通过多方位重构 实现难忘物理教学

江苏 董书生

传统的高考总复习分为高考一轮复习和二轮复习、甚至还要进行三轮复习，很多高三一线教师经常把一轮复习上成“快新课”模式，所谓“快新课”模式就是重复新授课的知识点、概念、规律和方法，学生翻开高一、高二的课堂笔记发现，一轮复习课上教师讲授的知识与其一模一样，让学生感觉没有新的收获，甚至会感到厌烦，所以，笔者通过自己多年来高三一线教学的实践，深深地觉得，必须将知识进行全面重构，使物理教学更有趣、更难忘，下面从三个方面展开讨论，希望可以突破教学现状。

一、知识体系重构，实现难忘教学

传统一轮复习课时化讲义的标题往往第一讲为运动的描述；第二讲为匀变速直线运动等。二轮复习课时化讲义的标题第一讲为力和直线运动；第二讲为力和曲线运动等。通过知识体系的重构，我们可以起这样的标题，第一讲为单体单场单过程；第二讲为单体单场多过程；第三讲为单体多场多过程；第四讲为多体单场多过程；第五讲为多体多场多过程；第六讲为多体多态多过程。

其实无论是多体单场多过程、多体多场多过程，我们都可以将其拆分为单体单场单过程或单体多场单过程，下面结合一个案例来详细说明如何将知识体系重构。

(1)带电小球刚滑到曲面上b点时对轨道的压力；

(2)带电小球从a点开始运动到最高点时离地高度及距a点的水平距离；

(3)带电小球从a点开始运动到落回地面的过程中，它的最大动能。

图1

【解析】本题的研究对象很显然是带电小球，从a点释放后可以把接下来的运动拆分成：ab阶段、bc阶段、从c到达最高点、从最高点到落回地面，这样的四个运动阶段。然后逐个击破，比如第一个阶段从动力学的角度分析可利用牛顿第二定律结合运动学公式求解，从功和能的角度分析可利用动能定理求解，从受力分析的角度带电小球受到重力、电场力、弹力，所以关于第一阶段的运动，首先可以设计复习一系列的基本知识内容，如牛顿定律、运动学基本公式、力做功、动能、重力势能、电势能，功能关系，基本的受力分析顺序与技巧。bc阶段，只能采取功能关系解答；从c到达最高点以及从最高点落回地面，需要先根据运动的合成与分解，分方向分析运动状态，然后再根据动能定理或能量守恒定律的知识进行求解。

通过以上的案例，将单体多场多过程分解为单体多场单过程，试题变得简单且清晰。说明我们的复习课，特别是高三的二轮复习课，必须对原有的知识体系进行合理的重构，在实践中不断优化，从而逐步提高复习效率，实现难忘物理教学。

二、习题试题重构，实现难忘教学

(一)一对一的重构，培养学生变通技巧

【例2】一质量为m=2 kg的物体在水平恒力F作用下水平运动，1 s末撤去恒力F，其v-t图像如图2所示，则恒力F和物体所受摩擦力Ff的大小是

( )

图2

A.F=18 N B.Ff=4 N

C.F=12 N D.Ff=6 N

【重构题1】一质量为m=2 kg的物体在水平恒力F作用下沿直线运动，1 s末撤去恒力F，其v-t图像如图2所示，则以下说法正确的是

A.0.5～2 s内合力所做的功为零

B.0～3 s内克服摩擦力所做的功36 J

C.0～3 s内F所做的功为162 J

D.1～3 s内动能的变化ΔEk为36 J

例2只是考查了牛顿运动定律与运动学公式相结合的动力学知识，通过重构，我们可以进一步考查学生的力做功、动能定理、功能关系，解决的方法可以动力学结合做功，也可以直接运用功能关系。这样就能实现从一道单一考查动力学的题目，通过重构让学生全面复习各个知识点，通过一个情境，实现很多问题的全面复习，有利于学生提高变通技巧，学生活学活用，实现难忘学习。

(二)多对一的重构，培养学生归纳能力

【例3】如图3所示的电路中，R1是定值电阻，R2是压敏电阻(所受压力越大，阻值越小)，电源的内阻不能忽略。闭合开关S，现逐渐增加R2表面的载重，下列说法正确的是

( )

A.通过R2的电流减小

B.电源的路端电压减小

C.通过R1的电流方向向左

D.电源的总功率减小

图3

【例4】如图4所示，理想变压器副线圈通过输电线接两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R。开始时，开关S断开。当开关S闭合时，下列说法正确的是

( )

图4

A.副线圈两端的输出电压减小

B.通过灯泡L1的电流减小

C.原线圈中的电流减小

D.变压器的输入功率增大

【重构题2】如图5所示，理想变压器副线圈通过输电线接灯泡L1和R2，R2是压敏电阻(所受压力越大，阻值越小)，输电线的等效电阻为R，现逐渐增加F，下列说法正确的是

( )

图5

A.副线圈两端的输出电压减小

B.通过灯泡L1的电流减小

C.原线圈中的电流减小

D.变压器的输入功率减小

例3考查了压敏电阻与含电容电路的动态变化，电流、功率的变化，路端电压的变化，电容的充放电。例4考查了变压器问题中的动态变化问题，通过两题归一，甚至多题归一，可以让学生真正能够做一题会一类题的效果，这样可以帮助学生进一步提高学习效率，从而实现物理习题教学的难忘，甚至刻骨铭心。

