探索使高中物理课堂教学充满生命活力的活力因子.pdf

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1、探索使课堂教学 充满生命力的活力因子 摘 要： 1“ 错” 将错就错 错中求真； 2“ 问” 问中生疑 疑中寻真； 3“ 变” 变中不变 变中探真； 4“ 动” 动中感觉 觉中悟真； 本文从四个方面以实例阐述了学生自身的 课堂学习 行为 是使物理课堂充满生命力的宝贵 源泉。 关键词： 活力因子；错中求真；疑中悟真； 动中探真；变中探真。 学生自身的课堂学习行为是使课堂生命力 的宝贵源泉 活力因子。新课程改革极大程 度地解放了学生的学习观念、释放了学习的时 间和空间。课堂教学由“ 一言堂 ” 转向了 “ 互动 式” 和“ 探究式 ” 。那么，如何站在教学主体 学生的角度上来认识并探求物理课堂的活

2、力因 子，使 物理课堂充满 鲜活的生命力 呢? 以下是笔者从多年的教学经验中得到的几 点思考、探索和体会。 1活力因子： “错” 将错就错错中求真 教学反馈中学生 各种各样的的回答 可以从 正 反两方面给教学带来新的契机。学生之间存在 着明显的个体差异，而正是这种个体差异蕴藏 着巨大的财富 。能给出 精彩准确 答案的学生老 师当然喜欢，而对于那些答错的、答偏的、甚 至不会答 的学生要么不屑地说声 “ 坐下” ，要么 回敬一句 “ 你怎么这么简单的题都不会做呢?” ， 甚至可能会让学生站着听，。其实，正是 这些学生的 各种内涵和外延不同的答案，甚至 是错误的答案 ，可以给教学提供 最具体的 、最

3、 鲜活的 反思、感悟和加深 的机会 。正确的答案 让学生对知识进一步强化巩固；然而不完美、 不完善，甚至是错误的答案，从反方向作用于 学生（和老师）的学习和思维，则会使他们对 疑难的知识获得更深刻、更完整、更理性的认 识。 例 1：02 年全国高考 2620 分 蹦床是 运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做 各种空中动作的运动项目。一个质量为60kg 的 运动员，从离水平网面3.2m高处自由下落，着 网后沿竖直方向蹦回到离水平网面5.0m 高处。 已知运动员与网接触的时间为1.2s 。若把在这 段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理， 求此力的大小。（g=10m/s 2） 例 2质量为 M

4、的小车，以速度 v0在光滑 水平地面前进，上面 站着一个质量为 m的 人，问：当人以相对 车的速度 u 向后水平 跳出后，车速度为多大？ 错解一：设人跳出后的瞬间车速为v，则其 动量为 Mv ，根据动量守恒定律有： (Mm)v0Mv 【错解原因】: 动量守恒的对象应为车和人的 系统，而错解一中把人跳离车后的动量丢掉了， 即以系统的一部分 ( 车) 来代替系统 ( 车和人 ) 。 （动量守恒的系统性） 错解二：设人跳出后的车速为v，车的动量 为 Mv ，人的动量为 m(u+v)，根据动量守恒定律 有： (M+m)v0=Mv+m(u v) 【错解原因】 : 是没有考虑到，人跳离车前后 动量方向的变

5、化。而是简单地采用了算术和忽 略了动量的矢量性。 （动量的矢量性） 错解三：设车的前进方向为正方向， 人在跳 出车后，车的动量为Mv ，人的动量为 -mu，根据 动量守恒定律有： (Mm)v0Mv-mu 【错解原因】 错误在于参考系发生变化了。 人 跳离前人与车的动量是相对地的。人跳离车后 车的动量 (Mv)也是相对地的，而人跳离车后人 的动量 (mu)却是相对于车而言的，所以答案不 对。（动量的相对性） 错解四：设车的前进方向为正方向， 则人跳出 车后小车的动量 Mv ，人的动量为 -m(u-v0) ，根 据动量守恒定律有： (Mm)v0Mv-m(u-v0) 【错解原因】错误在于对速度的瞬时

