
(2)課后延時(shí)反饋:課后布置一定量的作業(yè),或是組織必要的檢測手段,通過課后教學(xué)反饋來實(shí)現(xiàn)。課后的教學(xué)反饋是一種延時(shí)反饋,批改作業(yè)、試卷一定要及時(shí),努力縮小延時(shí)差,有效調(diào)控物理教學(xué)。
(3)認(rèn)真講評(píng)測試卷:每測試后的講評(píng)都是對(duì)學(xué)生表達(dá)能力的有效提高。
(4)充分發(fā)揮物理教材的潛在功能:物理教材本身就是很好的物理語言表達(dá)的標(biāo)準(zhǔn)。在教學(xué)中,我們要指導(dǎo)學(xué)生閱讀物理課本上的內(nèi)容,讓學(xué)生在閱讀中感受課本中精妙的物理語言,它是如何展現(xiàn)物理現(xiàn)象、描述物理概念和物理規(guī)律的。另外,物理教材中編排了相當(dāng)數(shù)量的物理論述題。其題型有舉例說明物理現(xiàn)象的、解釋物理現(xiàn)象的,有推斷物理規(guī)律的,也有質(zhì)疑物理問題的等,形式多樣,內(nèi)容豐富。我們要重視課后練習(xí)題,讓學(xué)生表述,通過訓(xùn)練進(jìn)一步提高其物理表達(dá)能力。
總之,物理表達(dá)能力是學(xué)生必須具備的一種物理素質(zhì)。簡明準(zhǔn)確的物理表達(dá)是物理思維過程的反映,培養(yǎng)和提高物理表達(dá)能力更是學(xué)生具備良好物理素質(zhì)的需要。
筆者在物理教學(xué)中發(fā)現(xiàn):有相當(dāng)一部分學(xué)生不重視物理表達(dá),處理物理問題時(shí),經(jīng)常導(dǎo)致物理表達(dá)不當(dāng)。然而,“物理學(xué)”的本意旨在闡明事物的道理。物理表達(dá)能力的高低恰恰反映了學(xué)生的物理綜合素質(zhì)。尤其2000年開始的“3+綜合”高考改革,更是加強(qiáng)了對(duì)物理表達(dá)能力的考查。在大力提倡素質(zhì)教育的今天,對(duì)物理表達(dá)能力的培養(yǎng),應(yīng)引起我們廣大物理教師足夠的重視。
一、什么是物理表達(dá)能力
物理表達(dá)能力就是指:能用簡明準(zhǔn)確的物理語言(包括文字語言、符號(hào)語言、圖象語言)來表達(dá)有關(guān)物理概念、物理規(guī)律、物理現(xiàn)象、物理過程等一系列物理問題的能力。物理語言是具有鮮明特色的一種特殊語言。物理表達(dá)能力實(shí)質(zhì)上是理解和運(yùn)用這種特殊語言的能力。
二、物理表達(dá)構(gòu)成的基本要素
引用高考試卷的一句經(jīng)典話語為恰當(dāng)不過:“解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要的演算步驟。只寫出后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位”。
(一)必要的文字說明
能用簡明、準(zhǔn)確的物理語言闡述物理過程。具體可以考慮以下這些方面:(1)說明研究對(duì)象(個(gè)體或系統(tǒng),特別是整體和隔離相結(jié)合的題目,一定要注意研究對(duì)象的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化);(2)畫出受力分析圖、電路圖、光路圖、運(yùn)動(dòng)過程示意圖或圖象;(3)說明所設(shè)字母的物理意義;(4)說明規(guī)定的正方向、零勢(shì)點(diǎn);(5)說明題目中的隱含條件、臨界條件;(6)說明所列方程的依據(jù)、名稱及對(duì)應(yīng)的物理過程或物理狀態(tài);(7)說明所求結(jié)果的物理意義(有時(shí)需要討論分析)。列表附下:
