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高中物理受力分析能力的提升策略

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  受力分析是贯穿整个高中阶段物理学习的重要内容,对学生的物理学习水平起关键作用。因为正确地对物体进行受力分析,是解决力学问题的重要前提和关键所在,在学习每一章节知识都需要先对物体进行受力分析,养成习惯,掌握解决力学问题的方法和思想,提高发散思维能力。受力分析也是高中物理学习的难点,教师要基于受力分析的学习障碍成因,帮助学生提高受力分析的能力,为他们后续学习奠定基础。
  一、重视力学的学习起点
  教师要充分认识到受力分析在高中物理中的重要性,重视力学的学习起点。学生应具备怎样的知识基础、掌握怎样的作图技能?从学生的实际出发开展教学,循序渐进,才能贴近学生的最近发展区,才能最大限度地激发学生的学习兴趣。要更好地帮助学生掌握受力分析的基本步骤,还需要放慢教学进度,让学生能跟上教学节奏。
  不少学生由于基础知识不扎实,作图能力不强,在受力分析时遇到复杂情境出错概率较高。以摩擦力的分析为例,可以由图1到图4循序渐进,逐步增加情境的复杂性、迷惑性,暴露学生基础知识的薄弱环节。学生在画图1到图3时,基本能够作出正确的判断,但是不少学生将图4的摩擦力画成水平向左。学生认为物体受到了向右的水平力,摩擦力不能向右,只能向左。学生的这个想法暴露出学生对判断摩擦力方向这一知识点的掌握不牢固,没有理解滑动摩擦力的方向与相对滑动方向相反。图1到图4,情境逐渐由简单到复杂,尊重到学生的认知规律,能够让学生顺利构建正确知识,看清问题的本质。
  二、开展有针对性的专题训练
  专题训练可以很好地提高教学的针对性,有利于促进学生理论联系实际,有利于让知识在学生头脑中形成牢固记忆,形成系统,有效促进学生深入理解知识,从而提高教学效果。在教完几种常见的力、力的合成与分解之后,应该科学地制订受力分析的专题教学。受力分析的情景从简单到复杂、物体个数逐渐增加、难度逐渐增加、对学生知识和能力要求逐渐提升,让学生从基础开始,逐渐掌握受力分析的知识、技能和方法。
  例如在学习了弹力、摩擦力之后安排两节课进行受力分析的教学,可以让学生对图5到图8中的A、B、C、D物体进行受力分析,让学生在掌握了简单情境中是否有弹力和摩擦力及其方向的判断后,能够学会在复杂情境中使用隔离法、整体法进行受力分析。
  三、在变式中提升思维水平
  由于综合性较强、涉及面较广,学生在进行受力分析时往往容易出错,所以有必要在教学中对学生进行变式训练以提升思辨能力,让学生逐步形成严谨、深刻、灵活的思维品质,避免在受力分析时“丢三落四”。变式训练将一些相似的情境放在一起,让学生进行甄别,让他们弄清楚“形同质异”“形异质同”的物理本质,从而升华对知识的理解,较好地提高物理受力分析能力。
  例如对于可看成质点的物块在传送带上的运动,可出示图9到图12的情境,让学生画出小物块的受力分析图。图9中物块相对于传送带向后滑动,受到传送带施加的向右的滑动摩擦力,该摩擦力是动力,让物块加速。在该情境中物块的运动方向与相对滑动方向相反。在图10中,虽然情境和图9相似,但是二者间没有相对滑动也没有相对滑动的趋势,没有摩擦力。图9和图11都是物块刚放上去,但图11中的传送带倾斜,情境看似不同,但是物块和传送带有相对滑动趋势,且相对滑动方向与物块运动方向相反,产生方向向上提供加速的滑动摩擦力。图10和图12一样物块都是随传送带做匀速直线运动,但图12中的传送带倾斜,由于受到重力的作用,物块有向下滑动的趋势,故而受到斜向上的静摩擦力。通过对4个情境的比较、分析,学生会对受力分析有更深刻的认识。教学中教师还可以针对图10和图12的情境提出问题:分析图10和图12中物块可能的运动过程。引导学生分析得出:如果传送带很短,物块一直匀加速到末端;如果传送带长度适中,可能物块到达末端时恰好共速;如果传送带很长,物块先加速,到达中间某位置和传送带共速,然后匀速到达末端。这样的问题分析过程有效培养了学生分类讨论的思想,训练了学生思维的严密性。
  四、总结提升形成方法
  由于受力分析是学好高中物理力学的关键一环,教师在进行一定量的习题教学后,要进一步总结提升形成受力分析的方法,给学生提供可以灵活运用的模型。学会总结规律,掌握分析问题的方法,在处理相似问题时学会迁移,找到策略,才算是真正掌握了物理建模的本质。所以教师要引导学生在受力分析的实践中总结出受力分析的一般步骤(明确研究對象,先分析重力,然后分析弹力,最后分析摩擦力),养成严格按照步骤分析的良好习惯,避免漏掉任何一个力或凭空增添其他力。掌握方法才能将知识和经验进行迁移,要让学生体会到受力分析是解决力学问题的重要方法。
  责任编辑 罗 峰
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