6、性的分 析。v0是人未跳离车之前系统 (Mm)的速度， -m(u-v0)就不能代表人跳离车后瞬间人的动量。 （动量的同时性） 【分析解答】选地面为参照系，以小车前 进的方向为正方向，根据动量守恒定律有： (Mm)v0=Mv-m(u-v) 【评析】应用动量守恒定律解题时应注意 几个方面。 (1) 系统性 ，动量守恒定律是对一个物体系统 而言的，具有系统的整体性，而不能对系统的 一个部分，如本题错解一。 (2) 矢量性 ，动量守恒是指系统内部各部分动 量的矢量和保持不变，在解题时必须运用矢量 法则来计算而不能用算术方法，如本题错解二。 (3) 相对性 ，动量守恒定律中系统在作用前后 的动量都应是相

7、对于同一惯性参考系而言。如 系统的各部分所选取的参考系不同，动量守恒 不成立。如本题错解三。 (4) 同时性 ，一般来说，系统内的各部分在不 同时刻具有不同的动量，系统在某一时刻的动 量，应该是此时刻系统内各部分的瞬时动量的 矢量和。 这样从头到尾，学生可能在不断地出“ 错” ， 每“ 错” 一次他们就会在对知识咀嚼、消化、吸 收一次。重要的是老师始终对学生的评价隐 “ 错” 不说，如此既保护了学生的自尊心，又为 学生学习思考提供了广阔的、宽松的空间。 2活力因子： “问”问中生疑疑中悟真 学生的思想往往是淳朴而不够成熟的，他 们难免提出一些认识狭隘、偏激或是理解上有 偏颇、有误差的问题。抓住

8、这些问题因势利导， “ 问则疑 ” 、“ 疑则思 ” 、“ 思则通 ” ，把学生的思 维引向科学、引向成熟，在思想的 碰撞 中点燃 学生智慧的 火花，从而激发出教学内在的活力。 例 3如图所示，一辆质量M=2 kg 的平板车 左 端 放 有 质 量 m=3 kg 的小滑块， 滑块与平板车之 间的动摩擦因数 =0.4， 开始时平板车和滑块共 同以 v0=2m/s 的速度在光滑水平面上向右运动， 并与竖直墙壁发生碰撞，设碰撞时间极短且碰 撞后平板车速度大小保持不变，但方向与原来 相反平板车足够长，以至滑块不会滑到平板 车右端 （取 g10 m/s 2）求： （1) 平板车第一次与墙壁碰撞后向左运动

9、 的最大距离； (2 ）平板车第二次与墙壁碰撞前瞬间的速 度 v2； (3 ）若滑块始终不会滑到平板车右端，平 板车至少多长 解析 : 平板车第一次与竖直墙壁发生碰撞 后速度大小保持不变，但方向与原来相反在 此过程中， 由于时间极短，故滑块m 的速度与 其在车上的位置均未发生变化此外，由于相 对运动，滑块m 和平板车间将产生摩擦力，两 者 均 做 匀 减 速 运动，由于平板 车质量小，故其 速度减为 0 时， 滑块 m仍具有向 右的不为 0 的速 度，此时起，滑 块 m继续减速， 而 平 板 车 反 向 加速一段时间后，滑块M 和平板车将达到共同 速度，一起向右运动，与竖直墙壁发生第二次 碰撞

10、 （1） 设平板车第一次碰墙壁后， 向左移动 s1， 速度减为 0. （由于系统总动量向右，平板车速 度为 0 时，滑块还具有向右的速度） 根据动能定理有：一 2 1 mgs1=0一 2 1 Mv0 2 代入数据得： 22 0 1 221 220.43 103 Mv sm mg (2) 假如平板车在第二次碰墙前还未和滑块相 对静止，平板车又加速到2 m/s，滑块的速度则 大于 2 m/s，方向均向右，这显然不符合动量守 恒定律所以平板车在第二次碰墙前肯定已和 滑块具有共同速度v2. 此即平板车碰墙瞬间的速 度 mv0一 Mv0（M m ）v2， 200 1 0.4/ 5 mM vvvm s m

