谈物理情景中隐含条件的挖掘

    学好物理重在理解,在教学中要重视对物理现象的观察和物理过程的分析。当然学生学习物理的目的不是为了解题,在学生对基本现象、基本概念和基本规律已有充分理解、复习的基础上,做一定量的习题是必须的,通过解题,可以构建物理模型,可以检查自己对物理概念和物理规律是否真正理解了,是否能够在实际问题中灵活地运用,可以锻炼并提高自己的科学思维能力,理解能力、推理能力、分析综合能力、应用数学处理物理问题的能力等。物理题的难度大小,不仅取决于题目所研究的物理现象和物理过程的复杂程度,也跟已知条件的明显或隐蔽有关,已知条件难以寻找的题,往往会使学生产生一种“条件不足”的假象,从而陷入了困境,如果能够反复读题、审题。既综观全局,又重点推敲关键的词、句,通常会从中找出一些隐含的已知条件,利用这些隐含的条件梳理解题思路和建立辅助方程,问题就会迎刃而解。通过多年教学实践的探索积累,我认为题中的隐含条件可通过以下途径进行挖掘。
　　
　　一、认清物理现象
　　
　　建模是物理学上的一个重要研究方法,是认识事物本质和规律的第一步,是建立物理理论的基础。物理问题由问题的初始状态、中间状态和目标状态所构成,问题的解决过程是从初始状态出发,通过操作推出一系列中间状态,建立起从初始状态到目标状态的通路,最后抵达目标状态。几乎每一个问题,都要研究一个或多个物理过程,深刻理解题目中所描述现象的物理含意及产生的原因,从中可以挖掘出其中隐含的条件。如:“两个物体保持相对静止”隐含着两物体的运动状态相同。即两物体在任一时刻都具有相同的速度和加速度。“用电器正常工作”隐含着用电器的实际电流、实际电压、实际功率均等于其额定电流、额定电压、额定功率。“光屏上呈现出清晰的像”隐含着是倒立的实像,且是凸透镜成像。“某种色光照射在金属上有光电子逸出”隐含着这种色光的频率大于被照金属的极限频率。“气体处于标准状态下”隐含着气体的温度是0℃,气体压强为latm,体积为22.4L/mol。“导体处于静电平衡状态”隐含着该导体内部场强处处为零,表面是等势面,导体是等势体,在导体表面移动电荷时,电场力不做功。“相对地面静止的卫星、即地球同步卫星”隐含着该卫星的角速度(或周期)跟地球自转的角速度(或周期)相同,运行轨道在赤道上空,且轨道半径相同。“在两物体同直线上的追及、相遇或避免碰撞问题中”隐含着两物体同时到达空间的某一位置。追和被追的两者的速度相同常是能追上、追不上,二者距离有极值的临界条件。
　　
　　二、恰当还原物理模型
　　
　　在中学阶段所遇到的物理模型可分为两大类:实体模型,就是把研究对象进行理想化处理建立起来的模型;过程模型,就是把研究过程进行理想化处理建立起来的模型。把实际的研究对象或物理过程抽象为理想化的物理模型,然后分析物理模型所涉及的物理量及相互联系,最后给出其中的某些物理量作为已知条件,另一些物理量作为待求量;由于题是根据物理模型编拟出来的,所以解答时必须首先正确还原物理模型,将问题与物理原型知识间接联系,就能清晰地认识物理模型中的理想化条件,从中挖掘出隐含的条件来。如:“光滑平面”隐含着物体与平面间的摩擦力忽略不计。“轻绳”隐含着绳的质量可以忽略不计。“绝热容器”隐含着容器内部与外界没有热交换。“电子、质子、α粒子等微观粒子在电场中运动”隐含着它们的重力可以忽略不计。“理想电源”“理想电压表和理想电流表”隐含着其的内阻忽略不计。“理想变压器”隐含着副线圈的输出功率等于原线圈的输入功率。
　　
　　三、正确分析物理过程
　　
　　物理条件变化多端,在不同条件下,同一物理对象可以产生不同的物理过程,分析题述中物理过程产生的条件,判定题述每个物理过程所遵循的物理规律,也可以从中挖掘出题中所隐含的条件。如:“物体沿倾角为θ的光滑斜面下滑”隐含着物体下滑的加速度为gsinθ。“物体沿倾角为θ的斜面匀速下滑”隐含着物体与斜面间的动摩擦因数μ=tgθ。“在同时存在正交的匀强电场和匀强磁场的空间,有一带电粒子垂直进入匀强磁场和匀强电场的空间做匀速直线运动”隐含着带电粒子受到的电场力和洛仑兹力平衡,带电粒子运动的速度满足v=E/B的条件。“在上、下部温度相同的水池里,气泡由池底缓慢上升”隐含着气泡内气体的压强逐渐减小,体积逐渐增大,气体对外做功,内能不变,吸收热量,且W=Q。“竖直平面内圆周运动”隐含着运动到最高点的临界速度为。
　　
　　四、查找图象数据,分析图象意义
　　
　　图象是表示物理规律的方法之一,它可以直观地反映某一物理量随另一物理量变化的函数关系,形象地描述物理规律。在进行抽象思维的同时,利用图象的视觉感知,有助于对物理知识的理解和记忆,准确把握物理量之间定性和定量关系,深刻理解问题的物理意义。关于应用图象描述物理现象和物理过程的题,认清图象的纵横坐标,分析图象的物理意义,从图象中寻找已知数据,确定其规律。如:v-t图象,可以从图象中知道物体在任一时刻的速度,或某速度值所对应的时刻,还可以从图象知道物体运动的规律。追及问题中速度,时间或位移的关系等。在这里不再一一列举。可见,在实际教学中,以能力为立意,将生产、生活实际、新科技、新成果以及社会热点问题等作为背景材料,提高学生利用所学物理知识(甚至其他学科知识)的方法,综合分析问题的能力,使学生学会如何挖掘隐含条件是解题的关键。要不断积累,不断探索。依靠学生正确的学习态度,良好的学习习惯和踏实的学习作风,养成规范的解题习惯。在讲练结合中,做到题贵在精,学生做题贵在独立思考。正确理解物理概念和物理规律的确切含义,以及它们的适用条件、各种表达式,鉴别它们之间的联系。在简单情况下应用它们。对具体问题进行具体分析,弄清所给问题中的物理过程,物理现象,物理状态和物理情境,将实际问题转化为物理问题,构建物理模型,形成清晰的物理图景是解答问题的关键。进而找出其中起重要作用的因素及有关条件,把一个复杂问题分解为若干较简单的问题,找出它们之间的联系,确定题设物理过程中所遵循的物理规律。灵活的运用物理知识和数学知识解决所给的问题。
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