第十章--物理问题解决教学

第十章物理问题解决教学1.什么是问题解决？如何理解问题解决？2．什么是物理问题解决？如何认识物理问题解决在物理教学中的作用？3．常见的物理问题解决有哪几种形式？4．解答计算题的正确思路和基本程序5．几种常用的处理问题的方法；6．物理问题解决教学的要求是什么？7．物理习题课教学的一般过程是什么？8．物理问题解决教学中应注意什么？一、什么是问题解决？如何理解问题解决？问题解决指的是人们在日常生活和社会实践中，面临新情景、新课题，发现它与主客观需要的矛盾而自己却没有现成对策时所引起的寻求处理问题办法的一种心理活动。问题解决是教学目的教学过程基本能力一种有意义的学习过程二、什么是物理问题解决？•物理问题解决是学生运用物理知识解决问题的实践活动。狭义是指物理练习。•它是物理教学的重要组成部分，•它既是检验学生对知识理解和巩固程度的一种手段，•又是使学生加深理解、巩固知识、提高运用能力的一种措施，•是掌握物理知识、发展能力过程中不可缺少的一个阶段。如何认识物理问题解决在物理教学中的作用？1．巩固、深化、活化物理知识和训练实验技能；•教育心理研究表明：学生学习概念、规律以后解决实际问题，要比解答同一概念、规律的抽象问题和公式的练习更难。•原因是学习概念、规律时，是从各种现象中理解其共同点；解决一个实际问题，则是从一个具体问题中理解所隐含着的抽象概念和规律。•解决实际问题是理解水平的一个新层次。•知识的掌握与巩固并形成技能是必须通过练习才能达到。2．物理问题解决能帮助学生加深和扩展物理知识•由于教材内容要受到系统性和课时的限制，有些与基础知识有关的、学生应该知道的知识，不可能全部编入教材，通过练习题可以加深和扩展必要的知识。•例•重力的问题。•物体的受力分析等。•教材中没有介绍，教师在练习中解决。3、物理练习能帮助学生建立解决问题的思路，获得解决问题的正确方法，促进知识向能力的转化•物理问题解决是学生运用理论知识解决实际问题的起点。问题使学生的思维活动处于十分集中和解决地状态。迫使他们凭借自己的力量去克服困难，聚精会神地寻找解决问题的途径，综合运用所学知识和方法，对问题进行科学抽象、分析与综合、判断与推理，并运用数学知识和方法求得解答。4、物理问题解决能帮助学生将理论应用到实际，理解科学与技术的相互关系•学生在做物理问题解决时，要将学到的物理原理、概念、规律应用到个别具体情况中去，这自然地建立了理论与实际的联系，•如果问题解决是围绕生产、生活、交通、军事等实际内容，也就达到理解科学与技术的相互关系。5、物理练习是考查学生知识、技能、能力，检查教学成效的重要手段•学生的学习情况，除了通过课上的观察、提问等方式来了解以外，最主要的通过学生完成习题的情况来了解，通过学生对知识的掌握情况，达到检查教学效果的目的。总之，物理问题解决的作用可以概括为：1、体现双边活动，调动主体作用；2、巩固已学知识，加深理解运用；3、应用数学知识，解决物理问题；4、澄清概念混淆，扫清思维障碍；5、教学检查考试，体现检测功能；6、因人因材施教，培育智力能力．三、常见的物理问题解决有哪几种形式？（一）原始物理问题与传统抽象习题原始物理问题是关于物理方面的实际问题，是自然界及社会生活、生产中未被抽象加工的典型物理现象。例1：一些人认为婴儿由成人抱着坐在汽车里是很安全的，现在请你估计一下，在一切发生在很短时间的撞车中，需要多大的力才能抱住婴儿？特点：1、是对物理现象的客观描述，没有对物理现象作任何程度的抽象；2、基本是文字的描述，通常没有任何已知条件，其中隐含的物理变量、常量等需要学生自己去设置；3、没有任何示意图，解决问题所需要的图像需要学生自己画出；4、对学生来说不是常规的，不能靠简单的模仿来解决；5、来自真实生活情境；6、具有趣味和魅力，能引起学生的思考和向学生提出智力挑战；7、不一定有唯一的答案，各种不同水平的学生都可以由浅入深地作出回答；8、解决它需伴以个人或小组的活动。