11、M (3）平板车与墙壁第一次碰撞后到滑块与平板 车又达到共同速度v 前的过程，可用图（解） (a) (b) (c）表示图 (a) 为平板车与墙碰撞后 瞬间滑块与平板车的位置，图(b) 为平板车到达 最左端时两者的位置，图（c）为平板车与滑块 再次达到共同速度时两者的位置在此过程中 滑块动能减少等于摩擦力对滑块所做功mg s / ， 平板车动能减少等于摩擦力对平板车所做的功 mg s / ，其中s / ,s“ 分别为滑块和平板车的位 移滑块和平板车动能总减少为mgL ，其中 L s / +s / 为滑块相对平板车的位移此后，平板 车与墙壁发生多次碰撞，每次情况与此类似， 最后停在墙边设滑块相对平

12、板车总位移为L, 则有： 2 1 (Mm)v0 2=mgL, 2 2 0 525 220.43 106 Mm v Lm mg L 即为平板车的最短长度 例 4如图所示，甲、乙两小孩各乘一辆冰车 在水平冰面上游戏。甲和他的冰车总质量共为 30kg，乙和他的冰车总质量也是30kg。游戏时， 甲推着一个质量为 15kg的箱子和他一起以 2m/s 的速度滑行，乙以同样大小的速度迎面滑来。 为了避免相撞，甲突然将箱子滑冰面推给乙， 箱子滑到乙处，乙迅速抓住。若不计冰面摩擦， 求甲至少以多大速度（相对地）将箱子推出， 才能避免与乙相撞？ 【错解】设甲与他的冰车以及乙与他的冰 车的质量为 M ，箱子的质量为

13、 m ，开始时他们的 速率为 v0，为了不与乙相碰。 错解一：甲必须停止， 所以，对甲和他的冰车 及箱子，推出前后满足动量守恒，由动量守恒 定律： （M+m ）v0=0+mv 错解二：乙接到箱子后停下， 所以，对箱子及 乙和他的冰车，接到箱子前后动量守恒，设箱 子的运动方向为正方向，由动量守恒定律有： mv-Mv0=0 【错解原因】在此题中，有两个关键问题 必须弄清楚，第一，“不相撞”的意义，是否 意味着一个物体停下，实际上，不相撞的意义 就是两个物体的速度相等（同向情况）。物体 停止运动，也不一定就撞不上。如本题错解二。 按照错解答案我们可知，当甲用4m/s 的速度推 箱子，箱子以 4m/s

14、 的速度迎面向乙滑去，与乙 相互作用后，乙与箱子都停下来了。那么，此 时甲停了吗？我们可以继续完成本题，设甲推 出箱子的速度为 v ，对甲和箱子，（以甲和箱 子的初速度为正），由动量守恒定律有： （M+m ）v0=Mv+mv 解得： v=1m/s 。符号为正，说明甲以4m/s 的速度推出箱子后继续向前运动，而乙接住箱 子后要停下，这样甲就与乙相撞，所以4m/s 的 速度太小了。结果不符合题目要求。第二个关 键在于不仅要不相撞，而且还要求甲推箱子的 速度为最小，即若甲用相当大的速度推箱子， 乙接到箱子后还会后退，这样就不满足“至 少”多大的条件了，错解一即是这样，将所求 的数据代入可以得知，乙和

15、箱子将以0.67m/s 的速度后退。 【分析解答】要想刚好避免相撞，要求乙 抓住箱子后与甲的速度正好相等，设甲推出箱 子后的速度为 v1，箱子的速度为 v，乙抓住箱子 后的速度为 v2。 对甲和箱子， 推箱子前后动量守恒， 以初速度 方向为正，由动量守恒定律： （M+m ）v0=mv+Mv1 对乙和箱子， 抓住箱子前后动量守恒， 以箱子 初速方向为正，由动量守恒定律有： mv-Mv0=（m+M ） v2 刚好不相撞的条件是： v1=v 联立解得： v=5.2m/s ，方向与甲和箱子 初速一致。 【评析】本题从动量守恒定律的应用角度 看并不难，但需对两个物体的运动关系分析清 楚（乙和箱子、甲的运