說明研究對(duì)象
說明方向
說明位置、過程
說明滿足條件
說明符合的規(guī)律
單體
規(guī)定方向
在哪一點(diǎn)
滿足的條件
符合概念或規(guī)律
系統(tǒng)
同上
在哪個(gè)過程
整體受力如何
符合哪條規(guī)律
(二)必要的方程式
物理方程是物理表達(dá)的主體,如何寫出,必須搞清下列問題。
1.物理現(xiàn)象與物理方程的關(guān)系
物理現(xiàn)象決定物理方程,物理方程描述物理現(xiàn)象。分析是物理的靈魂,學(xué)生感到物理難的根本原因就在不會(huì)分析,懶得分析,只是寫幾個(gè)公式而已,結(jié)果是越學(xué)越不會(huì)。觀察現(xiàn)象,分析現(xiàn)象,弄清現(xiàn)象所符合的物理規(guī)律,才是列出方程的根本。
例1 如圖1所示,一個(gè)質(zhì)量為m的物體放在固定的斜面體M上。若(1)物體m靜止在斜面體M上;(2)物體m沿斜面體M勻速下滑。試寫出兩種情況下的受力平衡方程。
解析 不仔細(xì)分析題意,認(rèn)為兩種情況下物體的加速度a=0,力學(xué)方程一樣,那就錯(cuò)了。仔細(xì)分析物理現(xiàn)象和過程得:(1)物體m受重力G、支持力N和靜摩擦力f作用,如圖2所示,其受力平衡方程為
mgsinθ-f=0,N-mgcosθ=0;
(2)物體m受重力G、支持力N和滑動(dòng)摩擦力f’作用。受力如圖3所示。物體m受力平衡方程為mgsinθ-f’=0,N-mgcosθ=0,f’=μN(yùn)。
2.物理方程的分類
物理方程分為基本方程和輔助方程兩大類。基本方程即概念、規(guī)律的直接表達(dá)式;輔助方程是反映題目特殊要求的方程,比如f=μN(yùn)、隱含條件、幾何條件,等等。
3.列物理方程的順序
按現(xiàn)象發(fā)生的先后順序,先列基本方程,后列輔助方程,并在每個(gè)方程的末尾一行的右端標(biāo)出序號(hào)①、②,等等。
4.正確的寫出物理方程
根據(jù)物理現(xiàn)象所滿足的物理規(guī)律必須寫出方程的原始形式,并獨(dú)立占一行。
例2 如圖4所示,一質(zhì)量為m的物體放在水平地面上,在水平力F的作用下以加速度a向右做勻加速運(yùn)動(dòng),已知物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,求力F的大???
解析 物體m的受力分析如圖5所示,由物體沿豎直方向受力平衡得
N=mg, ?、?BR> 物體沿水平方向運(yùn)動(dòng)由牛頓第二定律得
F-f=ma, ?、?BR> 由滑動(dòng)摩擦力大小列輔助方程為
f=μN(yùn), ?、?BR> 由①、②、③式得F=ma+μmg。
(三)重要的演算步驟和答案
問題的求解或終結(jié)果的得出,必要的或重要的演算步驟是不可少的。重要的演算步驟就是指:根據(jù)前面敘述的規(guī)律所列的各種方程,聯(lián)立求解而必須得到的一個(gè)或幾個(gè)重要的中間表達(dá)式或終結(jié)果表達(dá)式的運(yùn)算過程。對(duì)于物理量表達(dá)式的運(yùn)算過程一般要求先做物理量符號(hào)(字母)間的運(yùn)算,然后代入物理量的數(shù)值和單位進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算,后給出各種結(jié)果(或答案)。具體的求解過程如下。
