高中物理高效智慧习题教学的若干思考

吴超男

（诏安县教育局教研室，福建诏安363500）

高中物理高效智慧习题教学的若干思考

吴超男

（诏安县教育局教研室，福建诏安363500）

本文分别从坚持正确的习题选编原则、引领学生对概念和规律深刻理解和提高学生思维品质和综合能力等三方面对成功实施高效智慧习题教学做了一些初步探索和思考。

高中物理；高效；智慧；习题教学

习题教学是整个中学物理教学的重要有机组成部分，学生只有在教师引导下经过系统的解题训练，才会对物理概念和规律有更深刻的理解和把握，思维品质也才能进一步得到提高和优化。以下就从三方面对成功实施高效智慧习题教学做一些初步的探索和思考。

一、坚持正确的习题选编原则是高效智慧习题教学成功的根本保证

从历年高考《考试说明》《考试大纲》和高考试题来看，热学、光学和原子物理在理综物理试卷中约占15%左右，且总体要求不高，实行全国卷后也大致如此；学生在复习备考中，又会觉得这些内容的知识点比较零散，有的也比较抽象。鉴于这三部分知识在学习和高考中的特殊性，教师在平时习题教学中除了倾力于力学、电磁学的重点核心板块外，还应强化习题教学中的“整体意识”，务必要站在高中物理教与学一盘棋的战略高度，引导学生不要轻视和忽视对热学、光学和原子物理的学习，仍然要将相关知识条理化和系统化并加深记忆和理解，千万不能敷衍了事。

例1.ΔOMN为玻璃等腰三棱镜的横截面，a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN，在棱镜侧面MO、NO上反射和折射的情况如图1所示，由此可知：

A.棱镜内a光传播速度比b光小

B.棱镜内a光传播速度比b光大

C.a光频率比b光高

D.a光波长比b光长

选题原则：本题考查了学生对光全反射条件、临界角和折射率的关系、光速和折射率的关系以及折射率与频率（波长）的关系等知识内容的理解；同时从题目图景中考查了光是否发生全反射、临界角和传播速度大小的比较，两束光反射率大小的差异等等分析推理能力。显而易见，此类题对学生知识系统化和解题能力的提高作用明显。

思路展现：a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN，射向MO和NO界面时，a、b入射角相等。由题给图景可知，此时b光发生全反射，a光未发生全反射，可见b光临界角较小，表明棱镜对b光折射率较大且b光在棱镜中传播速度较小，也说明b光频率较高、波长较短。

例2.现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后均能回到基态，则在此过程中发出的光子数为多少？（假设处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的），此过程中有多少种不同的光子辐射出来？

选题原则：如果让学生真正弄懂这道题则相关知识就会及时得到理解和掌握。

思路展现：由于处在量子数为n的激发态氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上原子总数的，据此可做出如图2所示跃迁图，其中数字是发生此次跃迁中的氢原子数。所以这一过程中发出光子总数为400×3+200×2+600==2200（个）。所有受激氢原子从n=4激发态向基态跃迁过程中可发射出光子数为6（种）。

二、引领学生对概念和规律深刻理解是高效智慧习题教学的必由之路

物理教学的重中之重，就是要让学生获得完整清晰的物理概念和规律；只有不断通过高效智慧的习题教学引导学生对物理概念和规律反复琢磨、不断领悟，才能真正深刻理解和掌握并加以灵活运用。因此，必须特别注意培养学生物理思维的深刻性。善于通过表面现象发现问题的本质称为拥有思维的深刻性；思维深刻性发展水平的高低对物理学习的效率、进度和灵活程度有着最大的影响，思维深刻性是一切思维品质的基础。

例3.一人划船逆流而上，行至某桥孔时从船上掉下一木瓢，航行至上游某处时，此人才发现木瓢已掉下，于是立即返航寻找。他返航后经5mi n才追上木瓢，发觉木瓢已顺水下漂至距桥孔有600m远处。请问若船对静水的速率保持不变，则河水流速是多大？

思维点拔：如果以河岸为参照物进行求解，过程会比较复杂。要是改用河水为参照物，求解就会方便得多。因为船与木瓢都在水里，自然都会随河水漂流，因此，船跟木瓢之间的相对速率无论是逆流而上或是顺流而下都将保持不变。这样，若以河水为参照物，则木瓢相当于在静水中不动，而渔船以一定速率离开木瓢，然后再以同样速率返航追赶木瓢。所以，木瓢落水到渔船开始返航的时间t1就等于渔船返航追到木瓢的时间t2，所以木瓢从落水到被渔船追上经历的时间t=t1+t2=2×5mi n=10mi n=600s，立即可得水速为υ==600m/600s=1m/s。

关键提醒：参照物的选取以方便解题为最高准则。有时把原来的参照物与研究对象互换，会给人豁然开朗的感觉，从而开辟出一条解题新思路。

例4.一水平浅色长传送带上放置一煤块（可视为质点），煤块与传送带之间的滑动摩擦因数为μ。初始时传送带与煤块都是静止的，现让传送带以恒定加速度a0开始运动，当其速度达到υ0后，便以此速度做匀速运动，经过一段时间，煤块在传送带上留下一段黑色痕迹后，煤块相对于传送带不再滑动，求此黑色痕迹的长度。