16、动关系如何，才能不相 撞）。这就需要我们要将“不相撞”的实际要 求转化为物理条件，即：甲、乙可以同方向运 动，但只要乙的速度不小于甲的速度，就不可 能相撞。 课堂教学中由学生提出的一个良好的问题 情景，教师不轻易放过，而是因势利导启发学 生共同参与结合教学内容投入讨论，既尊重了 学生, 又保护激励了学生的积极性，更有利于强 化学生对身边的物理现象探究欲望。在应用知 识解决实际问题的过程中，要鼓励学生提出不 同的意见与建议。 爱因斯坦曾说：“提出一个 问题往往比解决一个问题更重要。”“而提出 新的问题，新的可能性，从新的角度去看待旧 的问题，却需要有创造性的想象力，而且标志 着科学的真正进步。”

17、 只有发现问题，才能推 动学生不断地带着疑问去思考、研究，才能解 决问题，才能创新。 3、活力因子： “变” 变中不变变中探真 例 5. 如图所示，一质量为 M的平板车 B放 在光滑水平面上，在其右端放一质量为m 的小 木块 A，m M,A、B间动摩 擦因数为，现给A 和 B 以大小相等、方向相反的初速度v0, 使 A开始向 左运动， B开始向右运动，最后A不会滑离 B， 求： （1）A、B最后的速度大小和方向； （2）从地面上看，小木块向左运动到离出发点 最远处时，平板车向右运动的位移大小。 解析： （1）由 A、B系统动量守恒定律得： Mv0-mv0=（M+m ）v 所以 v= mM mM

18、 v0，方向向右 （2）A 向左运动速度减为零时，到达最远处， 此时板车移动位移为s, 速度为 v, 则由动量守 恒定律得： Mv0-mv0=Mv 对板车应用动能定理得：-mgs= 2 1 mv 2- 2 1 mv0 2 解得： s= mg mM 2 2 v0 2 例 6. 用轻弹簧相连 的质量均为 2 kg 的 A、B 两物块都以 v 6 m s 的速度在光滑的水平地面上运动， 弹簧处于 原长，质量 4 kg 的物块 C静止在前方，如图所 示.B 与 C碰撞后二者粘在一起运动. 求：在以后 的运动中： （1）当弹簧的弹性势能最大时，物体A的速度 多大? （2）弹性势能的最大值是多大? （3）

19、A的速度有可能向左吗 ?为什么 ? 解析： （1）当 A、B、C 三者的速度相等时弹 簧的弹性势能最大，由于A、B、C 三者组成的 系统动量守恒，（mA+mB）v（mA+mB+mC）vA 解得 vA= 422 6)22( m/s=3 m/s （2）B、C碰撞时 B、C组成的系统动量守 恒，设碰后瞬间 B、C两者速度为 v，则 mBv=（mB+mC）v v = 42 62 =2 m/s 设物 A 速度为 vA时弹簧的弹性势能最大 为 Ep，根据能量守恒 Ep= 2 1 （mB+mC） 2 v + 2 1 mAv 2- 2 1 （mA+mB+mC） 2 A v = 2 1 （2+4）2 2 + 2

20、 1 26 2- 2 1 （2+2+4） 3 2=12 J （3）A 不可能向左运动，系统动量守恒， mAv+mBv=mAvA+（mB+mC）vB 设 A 向左，vA0，vB4 m/s，则作用后 A、 B、C动能之和 E= 2 1 mAvA 2+ 2 1（m B+mC）vB 2 2 1（m B+mC）vB 2=48 J 实 际 上 系 统 的 机 械 能E=Ep+ 2 1 （mA+mB+mC） 2 A v =12+36=48 J 根据能量守恒定律， EE是不可能的 这时，学生的表现是频频点头、豁然开朗， 眼神中洋溢着兴奋和满足。 学生在进行讨论、交流时，往往会产生一 些有思考、有探究价值的问题，在教师的精心 策划和指导下，让学生对知识进行深入浅出探 究分析，达到去伪存真、由表及里的目的。这 种动态发展的模式从较深刻的层面上使学生的 理解能力、科学探究能力得到一定的升华。这 样的课堂生机盎然、活力四射。 4、“ 动” 动中感觉觉中悟真 “ 有心插花花芳菲 ” ，作为一个老师。只要 能心机四伏、心明眼亮地抓住教学中的活力因 子，就能上出一堂堂 个性激昂、活力焕发 的好 课。 参考文献： 1 教育观念的转变与更新主编：万 福 于建福 .中国出版社 2 中小学教学策略研究主编：房鸿 烈、韩和鸣 .中州古籍出版社