(三)一对多的重构，培养学生发散思维

【例5】如图6所示，A、B两小球用轻杆连接，A球只能沿内壁光滑的竖直滑槽运动，B球处于光滑水平面上，不计球的体积。开始时，在外力作用下A、B两球均静止且杆竖直。现撤去外力，B球开始沿水平面向右运动。已知A、B两球质量均为m，杆长为L，重力加速度为g，则下列说法不正确的是

( )

图6

A.A球下滑到地面时，B球速度为零

B.A球下滑到地面过程中轻杆一直对B球做正功

C.A球机械能最小时，B球对水平面的压力等于它的重力

【重构题3】如图7所示，用轻杆通过铰链相连的小球A、B、C、D、E(均能看作质点)处于同一竖直平面内，各段轻杆等长，△ACD、△BDE与△ABD均为等边三角形，其中小球A、B的质量均为3m，小球C、D、E的质量均为m。现将A、B两小球置于距地面高h处，假设所有球只在同一竖直平面内运动，不计一切摩擦，已知重力加速度为g。则

图7

(1)若对C、E同时施加水平指向内侧的作用力F，从而保持整个系统处于静止状态，求此状态下右侧杆对B的作用力大小，以及水平作用力F的大小？

(2)若分别在左右两个对称的水平力F作用下，小球C、D、E缓慢地合在一起，小球A、B达到最高点，求从图示位置到小球A、B上升到最高点的过程中每个水平外力F至少做功多少？

(3)若将作用在小球C、E上的两个水平力F同时撤去，让系统在图示位置从静止自由运动，当小球A下落过程中的机械能最小时，地面对小球C的支持力大小为多少？小球B落地的速度大小为多大？

图8

(1)若对B球施加水平向右的作用力F，从而保持整个系统处于静止状态。求水平力F的大小，及此状态下AB杆上的作用力FT；

(2)若用水平力F′让B球向右运动，使A球到达最高点，求此过程中水平力F′至少做多少功；

(3)若让系统从图示位置由静止开始自由运动，当B球速度最大的时候，A球加速度为多大？A球落地速度为多大？

三、思维方法重构，实现难忘教学

课程标准是教材编写的指南和依据，教材又是课程标准最主要的载体。教材的编写思路、框架、内容不能违背课程标准的基本精神和要求。教材是对课程标准的一次再创造、再组织。教材编写必须依据课程标准，教材编写者必须领会和掌握本学科课程标准的基本思想和各部分的内容，并在教材中予以充分体现。教材的内容要达到标准的基本要求，同时又不能无限提高难度，教材内容设计呈现方式要有利于改善学生学习方式。

所谓思维方法的重构就是将传统的状态分析、运动分析、受力分析、做功分析“四大分析”重构为“三标法”覆盖所有力学模型。

所谓“三标法”就是对力学的研究对象(质点或电荷)标受力情况、标速度情况、标出力与速度的夹角。判断做功情况，如果一直等于90°，说明不做功，做匀速率运动；若小于90°，说明做正功，做加速运动；若大于90°，说明做负功，做减速运动。力与速度方向共线做直线运动，不共线做曲线运动。如果合力或加速度恒定，即研究对象做匀变速运动。这样我们就可以通过“三标法”把变幻莫测的思维方法变得简洁而有可操作性。

【案例1】如图9所示，实线为孤立的点电荷所产生的电场的电场线，虚线为一个带正电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，则可以判断

( )

图9

A.电场强度EA>EB

B.场源电荷一定带正电

C.电势φA>φB

D.动能EkB>EkA

【分析】本案例只需要标出电场力方向和速度方向夹角，做功情况与动能大小一目了然。

【案例2】天文学家称天上成对生存的恒星为双星，双星在恒星总数中占40%左右。如图10所示，两颗相距较近、质量不等的双星，在万有引力的作用下，绕连线上某点做匀速圆周运动。下列说法正确的是

( )

图10

A.两颗天体做匀速圆周运动的向心力大小相等

B.两颗天体做匀速圆周运动的半径相等

C.两颗天体做匀速圆周运动的线速度大小相等

D.两颗天体中质量大的天体动能较小

【分析】本案例只要标出万有引力和速度的方向，发现夹角始终是90°，做功情况与动能大小一目了然。

( )

图11

A.两种粒子离开加速电场时的动能之比为1∶2

B.两种粒子打到屏上的动能之比为1∶1

C.两种粒子打到屏上速度与屏夹角的正切之比为1∶1

【分析】本案例只要标出电场力和速度的方向，加速电场中夹角为零度，所以做匀加速直线运动，在偏转电场中初速度与恒定的电场力夹角为90°，属于类平抛运动。

总之，模块的全面重构必须遵循以下三个原则：

①知识点就近原则。比如说一对一的试题重构就是把相近的一些知识点，如电流、电压、功率等重构在一道试题中，这样有助于提高效率。

②知识点就易原则。比如多过程对单过程的重构，就是要将复杂的多过程问题分解成单过程问题，把单过程搞清楚以后，再进行组合，这样再复杂的问题也能轻松搞定。

③知识点就活原则。在模块重构的过程中，要打破传统思维，打破模块、章节的束缚，只要有利于学生理解，有利于学生思维，有利于学生掌握，就灵活机动地去重构和拓展。