（1）判断、选择练习（2）思考问题练习（3）实验设计练习（4）推理论证练习（5）计算练习（6）作图题（7）课题研究传统抽象习题传统抽象习题是指物理教材或辅导材料上的例题、思考题、练习题，以及测试题等，这种习题是把物理现象进行抽象、简化、分解，经人为加工出来的物理练习题。1、判断、选择练习（1）定义：根据概念的逻辑要求直接做出肯定或否定的问题。（2）特点：概念性很强，逻辑思维强。（3）作用：澄清是而非，非而是的问题，有助于理解概念，掌握规律，提高判断能力。（4）应用：常应用于笔试中考察掌握知识的理解能力。判断、选择练习，有难、易各种层次，有的属于记忆、了解的，有的属于理解的，有的属于运用的例：1、“任何电磁波在真空中都是相同的是”（a）频率；（b）波长（c）波速；（d）能量。[答案：]2、“在电磁感应现象中，下列说法中正确的是”（a）只要穿过闭合电路的磁通量变化就一定有感生电流；（b）感生电流的磁场跟原磁场方向相反；（c）感生电动势的大小跟穿过闭合电路的磁通量的变化量成正比；（d）一段导体做切割磁力线运动一定会产生感生电动势”。•[答案]题型：单解选择、组合选择、多解选择、填空选择等。2、思考题练习（问答）（1）定义：引导学生深入思考，或发现问题，或预测结果，或剖析现象解释原因等方面的练习，叫做思考练习题。（2）要求：在解答时，要做到论据充分，论点明确，逻辑性强，说理有力。（3）作用：培养和训练学生善于通过分析、思考，运用已掌握的物理知识去寻求现象的物理本质。如：1、“为什么在简易工作台上转动的电动砂轮机，在它停下来之前，总要在一段短时间内发生强烈地振动。“2、如图：L1和L2规格相同，线圈的直流电阻与电阻R的阻值相等。请思考，合上K时，哪个灯先亮？为什么？如果将R去掉，换上电容，结果如何？L1L2RK3、实验设计练习（1）定义：运用已掌握的基础知识和实验技能，独立地进行实验方案的设计及测量问题，完成给定任务的练习，叫做实验设计练习。（2）作用：培养学生观察、实验能力和创造能力。（3）应用：动手能力的考核。如：设计一个简易的实验方案，测定玩具气手枪子弹飞离枪口时的速度。4、推理论证练习（1）定义：根据理论和给定的条件，通过逻辑推理（含数学推理），导出所要求的结论的练习，或对可能产生的各种情况全面地进行分析、比较和讨论论证的练习，或证明给定结论正确性的练习。（2）作用：巩固、深化、活化物理知识，有效地培养学生演绎推理的逻辑思维能力。（3）应用：是考核的主要手段之一，在笔试中占有一定的比重。“一个电子经电势差为U的匀强电场加速后，沿经向垂直入射圆柱形的有界匀强磁场，要使90°，必须满足什么条件。已知圆柱半径R，磁感应强度为B，电子射出磁场时偏转角为，那么，当U、B或R数值增大时，将如何变化？例如：URReUBRBme21U也增大增大，或减少，增大，5、计算问题练习（1）定义：以定量计算为主的解答有关物理问题的练习，叫做计算问题练习。（2）种类：简单计算练习和综合计算练习。（3）作用：巩固知识效果显著，有利于训练计算能力。（4）应用：在笔试中占有较大比例，笔试考核的主要手段。6、作图题（1）定义：依靠作图来回答的问题。（2）作用：通过识图、作图和用图考察对物理知识的理解（如：几何光学、力的图示等）（3）应用：考核作图的能力7、课题研究•实验探究、•社会调查、•科技进展、•科技制作、•专题研究、•跨学科问题等口头解答书面作业观察小实验小制作调查报告小论文（二）结果良好与结构不良物理问题传统抽象习题就是典型的结构良好物理问题。特点：这类问题的已知条件已经明确限定，待求的未知物理量也很确定，只要分析一下已提供的条件或物理情境，选择对应的物理概念或规律，遵循其适用条件，根据不同类型问题选择相应的解题方法，把提供的已知物理量代入公式或方程式，就能得到正确答案。结构不良问题，大多数原始物理问题（5）不知道哪些概念、规则和原理对于解决问题有用。