高中物理解题教学中运用极限思维

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  由于物理知识本身具有一定的难度,而且教师的教学方式需要适当做出调整,所以物理学科一直是学生学习中的困难所在.在高中物理解题教学中,教师要引导学生运用极限思维,提高学生的解题能力.
  一、运用极限思维,找到解题的突破口
  高中物理试题是对课本理论知识的抽象性概括.在解题过程中,学生要对不同的物理知识点进行总结分析,从而快速找出解题的方法.
  例如,如图1,一辆车通过定滑轮的绳PQ提升物品m,P端栓于车的后挂钩之上,Q端则栓于物体之上.如果绳子的总长度保持不变,将绳子和定滑轮的重量、定滑轮的尺寸、在滑轮上产生的摩擦忽略.车在A点开始时,左侧和右侧的绳子均处在绑紧且竖直的状态,左侧的绳子总长度为H,提升的时候车会向左加速运动,向着水平方向从A点经过B点最后驶向C点,A点至B点的距离也是H,车经B点的时候其速度为vB.根据上述内容,求小车运动至B点时物体的速度以及车从A至B点的过程中绳子Q端拉力对物体所做的功.此题主要考查学生对动能定理、速度合成与分解知识的综合运用,难度为中等.B点速度分解成沿绳子方向和垂直绳子方向,物体的速度等于沿绳子的方向的速度.解略.
  二、运用极限思维,探讨解题思路
  在学习物理知識时,学生会遇到各种各样的疑难问题.教师引导学生对遇到的疑难问题进行总结,让学生相互讨论,了解相关的解题思路.
  例如,如图2,把一个石块从倾角为θ的斜面上,以初速度为v0水平抛出,落到斜面上某个点上.请问:石块运动过程中与斜面相距的最大距离是多少?石块运动过程中与斜面相距的最大距离位置是:速度方向和斜面平行时的距离.在计算这段距离时,解题程序烦琐.教师可以引导学生将v0分解为:沿斜面方向的v0cosθ和垂直斜面方向的v0sinθ,然后将重力加速度分解为沿斜面方向的gsinθ与垂直斜面向下方向的gcosθ.在此基础上,石块平抛运动的过程可以应用等效思维,转化为斜面方向的匀加速直线运动,以及垂直于斜面方向的匀减速直线运动.一旦石块到达与斜面相距最大距离时,垂直于斜面方向的速度减为0.因此,石块距离斜面的最大距离h=0-(v0sinθi2)-2gcosθ=v0sin2θ2gcosθ.
  三、运用极限思维,提高解题效率
  物理知识中常用的模型主要有:(1)对象模型.教师在物理教学中强调保留物理主要内容,舍弃次要内容,然后建立物理模型展示现象中的核心点,提高学生对物理知识学习与掌握的能力.(2)条件模型.主要是通过分析研究对象的外部条件,以最理想的状态构建模型.(3)过程模型.主要是研究物理的现象与本质,从物理现象挖掘物理本质.
  例如,在地球绕太阳运动时,由于地球和太阳的平均半径远比地球的半径大,而且地球上各个不同点之间运动都相同,所以地球形状与大小可以忽视,可以把它视为一个“质点”进行处理.在研究地球的自传时,由于地球各个点具有不同的半径,此时需要把地球的大小、形状忽略不计,则不能把地球视为“质点”进行处理.
  四、运用极限思维,仔细审题
  审题的重要性不言而喻.对学生来说,认真仔细审题,能够准确地理解题目提供的重要条件,并有效分析出题目中隐藏的次要条件,最终迅速求得正确答案.
  例如,火车A向前行驶时的速度为v1,而司机发现其前方有一辆火车B正以较慢的速度v2进行同向匀速运动,两车之间距离为d,于是司机立即刹车,火车进行匀减速运动,此时要保证两辆火车不相撞,那么加速度a需要满足的条件是什么?假设火车B是参照物,那么A相对B做初速是(v1-v2),加速度是a的匀减速运动.如果A相对B速度是零时,保证两辆火车不相撞,此后便不会发生相撞的问题.因此,把不相撞作为临界条件:A车减速至与B车的车速一致时,此时A相对B的位移是d.所以0-(v1-v2)2=-2ad,a=(v1-v2)22d.故两辆火车不相撞需要满足的条件是a≥(v1-v2)22d.
  总之,极限思维在高中物理解题中发挥着重要作用.只有不断学习、不断练习,学生才能提高解题能力.
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