淺談化曲為直思想在高中物理教學(xué)中的實踐策略

淺談“化曲為直”思想在高中物理教學(xué)中的實踐策略

Summary：基于分析“化曲為直”思想在高中物理教學(xué)中的實踐策略。主要通過建構(gòu)物理模型，解決曲線運動問題；借助化曲為直思想，處理圖像問題；靈活變化題目條件，解決功的問題三種途徑，幫助學(xué)生樹立化曲為直思想，能夠根據(jù)具體的物理問題，轉(zhuǎn)換思維展開分析，以便學(xué)生將抽象、復(fù)雜的物理問題簡單化，以此來促進學(xué)生的物理解題能力與思維能力的有效提升。Keys：化曲為直；物理教學(xué)；實踐策略引言：隨著課改的不斷深入及素質(zhì)教育的推進，教育理念及模式也隨之發(fā)生了改變。對于當(dāng)前的高中物理教學(xué)來說，不僅需要學(xué)生掌握相關(guān)的物理知識，更多的需要學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)物理，以便學(xué)生可以自主解決物理問題，以此來增強學(xué)生的物理能力與學(xué)習(xí)效率。其中“化曲為直”思想，可以引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)換思維，將一些物理模型或問題簡單化，借助圖像去處理物理數(shù)據(jù)，這對學(xué)生的物理解題效率及能力的提升具有很大的幫助。因此，高中物理教師在實際的教學(xué)之中，應(yīng)有意識地為學(xué)生滲透“化曲為直”思想，促進學(xué)生的物理思維與綜合素養(yǎng)的全面提升。建構(gòu)物理模型，解決曲線運動問題“化曲為直”作為處理數(shù)學(xué)問題的一種有效方法，而很多物理問題也需要應(yīng)用“化曲為直”思想來轉(zhuǎn)換思維，將抽象復(fù)雜的物理問題簡單化。尤其是關(guān)于曲線運動的知識來說，既是對以往所學(xué)知識的重要補充，以及對運動和力關(guān)系的進一步完善，同時又是復(fù)雜的曲線運動的基礎(chǔ)，具有一定的難度，所以很多學(xué)生在學(xué)習(xí)中會產(chǎn)生比較畏難的情緒。因此，教師就可以為學(xué)生滲透化曲為直的思想，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會建構(gòu)物理模型，以此來高效地解決物理曲線運動的問題，從而促進學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力與解題效率的有效提升。比如人教版高中物理中的《平拋運動》這一課，需要讓學(xué)生體會平拋運動的規(guī)律及特點，具備物理學(xué)等效替換的思想，有效地解決實際問題，同時理解平拋運動的速度合成與分解、位移合成與分解。因此，教師就可以設(shè)計以下例題：一架在125m高空飛行的飛機，以每秒10m的速度水平飛行時，拋下一個物體（g為10m/s2），求物體落到地面時的速度。解析：本道題主要是考查學(xué)生對平拋運動的速度分解相關(guān)知識，所以根據(jù)化曲為直思想建模，將物體的平拋運動，分解成水平方向的均速直線運動以及豎直方向的均加速直線運動進行問題的解決。解答：已知物體在水平方向的速度為v1=10m/s，物體落地所需時間為t，∴h=gt2，t=5s，豎直方向速度為v2=gt=50m/s，∴物體落地時速度v==10m/s，方向與水平方向的夾角正切是tanθ=5.借助化曲為直思想，處理圖像問題在高中物理學(xué)之中，很多實驗數(shù)據(jù)之間存在比較復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系，例如反比關(guān)系。如若直接將兩個物理量為坐標(biāo)作圖像，所呈現(xiàn)的圖像通常都是曲線，無法通過函數(shù)圖像去找出兩個物理量之間的關(guān)系。因此，根據(jù)“化曲為直”思想，就可以靈活地轉(zhuǎn)換相應(yīng)的物理量，促使學(xué)生改變其中一個物理的指數(shù)，去重新尋找兩個物理量的關(guān)系，以便獲得更加準(zhǔn)確的結(jié)論。