（4）目标不确定；（3）给定信息不完全；（2）问题的描述比较含糊；（1）和具体情境相联系；特点：四、解答计算题的正确思路和基本程序（一）解答计算题的正确思路先分析、后解答先进行文字运算、后代入数字（二）解答计算题的基本程序1、审题：弄懂题意、判定范围，性质。找出已知量、待求量、隐含量。明确研究对象、恰当选择理想模型。2、析题画分析草图有助于形成清晰的物理图象如：示意图、矢量图、波形图、状态变化图、电路图、光路图。借助草图分析研究对象所处状态和条件分析对象所处的物理过程，在此基础上确定思路和方法3、建立有关方程根据条件、特点、方便程度，选用问题所遵循的物理规律及公式。列方程，（建立坐标系、规定方向、画出有关图象）4、求解先进行必要的代数运算统一单位、代入、求解检验和讨论。•例题：已知，一质量M=240g的木块，放在高h=0.8m的光滑桌面上，被一水平方向飞来的子弹打落在地面上（子弹留在木块中），落地点与桌边的水平距离S=1.6m，子弹的质量m=10g，求子弹击中木块时的速度（g=10m/s2）hMmvM+mv´S分析：画出示意图[分析]画出示意图全过程可分为三个相联的过程。（1）子弹与木块相互作用的过程，动量守恒；（2）子弹留在木块中，光滑、视为质点、满足牛顿第一定律；（3）子弹和木块一起离开桌面，视为质点，作平抛运动。2[],12mvmMvvtSvthgt解根据动量守恒定律,得（）根据牛顿第一定律可知不变设落地时间为，平抛水平方向惯性飞行垂直方向自由落体,,2SghtvvMmSvmhgv已知。消去得统一单位，代数得。五、几种常用的处理问题的方法•在物理学的发展过程中，在运用物理知识解决实际问题的过程中，人们逐渐积累和形成了物理学中处理物理问题的方法。常用的处理问题的方法有：1、理想模型法；2、等效代替法；3、微元处理法；4、近似处理法。（一）把研究对象、过程视为理想模型在中学到大学的物理学中，所研究的都是理想模型。研究对象：力学中有质点、刚体、弹簧振子。流体中有理想气体。带电体中有点电荷。光学中有点光源。研究状态与过程：力学中的匀速直线运动、匀变速直线运动、简谐运动。热学中的等压、等容、等温、绝热过程。处理问题的关键是：•明确被研究对象是什么？•对象处于状态是什么？•对象可视为什么模型？•明确状态是如何变化？•是什么过程？•过程对应什么规律？[例1]ORBRA一个半径为R的光滑半圆轨道，圆心是O。如果拿两个物体分别放在O点、靠近A点的B点，同时由静止释放，问：哪一个先到达A点？这个题怎么做？答案：O点物体先到达A点正确思路：第一步，对象？考虑用什么模型？轨道光滑、R》物体的大小，当质点看待。第二步，状态与过程一个是自由落体h=R另一个是单摆BA是振幅。gRgRgRTTABgRgRgRAOttttBBA57.122441.12212，单摆，自由落体，BAOACB.(a)(b)大家想一想：每一个球可当成什么模型？a、力的作用线通过球心O。如图（a)：TNGO共点力系，球可视为质点平衡条件：0Fi[例2]如图b：不是平面共点力系，应看成刚体。平衡方程是：BfGTNOC0000MFFFBzyx（二）等效代替法在物理学中，有不少概念的建立是运用等效代替法。如：平均速度是建立在用匀速直线运动代替变速直线运动。用合力代替几个分力的组合。用总电阻代替分电阻的组合。总电容、交流电的有效值…..•以上都是等效代替法的应用已知：匀强磁场BAB两点间距离为L，金属线ABC以V向右匀速运动。求ACB线上的感生电动势。C[例]BABv][00VLBBLVtABBAACBBABAACB得闭合回路连接（三）微元处理法•微元处理法指的是我们把研究对象或过程分隔成小块（微元）来加以研究。（微元法实际是微分思想）S如图：0ttt+tS+SSV（t）=S/t漫反射：可看成无数个小的平面，每一小平面遵循反射定律。（四）近似处理法在