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两道以梯子为原型的物理习题教学启示

2013-08-12 16:51:19| 分类：物理教育 | 标签： |举报 |字号大中小订阅

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物理教师需要树立这样的学科教学理念——物理源于生活（自然），作用于生活（自然）。因此最佳的教学法是，讲解学科知识时必须还原其生活背景，分析习题时力争还原其生活原型。本博文就后者，以一个典型的生活原型为例，探讨有关习题的教学法。先看两道习题：

习题1．在灭火抢险的过程中，消防队员有时要借助消防车上的梯子爬到高处进行救人或灭火作业，如图1所示．已知消防车梯子的下端放置在粗糙的车厢表面上，上端靠在摩擦很小的竖直玻璃幕墙上．消防车静止不动，在消防队员沿梯子匀速向上爬的过程中，下列说法正确的是(　　)

两道以梯子为原型的物理习题教学启示 - 姚铎俟 - 姚铎俟教育

A．车厢对梯子的作用力大小不变

B．墙对梯子的弹力大小不变

C．地面对车的摩擦力逐渐增大

D．地面对车的弹力大小不变

习题2．如图2所示，一根轻杆两端分别固定着A、B两球，斜靠在光滑竖直墙上，而地面是粗糙的，且两球的质量相等，当A球位置缓慢抬高的过程中，下列说法正确的是 (　　) 两道以梯子为原型的物理习题教学启示 - 姚铎俟 - 姚铎俟教育

A．地面对B球的作用力大小不变；

B．墙对A球的弹力大小不变

C．地面对B球的摩擦力逐渐增大

D．地面对B球的弹力大小不变

理论上分析两道习题，都有一定的难度。其中习题一需要利用"三力交汇"原理，逻辑分析中有两个难点：第一，车厢对梯子的作用力，实际上就是车厢对梯子的弹力和摩擦力的合力，两个性质力合成为一个力，与梯子（包括人）受到的另外两个力从而构成三力问题。第二，"三力交汇"原理本身就是一个难点。严密地分析习题二，必须采用隔离法综合分析两球受力的情况才能得出正确答案。两道习题看是"相似"，实有本质的不同。纯理论地分析，很容易混淆问题的本质，导致"同一题型而解法不同"的思维困惑。相似之处是，系统重心上移，不同之处是轻杆的倾角一个不变，另一个改变。两道习题的正确答案是：习题一（CD），习题二（D）

从理论上按部就班地分析两道试题，不免使同学们留下"迷宫"印象——物理不好玩，太难了。博主在初步教学中就陷进了这个"迷宫"中。对这两个习题进行深入分析，发现两个习题可以归于"同一生活原型的两个不同情景"，在讲解中还原两个熟悉的生活情景，可以一劳永逸地解答这两道试题。

两道习题的生活原型是"梯子斜靠"问题，但情景不同：习题一是爬梯情景，而习题二是放梯情景。引导学生回放生活情景或者演示实际生活情景，为了便于观察，竖直墙壁改为两端固定的水平悬线。通过观察悬线的形变程度，可以直观地观察到悬线对梯子的弹力大小变化。直观地获知了悬线对梯子的弹力大小变化关系后，再以整体为研究对象，将一劳永逸地解答这两道习题。

通过这两道习题的深入分析，博主的体会是：在物理教学中还原生活原型乃是物理教学的真谛。

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