思维点拔：依题意作煤块和传送带两物体的υ-t图像如图3所示。其中OA斜率为a0，表示传送带以a0作匀加速运动，OB斜率为a，表示煤块以a匀加速运动，据牛顿第二定律得a=μg。AB则表示传送带以υ0作匀速运动。由图3可知传送带经t1时间加速运动后，速度达到υ0，则t1=υ0/a0；若煤块加速运动时间为t2，可得t2= υ0/a=υ0/μg。传送带总位移为梯形OAB t2的面积，煤块总位移为△OB t2的面积，显然△OAB面积等于煤块在传送带上留下的黑色痕迹长度

关键提醒：物理运动规律常常采用数学公式和图像两种方法来描述。此类题有时应用υ-t图像方法来求解，思路会更加清晰、更为简便有效。如果能将υ -t图像应用融入平时的解题训练中，将使复杂问题简单化、抽象问题直观化，从而有效地提高解题速度。

三、提高学生思维品质和综合能力是高效智慧习题教学的核心任务

教师要认真解读历年高考《考试说明》和《考试大纲》，在准确把握精神内涵的基础上，有的放矢地在平时教学中给学生科学的指导，这样才能瞄准高考给教学以有效的帮助。教师应通过精选符合近年来高考能力要求、以能力立意为主的题目作为专题习题课的例题，指导、点拔学生对重点题目进行整体解剖分析，并从中总结解题方法、掌握解题规律、归纳应试技巧，从而实现学生整体思维品质的优化和提高。

例5.如图4所示，在一光滑水平面上自左到右沿一直线依次放置质量为2n-1m（n=1、2、3…）的一系列物体A1、A2、A3…An；另有一质量m、动能Ek0的物体A0水平向右运动，若A0物体跟上述一系列物体发生正碰，碰撞后即粘合在一起，求系统的末动能。

思维点拔：如果逐次以两个相互碰撞的物体为研究对象应用动量守恒定律进行求解，运算会相当繁杂；但若以所有参与碰撞的物体组成的整体为研究对象，由于该系统总动量守恒，则要简便得多。以A0、A1、A2、…An物体组成的“大系统”为研究对象，该系统总质量为M=（m+m+2m+4m+…+2n-1m）=2nm；同时又以物体A0以速度υ0=

开始运动到整个系统获得共同速度υ的“全过程”为研究过程，应用动量守恒定律得mυ0=Mυ，可求出系统最终的速度为υ=υ0=，因此系统末动能为Ek=Mυ2=

关键提醒：将多个物体组成的“大系统”作为研究对象，或将多个物体相互作用的“全过程”当作一个整体研究过程来处理，都可将常规思维向前推进一大步，避免了较为繁琐的思维过程。此法的关键是抓住整个“全过程”的“始”和“终”。

例6.如图5所示，AB为半圆环ACB的水平直径，C为环的最低点，环半径为R。一个小球从A点以速度v0被水平抛出，设重力加速度为g，不计空气阻力。若v0取值不同，小球掉到环上时的速度方向和水平方向之间的夹角就不同。

同学甲认为，总可以找到一个v0值，使小球垂直撞击半圆环。同学乙认为，无论v0取何值，小球都不可能垂直撞击半圆环。

你认为哪位同学的分析正确？如认为甲同学正确，求出相应的v0值；如认为乙同学正确，说明理由。则R si nθ=，R（1+cosθ）=vt，且tanθ=，解得

图5

图6

思维点拔：首先假定小球垂直撞击半圆环，此时其速度方向必过圆心，可设其与水平方向的夹角为θ，则R sinθ=，R（1+cosθ）=v0t，且tanθ=，解得θ=0，但这是不可能的；所以乙同学正确。

另外可作任意一条平抛运动曲线如图6所示，小球撞击半圆环时速度的反向延长线交AB于E点，由平抛运动的推论可知，AE=AD＜R，因此直线EF不垂直过F点的圆弧的切线，即无论v0取何值，小球都不可能垂直撞击半圆环；所以乙同学正确。

关键提醒：强化物理解题过程中的数学意识，提高学生应用数学处理物理问题的能力绝对不能轻视。因为学生在解题过程中，往往数学意识淡薄，从而导致了思维的僵化与思路的闭塞，这是学生解答相当一部分物理题失败的原因。

综上所述，中学物理习题教学既是理论教学的必要补充，又是理论教学的必然发展，有着与概念教学和实验教学不同的教学规律。要真正实现习题教学的智慧和高效，仍需要我们不懈地努力与探索。

［1］吴超男.中学物理高效课堂教学的智慧展现［J］.物理教学，2014（7）.

［2］吴超男.高中物理习题速解的思维转换法［J］.数理化解题研究，2014（6）.

［3］吴超男.物理教师备课应具有的“深入”意识［J］.中学物理教学参考，2012（9）.

（责任编辑：詹国荣）

本文系福建省教育科学“十二五”规划2014年度课题“中学物理高效课堂教学智慧展现的研究”（项目编号：FJJK14-483）阶段性研究成果。