从“素材”积累到“模型”构建

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  课后练习题很多是有实际科技背景或以真实物理现象为依据的问题,做这样的练习题可以提高学生学习物理的兴趣和培养学生理论联系实际、实事求是的科学态度。但这些练习题有的题干比较长、数据繁琐、运算复杂,而且将现实问题转化为物理问题也不太容易,这在一定程度上会影响练习量,怎样解决这个矛盾?
  在平时的学习中教师可以有意识地引导学生将这些练习题及其解答作为“素材”积累起来,在适当的时机再将相关“素材”进行综合分析,利用“素材”建立“模型”并使之活化,这种使课后练习题协同发挥作用的做法既可以提高“素材”的利用率,又可以提高学生的灵活应变能力。
  人教版普通高中课程标准实验教科书物理2(必修)中有这样几道练习题:
  P522.月球绕地球公转的轨道接近于圆,半径为3.84×105km,公转周期是27.3天。月球绕地球公转的向心加速度是多大?
  P66 3.一种通信卫星需要“静止”在地面上空的某一点,因此它的运行周期必须与地球自转周期相同。请你估算:通信卫星离地心的距离大约是月心离地心距离的几分之一?
  P78 1.“2003年10月15日9时,我国神舟五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射,把中国第一位航天员杨利伟送入太空,飞船绕地球14圈后,于10月16日6时23分安全降落在内蒙古主着陆场。”根据以上消息,近似地把飞船从发射到降落的全部运动看做绕地球的匀速圆周运动,试估算神舟五号绕地球飞行时距地面的高度(已知地球的质量为M=6.0×1024kg,地球的半径R=6.4×103km)。
  在第七章万有引力与航天的章末复习阶段,笔者让学生参考以前对这三道练习题的解答,要求同学们填写下面的表格(设地球的半径为R,横线上的内容要求学生自己填写,详细解答略)。
  
  这几道练习题,结合其它的课后练习题还可以做更进一步的拓展,如:
  拓展1:重力加速度随高度怎样变化?随纬度增加又怎样变化?为什么(结合P522、P742)?
  P74 2.根据万有引力定律和牛顿第二定律说明:为什么不同物体在地球表面的重力加速度都是相等的?为什么高山上的重力加速度比地面的小?
  拓展2:地球在月球轨道处产生的重力加速度与月球在月球表面的重力加速度有何不同?(结合P522、P741)
  P74 1.已知月球的质量是7.3×1022kg,半径是1.7×103km,月球表面的自由落体加速度有多大?这对宇航员在月球表面的行动会产生什么影响?
  拓展3:赤道上的物体与近地卫星的线速度有何不同?向心加速度有何不同?(结合P471、P603(4)、P781)?
  P47 1.地球可以看做一个半径为6.4×103km的球体,北京的纬度约为40°。位于赤道和北京的两个物体,随地球自转做匀速圆周运动的角速度各是多大?线速度各是多大?
  P60 3.有一辆质量为800kg的小汽车驶上圆弧半径为50m的拱桥。如果拱桥的半径增大到与地球的半径R一样,汽车要在地面上腾空,速度要多大?
  做有实际科技背景或以真实物理现象为依据的练习题虽然开始时用的时间较多,但构建“模型”时“素材”的重复使用可以大大减少再次进行复杂运算所消耗的时间。从不同的角度运用这些“素材”对知识进行梳理,并使学生从对具体问题的解决上升到对某一类问题规律性的认识,可以有效提高学生举一反三解决问题的能力。
  
  参考文献:
  [1]吴超男.新课程标准下高中物理教学的核心任务.物理教学,2006.11.
  [2]于晓云,曲志华.培养学生举一反三能力.物理教学,2006.11.
  [3]梁德建.正确理解“重力”概念.物理教学,2006.10.
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