論高三學生思維能力培養
物理教學研究專題
作者：郭瑩
高三複習課更加注重抽象思維、邏輯思維與發散思維訓練，因此要求教學要設計好例題，把握好問題的梯度性，調動學生思維的積極性和主動性，同時層層推進，由淺入深，使學生的思維過程螺旋式上升，讓學生參與並體會物理學的思想方法，從本質上把握解決問題的途徑。本文以“電場環境下物體的運動”為例，展示如何在高三教學中培養學生的思維能力。
一、教材與教學分析
“電場環境下物體的運動”在整個教學體係中屬於綜合性問題，在高一、高二教材中沒有專屬一節，但曆來都是高考物理的熱點問題。而本節作為力電綜合性內容，又是學生的學習難點，是高中物理學習的重中之重。
本節的知識目標是解決重力場下的物體運動方法，主要包括：（1）力的分析（向心力公式）；（2）運動分析（圓周運動臨界）；（3）功能分析（動能定理，能量守恒）。關鍵是把知識遷移到電場環境下分析問題，其中需深刻理解的是等效最低點、動能最大的點、平衡位置（無切向力，靜止釋放回到該點）。
本節的能力目標主要包括：（1）運用類比的方法建模，培養知識的遷移能力；（2）熟練運用已有模型，訓練解決綜合問題的能力；（3）理解物理等效思想、對稱方法並熟練運用。
本節情感態度價值觀目標：由於本節涉及物理類比、等效、對稱的思想方法，因此應讓學生體會物理思想、邏輯思維，感受物理美並上升到哲學思想的層麵。
本節的基本學情：學生對單一模型已經掌握，如圓周運動臨界、動能定理、向心力公式。在重力場中對多種小模型進行綜合運用已訓練過，但不夠熟練。通過本節強化要實現熟練運用，通過類比電場力與重力實現知識遷移，這對學生的思維訓練有一定難度。
有鑒於此，本節教學過程的設計主要是讓學生體會類比的方法，比較電場力和重力的相似性，從而實現知識的遷移。
二、教學過程設計
例1：豎直平麵內有一質量為m的小球，用長L的絕緣細線懸於O點，要使小球恰能到達最高點B，臨界速度多大？最低點A速度至少多大？完成整個圓周運動過程中，小球在哪點獲得的動能最大？
在引入環節，要求學生獨立完成並在黑板上展示自己總結的解決問題的方法。教師應當強調：最高點臨界，求最低點，用這兩點間動能定理。在學生能夠解答準確的時候，適時肯定的強化非常有效，以後在這類問題中就有了“抓手”。
在最後一問中，學生普遍都知道答案在最低點，但並不能深刻理解或者說沒仔細思考這是為什麼，而這恰是本節的難點。教師可以首先從能量守恒的角度解釋最低點重力勢能最小、動能就最大。然後再從其他角度解讀：從這一點由靜止釋放，球仍靜止，所受合力為零；從其他位置釋放，球也回到該點，這時學生就會聯想到單擺，那個位置就叫平衡位置。學生繼續分析平衡位置受力特點並回憶單擺，平衡位置切向加速度為零，無切向力。因此最低點是動能最大點，也是平衡位置，這一難點就得以突破。同時再把過最低點的直徑畫出，學生很容易指出最低點與最高點對稱共線。需要強調，此處一定要把問題講透，這部分難點突破，就為後麵知識遷移做好了鋪墊。
如果把此過程加上豎直向下的勻強電場，小球帶正電q，要使小球恰能到最高點，問在最低點A的速度多大？（已知電場力等於重力）
分析可知問題改變了情景，在原有重力中加豎直向下電場，這時學生很快就能把知識遷移。此時一定要總結共性：電場力和重力，都是恒力，做功都隻與初末位置有關，而與路徑無關，這也是類比的前提。並且還可繼續發散思維，隻要是做功與路徑無關的恒力都可以這樣來處理。以上鋪墊工作做好後，才能進入能力突破階段，並實現大範圍的知識遷移。
例2：如果把上述電場改為水平向右，a.從哪點靜止釋放帶正電q小球，還能靜止在那點？b.若將小球從最低位置A點釋放，在哪點獲得最大動能？要使小球恰能完成圓周運動，A點速度多大？c.在A點時繩的拉力多大？