高中物理力学临界问题的教学探索(2)
1.明确临界状态的含义
就力学的临界状态也是复杂多样的,通过一定的教学方法和教学手段让学生首先明确临界点的含义,它表示某一物理过程向另一个物理过程变化的一个转折点,或能否完成该物理过程的转折点,在这个转折点的时刻有的物理量就出现了临界值。学生明确了临界点的物理意义,就能够在学习中产生指导作用,遇到临界问题会主动对照,积极探究临界点的出现,教师在教学过程中只需注重正确引导,让学生想方设法体验临界点的出现时刻,以利于加深印象,知识学得牢,抓得实。
2.贯穿在日常教学中
力学临界点的教学问题,不可能一劳永逸,更不可能一进入高一年就马上学习,它是穿插在各个教学点中,也不可能每个教学点都出现,这就要求教师在教学过程中要适时把握,遇到临界点问题时不含糊放过,注意引导学生采用正确的方法分析临界点的出现瞬间,把握临界点时刻哪个物理量处于临界值,该物理量与其它物理量的制约关系是什么?该临界值在解决该问题中所起的作用是什么?如何利用该临界值解决物理问题?经过日常的积累学习,学生的学习临界问题的能力就能够不断获得提高,养成独立分析问题的习惯,从而逐步提高临界问题的学习能力。
3.抓住临界条件的共性
所谓的临界条件共性就是指某个物理量出现了临界值,在不同的物理过程中条件是相同的。临界条件的共性是很常见的,教师加以引导,即可以减轻学生学习的负担,又能够促进学生学会总结归类,开发学生的收敛思维能力。如追赶运动模型中,两质点的距离的极值都是此刻两质点的速度相等,该速度相等的临界条件与弹簧连接小球在光滑水平面上运动时出现的弹簧长度极值问题是一致的;速度出现极值的问题在不同形式的运动中临界条件都是加速度为0;又如无支持物的质点能够在竖直面内做整周圆周运动是通过最高点的临界速度和质点能否成为地球卫星的临界速度是一样的。
4.临界点的系统分析总结
高中力学课程完成后,有必要对力学中涉及到的临界问题做一个系统的分析与总结,做一个专题研究的报告,理清临界点的形成原因,掌握临界点的分析方法,升华临界条件的分析思路。专题课可以针对临界问题的侧重点是临界点的分析方法总结,并结合必要的实例加以引导巩固,能使学生思路清晰,分析方法得当,能够突破新知识新问题,举一反三,从而达到提高学习能力之目的。
三、力学临界点的分析方法
伟大的物理学家伽利略说:“你无法教别人任何东西,你只能帮助别人发现一些东西。”在教学过程中要突破临界点的教学,不是简单地告诉学生掌握力学中的临界点,更要引导学生自主学习、思考、自主探究来领会力学中的临界点,从而更好的形成解决力学中的临界点问题的方法,培养学生终身学习的能力。
1.学会物理过程的动态分析方法
物理过程的动态分析是极其常见的,要让学生熟练掌握物理过程的动态分析方法,必须从易到难,严格训练,要求人人过关,熟练掌握。方法是找出物理量发生动态变化的原因及其物理量之间的制约关系。例如速度的变化是受到加速度制约的;静摩擦力的大小受到物体加速度大小的制约,物体加速度变化会引起静摩擦力的变化;升降机里的人对底板的压力大小受到升降机加速度大小和方向的制约,当加速度为重力加速度时,其对底板的压力为0,等等。明确了这些制约关系为物理量的变化找到了来源,也容易找出临界状态的出现。
教学实例:竖直放置的弹簧,有一小球在弹簧上端h高处自由下落,问从小球触到弹簧开始一直压缩到弹簧最短的过程中,小球的加速度和速度大小如何变化?分析:小球的加速度受到合外力的制约,在小球压缩弹簧的过程中,小球受到的重力是恒力,但小球受到的弹簧弹力却是方向向上不变大小与弹簧压缩量成正比的连续动态变化,因此小球的加速度也必然会产生连续性的动态变化,但是加速度变化的临界点在哪呢?在弹簧弹力连续增大过程中,有一瞬间弹力大小正好等于重力大小,此时小球受到的合力正好为0,加速度好正好为0,抓住了这个加速度的临界点,加速度的大小变化关系就明朗化了。
2.学会使用图象分析法
图象分析的最大特点就是直观性,正确作出物理量之间的函数图象是进行图象分析的前提,利用图象中的斜率、截距、面积等表达的物理意义,从图象中去发现临界点。
教学实例:简谐运动的位移—时间的关系图象是一条正弦曲线,曲线的斜率表示速度的大小和方向,曲线与横坐标相交时,出现最大斜率,表明此瞬时质点的速度最大,即位移为0时质点有最大速度;当曲线到达顶点时,此时斜率为0,此刻速度为0,说明了在最大位移处质点运动的速率为0。
教学中的力学临界点问题是物理教学中的一个重要组成部分,教师在教学过程中应能抓住机会,适时介入,就能促进学生在该方面知识的成长,通过自主探究学习培养了学生终身学习的能力,培养了学生解决临界问题的能力和分析物理问题的能力。
【参考文献】
[1] 杜占英.巧用临界法解题事半功倍.物理教学探讨(高中),2010(7):76-82.
[2] 陈新梧.从“水流星”谈圆周运动的临界问题. 物理教学探讨(高中),2010(11):65-66.
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