在物理习题教学中培养学生科学思维能力探讨——以传送带问题为例

(江苏省苏州市吴中区苏苑高级中学，江苏 苏州 215128)

在物理习题教学中培养学生科学思维能力探讨
——以传送带问题为例

吴梅生

(江苏省苏州市吴中区苏苑高级中学，江苏 苏州 215128)

科学思维是物理核心素养的重要组成部分，在物理教学中应该重视培养学生的科学思维能力,笔者以传送带问题为例,探讨相关教学策略。

课堂教学；科学思维；传送带

传送带问题贴近生活,既能训练学生科学思维,又能联系生活,该问题涉及力、运动、能量等内容,是高考考查的热点。同时传送带题型变幻莫测,涉及知识面广,若学生不能认真剖析,则很容易步入思维误区,导致一着不慎，满盘皆输。

1 强化“以理服人”的科学思维习惯

1.1 找准“理”——强化“对象”意识

明确研究对象在物理解题中首当其冲,但被许多学生所忽视，这是因为他们平时涉及的研究对象大都为单一物体,但对于多个物体,必须强化对象意识,否则思维会误入歧途。例如2013年江苏省高考物理第14题涉及惯性演示实验(如图1)，砝码和纸板都可以作为研究对象,需要逐一加以分析讨论。

图1

1.2 运用“理”——强化核心知识

中学物理课程中犹如一颗参天大树,繁多的知识点犹如繁茂枝叶,而核心知识犹如树干。由于“枝繁叶茂”,学生在对其学习的过程中会感觉到千头万绪,不知从何谈起。所以可以抓住主干，先了解轮廓,至于它的浓密枝叶和苍劲的生命力,完全可以在日后生活中体验和总结。所以在高中物理教学中要强化物理思维方法的渗透,抓准“理”,用好“理”。

传送带问题中核心“理”其实就是力与运动关系——牛顿运动定律,即若想知道运动情况必先了解受力情况,反之亦然。

例1：如图2所示,水平放置的传送带以速度v匀速转动,把质量为m的物体从传送带左侧无初速释放,已知传送带长为L,物体与传送带间的动摩擦因数为μ,求物块运动到传送带右端的时间t。

图2

解析：水平传送带是基础模型,涉及单一物体,虽然选择物块为研究对象是显而易见的,但是在课堂教学中仍要强化选择研究对象的重要性,提高学生“对象”意识。

例2：如图3所示,质量为m的物体用细绳拴住放在水平粗糙传送带上,物体距传送带左端距离为L,稳定时绳与水平方向的夹角为θ,当传送带以速度v做逆时针转动时,绳中的拉力为多大？

图3

图4

2 从头开始、步步为营、层层推进、节节拔高,提高学生科学思维能力

以下针对一道传送带例题，探讨提高学生的科学思维能力的策略。

例3：如图5所示，传送带逆时针方向转动,与水平面夹角为37°,并以v=10m/s运行,在传送带的A端轻轻放一个小物体,物体与传送带之间的动摩擦因数μ=0.5,AB长16m,求物体从A到B所用的时间(g取10m/s2)。

图5

2.1 从头开始

物块轻放在A端瞬间,物块相对于传送带向上运动,故此时受到的摩擦力表现为滑动摩擦力,方向沿传送带向下(如图6)。此时a=gsinθ+μgcosθ=10m/s2,即由静止开始做匀加速直线运动。

2.2 步步为营

图6

图7

2.3 层层推进

2.4 节节拔高

若mgsinθ<μmgcosθ,即重力沿斜面向下的分力mgsinθ小于滑动摩擦力或最大静摩擦力,这样物块速度无法超过传送带速度,只能与传送带相对静止。所以摩擦力此刻发生了“天翻地覆”的变化,滑动摩擦力变为静摩擦力,且方向沿传送带斜向上,大小F=mgsinθ。

诚然,倾斜传送带模型变幻莫测,其运动形式也迥然不同,但是只要采用“从头开始、步步为营、层层推进、节节拔高”的培养学生科学思维能力的策略,这类基本问题也会迎刃而解。

3 小结

在物理习题教学中应不仅关注具体知识点的应用,更要注重渗透科学思维能力的培养。在学生思考过程中对学生不断地进行科学思维方法指导、思维能力强化,找准知识生长点,创设情景,环环相扣,以提高习题教学的有效性。

[1] 耿玉盛.传送带模型中摩擦力的突变问题探讨[J].物理之友,2016,(2).

[2] 姚莉.关于传送带模型的两种运用类型比较[J].物理之友,2016,(8).

[3] 蔡亮.有关传送带问题的创新题型赏析[J].物理之友,2015,(12).