例3 一質(zhì)量為M=30kg的小孩推著一個(gè)質(zhì)量為m=15kg的箱子一起以大小為v0=2m/s的速度在光滑的水平冰面上滑行,此時(shí)從小孩正前方迎面滑過來一個(gè)質(zhì)量為M’=M=30kg、速度大小也為μ=v0=2m/s的大木箱。為了避免相撞,小孩突然將箱子沿冰面推向大木箱,假設(shè)大木箱和小木箱相碰結(jié)合在一起,若不計(jì)冰面的摩擦力。求小孩至少要以多大的速度(相對(duì)地面)將小木箱推出,才能避免自己與大木箱相撞。
解析?。ū匾奈淖终f明)設(shè)小木箱推出后,小孩的速度為v1,小木箱的速度為v,小木箱與大木箱相碰結(jié)合在一起的速度為v2。選小孩推出小木箱的作用過程,M、m整體所受合外力為零,規(guī)定小孩的初速度方向?yàn)檎较?,由?dòng)量守恒定律得(基本方程)
(m+M)v0=mv+Mv1, ?、?BR> ①選兩個(gè)木箱相碰的作用過程,M’、m整體所受合外力為零,由動(dòng)量守恒定律得(基本方程)
mv-M’u=(m+M’)v2,即mv-Mv0=(m+M)v2, ②
避免甲、乙相撞的條件為(輔助方程)
v1=v2,③
聯(lián)立①、②、③式,解得(重要的演算步驟)
代入數(shù)值和單位得
v=5.2m/s。
答 小孩至少以5.2m/s的速度將小木箱推出,才能避免自己與大木箱相撞。
三、如何提高物理表達(dá)能力
(1)課堂同步反饋:要培養(yǎng)和提高學(xué)生的物理表達(dá)能力,功夫在課堂。課堂應(yīng)成為學(xué)生鍛煉物理表達(dá)能力的佳場所。課堂教學(xué)要多給學(xué)生討論問題的機(jī)會(huì),自我表現(xiàn)的機(jī)會(huì)。這樣,既能鍛煉學(xué)生對(duì)物理問題的敏銳度,又能鍛煉學(xué)生從容陳述自己對(duì)物理問題看法的能力,同時(shí)針對(duì)學(xué)生在物理表達(dá)中暴露出的弱點(diǎn)及時(shí)給予有效指導(dǎo)。反饋時(shí)差越短,教學(xué)效果就越好。
(2)課后延時(shí)反饋:課后布置一定量的作業(yè),或是組織必要的檢測手段,通過課后教學(xué)反饋來實(shí)現(xiàn)。課后的教學(xué)反饋是一種延時(shí)反饋,批改作業(yè)、試卷一定要及時(shí),努力縮小延時(shí)差,有效調(diào)控物理教學(xué)。
(3)認(rèn)真講評(píng)測試卷:每測試后的講評(píng)都是對(duì)學(xué)生表達(dá)能力的有效提高。
(4)充分發(fā)揮物理教材的潛在功能:物理教材本身就是很好的物理語言表達(dá)的標(biāo)準(zhǔn)。在教學(xué)中,我們要指導(dǎo)學(xué)生閱讀物理課本上的內(nèi)容,讓學(xué)生在閱讀中感受課本中精妙的物理語言,它是如何展現(xiàn)物理現(xiàn)象、描述物理概念和物理規(guī)律的。另外,物理教材中編排了相當(dāng)數(shù)量的物理論述題。其題型有舉例說明物理現(xiàn)象的、解釋物理現(xiàn)象的,有推斷物理規(guī)律的,也有質(zhì)疑物理問題的等,形式多樣,內(nèi)容豐富。我們要重視課后練習(xí)題,讓學(xué)生表述,通過訓(xùn)練進(jìn)一步提高其物理表達(dá)能力。
總之,物理表達(dá)能力是學(xué)生必須具備的一種物理素質(zhì)。簡明準(zhǔn)確的物理表達(dá)是物理思維過程的反映,培養(yǎng)和提高物理表達(dá)能力更是學(xué)生具備良好物理素質(zhì)的需要。