一道物理习题的引导教学法

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  摘 要: 本文以一道普通的物理习题为例,提出了一种以引导为主的教学方法。该方法让学生主动思考问题,自己得出结论。不仅让学生学到了知识,而且培养了学生的科学思维方法,达到了物理教学目的。
  关键词: 加速度 平均值 引导教学法
  在教学过程中,无意间让学生做了这样一道简单的习题:
  已知质点做直线运动,加速度为a=4 3t,且t=0时,质点的速度为零,求t时刻的速度。
  常规做法为:
  a=■?圯dv=adt,两边积分得:?蘩■■dv=?蘩■■adt,而v■=0,从而:v=4t ■。
  然而有学生这样做:
  a■=4a■=4 3t?圯■=■=■=4 ■,从而:v=v■ ■t=4t ■。
  这种做法常称为“平均值法”,两种做法结果一样。
  一般来说,求解运动学的第二类基本问题应该用积分法。“平均值法”是学生容易想到的一种方法,但经常是不对的。有的老师看到这种做法就直接打个“×”,其实对于这道题来说,这种做法并没有错。遇到这样的题,可以用引导教学法,逐步引导学生深入思考,自己得出结论,比让学生直接记公式的效果要好得多。
  第一步,先把两种做法写在黑板上,让学生对比、分析两种做法。当然,这时候多数同学会认为“平均值”的做法不对,得到正确结果只是巧合,加速度是变化的,必须用积分来做。但一部分同学可能会认为是对的,却又说不出为什么,只是感觉对。
  第二步,可以把题目改动一下,把a=4 3t改为:a=4 3t■,再让学生用两种方法都做一下。对比两种方法,发现两种方法得到的结果不一样。这使很多同学更坚信“平均值”的做法只是巧合。真的只是巧合吗?再想想。
  留几分钟给学生思考之后,可能还是没法把问题完全弄清楚。这时候,再改动一下题目,把加速度改为:a=b ct(b,c),同样用两种方法分别做一下,然后分析结果。可以把这题作为课后练习留给学生完成,让学生多一些时间自己思考,可以上网查资料,但一定要弄清楚“为什么”。这可以锻炼学生自主解决问题的能力。
  第二次上课时,可能有学生已经把问题解决了,即使没完全解决,也有了一些想法。这时候可以挑选学生自己上讲台,让他把问题给大家讲清楚,讲得好了可以加分。把主动权交给学生,学生应该会很积极,下面的学生也会很感兴趣,有利于调节课堂气氛。此时,老师只需要在旁边认真听,听完后肯定学生的一些想法,即使他没有完全讲清楚,也应该为他勇于思考和探索的精神鼓掌。学生经过一天的思考,至少可以发现这不是巧合,因为这次题目中的系数都是用字母表示的,具有一般性。其实,学生可能得到这样的结论:加速度形如a=b ct(b,c均为常数),即加速度为时间的一次函数时,t时刻的速度可用平均值法求得:v=v■ ■t,其中,■=■为0~t内的平均加速度。证明的方法很简单,只需与传统的积分方法的结果对比即可。
  然而,学习不能止于结论。在得到上面的结论时,相信还有很多同学心里不透亮:这到底是为什么呢?为什么一次函数可以,而二次函数不可以?其本质到底是什么?此时,再由老师把问题讲清楚。其实,用加速度平均值乘上时间求速度增量,不管对于什么形式的加速度来说都是合理的,那么问题就在于求平均值的过程,对于一次函数,■=■是合理的,但对于二次函数,上式就不合理了。可怎样正面证明这个结论呢?其实也简单,查资料发现,时间函数的变量a=a(t)在一段时间内的平均值表达为:■=■,因此对于一次函数:a=b ct(b,c均为常数),■=■=b ■,而■=■=b ■。
  二者相等,同理易证,对于二次函数表示的加速度,■≠■。至此,在老师的引导下,学生彻底理解了问题的本质,充满成就感,提高了学习物理的兴趣。
  当然,老师还可以继续引导:与中学物理进行对比,提醒学生,中学学过匀加速直线运动,设t时刻的速度为v■,t时刻速度为v■,则0~t时间内,质点位移为:△x=■t=■·t与我们的结论非常相似,只是研究对象不一样,函数关系完全一样,这里,速度也是时间的一次函数,可以让学生自己仔细体会,从而开阔思路。
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