物理核心素养下如何用动态思维解决问题论文_李绪强

陕西省商洛市商南县高级中学 726300

摘 要:物理核心素养注重培养学生的科学思维能力,而动态思维是科学思维中很重要的一种思维方式。在物理问题中有很多动态变化问题,在解决这类动态变化问题中可以很好地锻炼学生的思维能力,提高思维水平。让学生学会处理这类问题,掌握思维方式,树立变化和联系的观点,找到各种条件中的相关联系,用掌握的物理知识和规律来解决这类问题,可以提高学生的学习兴趣,培养学生的科学探究精神。

关键词:核心素养 动态思维 物理问题

动态思维是根据变化的环境和条件来改变自己的思维程序和思维方向,从而对事物进行控制和调整,以求达到最优化的思维活动过程。动态思维与静态思维是相对的,也离不开静态思维,就跟运动与静止的关系。动态思维具有流动性、择优性、建构性、整体性、开放性的特点。

一、用动态思维解决力学中的问题

例如:表面粗糙的长直木板的上表面的一端放有一个木块,如图甲所示,木板由水平位置缓慢向上转动(即木板与地面的夹角α变大,最大静摩擦力大于滑动摩擦力),另一端不动,则木块受到的摩擦力随角度变化的情况?

分析:学生拿到这个问题,就会觉得随着角度的增大,弹力会越来小,摩擦力也就会越来越小。这样思考问题就是太简单了,没有认清问题考察的本质。解决这个问题,首先要弄清楚随着斜面角度的增大,物体在斜面上会有两种状态。第一种状态是物体相对斜面静止,但是物体会有向下滑动的趋势,所以斜面会给物体沿斜面向上的静摩擦力,有正交分解根据物体平衡求解静摩擦力是f=μmgsinα。当斜面角度α增大,静摩擦力也会增大。第二种状态是物体会沿着斜面下滑,因为静摩擦力增大到一定程度就会超过最大静摩擦力,变成滑动摩擦力。这个时候滑动摩擦力与正压力成正比,滑动摩擦力f=μmgcosα。随着斜面角度α增大,滑动摩擦力便会减小。

二、用动态思维解决动态电路问题

例题:S闭合后,当R2的滑动触头向左滑动时,判断各电表的示数变化。

解析:闭合电路欧姆定律I=及U=E-Ir,对于部分电路欧姆定律I= ,由R变化可知R总的变化,从而判断U路及I总的变化。如当R增大时,根据I=可知,I总减小,再根据U总=E-Ir可知,U总增大。到此可以判断路端电压的变化、电路总电流的变化,及电源的总功率、电源内部功率等。

【解】

1.当R2的滑动触头向左滑动时,R2减小,R总减小,I总增大,U路减小。电压表测量的是路端电压,故减小;A电流表测量的总电流,故增大。

2.本电路图为R1与R2并联电路,故先判断R1。由于R1两端电压减小,故R1上的电流减小,则A1电流增大。

三、用动态思维解决通电导线在磁场中的受力问题

例如:如图,足够长的光滑导轨倾斜放置,其下端与小灯泡连接,匀强磁场垂直于导轨所在平面,则垂直导轨的导体棒ab在下滑过程中(导体棒电阻为R,导轨和导线电阻不计)______。

A.受到的安培力方向沿斜面向上

B.受到的安培力大小保持恒定

C.导体棒的机械能一直减小

D.克服安培力做的功等于灯泡消耗的电能

试题分析:

A.导体棒ab下滑过程中,由右手定则判断感应电流l在导体棒ab中从b到a,由左手定则判断导体棒ab受沿斜面向上的安培力(正确)。

B.由于导轨光滑,开始导体棒ab只受重力mg和支持力FN,合力沿斜面向下,导体棒ab加速下滑,导体棒ab垂直切割磁感线产生动生电动势E=BLv,导体棒ab受到的安培力F=BIL=B L= ,可见随速度的增大,安培力增大(错误)。

C.由于下滑过程导体棒ab切割磁感线产生感应电动势,回路中有灯泡电阻消耗电能,机械能不断转化为内能,所以导体棒的机械能不断减少(正确)。

D.安培力做负功实现机械能转化为电能,安培力做功量大于电能的产生,即闭合电路消耗的电能,根据功能关系有克服安培力做的功等于灯泡与导体棒消耗的电能之和(错误)。

故选A和C。导体棒切割磁感线产生感应电流问题的关键是分析导体棒受力,进一步确定其运动性质,并明确判断过程中的能量转化及功能关系,如安培力做负功量大于电能的产生,克服安培力做多少功,就有多少电能产生。

总之,除了以上几种方法外,物理教学中有很多这样的动态变化问题,比如用动态思维解决电容动态变化的问题、用动态思维解决机车启动问题等等。这样解决可以提高学生的动态思维能力,增加学习的积极性,有助于学生全面发展,提高学生的思维水平,培养学生的科学探究精神。

参考文献

[1]曹卫兵 物理教学中如何培养学生的动态思维能力[J].考试周刊,2010,52,213。

[2]徐维 高中动态问题归类例析[J].物理教学探讨,2012,9,48-51。

[3]张兆稳 求解物理动态题目,培养学生动态思维[J].物理通报,2008,7,24-27。

论文作者:李绪强

论文发表刊物:《中小学教育》2020年第385期

论文发表时间:2019/11/4

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