因此可以說，“化曲為直”思想對高中物理的圖像問題處理具有很大的幫助，只有學(xué)生真正具備化曲為直思想，才能更加從容地應(yīng)對解決圖像問題，從而直觀地發(fā)現(xiàn)物理量之間的關(guān)系，便于學(xué)生有效的解決，促進學(xué)生的物理解題能力與學(xué)習(xí)效率的進一步提升。比如人教版高中物理中的《牛頓運動定律》中的實驗“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”，主要是讓學(xué)生理解探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的合理性和必要性，理解實驗的思路以及用圖像處理實驗數(shù)據(jù)的方法，經(jīng)過實驗的操作與測量去體驗平衡摩擦力。當(dāng)在實驗過程中，學(xué)生測得某一個物體受力F一定時m變化，記錄下不同m時的a數(shù)值，如下表：m/kg21.51.251a/（m·a-2）2.042.663.233.98因此根據(jù)表中數(shù)據(jù)，教師可以為學(xué)生設(shè)置問題：①畫出圖像；②從圖形中判定當(dāng)F一定時，a與m的關(guān)系。解析：如若學(xué)生作出圖1的圖像，會發(fā)現(xiàn)是一條曲線，很難看出a與m的關(guān)系，但是從曲線中可以猜測出a與m可能成反比。此時教師就可以為學(xué)生滲透化曲為直思想，引導(dǎo)學(xué)生作出圖2的a-（1/m）圖像，以便學(xué)生在圖像中直觀地看到加速度與質(zhì)量的倒數(shù)成正比，促使學(xué)生準(zhǔn)確的解答：當(dāng)F一定時，a與m成反比。從而通過化曲為直的應(yīng)用，更利于將抽象問題形象化與簡單化，確保學(xué)生更加準(zhǔn)確、便捷的解決。圖1a-m圖2a-（1/m）靈活變化題目條件，解決功的問題功是高中物理教學(xué)中的重要內(nèi)容之一。因此，教師在教學(xué)之中要讓學(xué)生理解功的概念，引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)實生活中發(fā)現(xiàn)與功有關(guān)的問題，促使學(xué)生體會科學(xué)研究方法對人類認識自然的作用，以便學(xué)生運用功的知識解決一些生活實際問題。因此，教師為學(xué)生滲透“化曲為直”思想，根據(jù)物體在變力作用下的曲線運動，如若力與位移方向同步變化，但力的方向與物體運動切線方向間夾角不變，就可以將曲線分成若干個小元段，每一個為一條直線，代表恒力做功，總功為各個小元段做功的代數(shù)和。同時當(dāng)學(xué)生面對實際問題時，能夠幫助學(xué)生靈活地變化題目的條件，更加輕松、準(zhǔn)確地解決關(guān)于功的問題，從而實現(xiàn)學(xué)生物理素養(yǎng)與綜合能力的有效提升。例題：如圖3中一根長為R的繩子，系住一個小球，繩的另一端固定在光滑的水平桌面上，為O點，小球在桌面上以速度v繞O點，作均速圓周運動。圖4是一桿固定在轉(zhuǎn)軸上，桿端至軸心距離是R，用一個始終垂直桿，且大小恒為F力，推桿外端促使桿繞軸轉(zhuǎn)動，求兩種情況下各轉(zhuǎn)動一周，繩子拉力Fr和推力F所做的功。圖3圖4解析：在這兩種情況下力的方向都在不斷的改變，所以利用化曲為直思想將其分成若干個小元段解決，在圖3中的每小段運動中拉力與小球位移垂直，所以每一元段運動中拉力不做功，轉(zhuǎn)動一周就是0；而圖4中小元段中推力與小球位移平行，推力做功W=Fs，轉(zhuǎn)動一周的總功就是每一個小元段的總和，即F=F·2πR。結(jié)束語：綜上所述，“化曲為直”思想在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用，能夠有效發(fā)散學(xué)生的物理思維，幫助學(xué)生更加簡單地解決抽象的物理問題，增強學(xué)生的物理解題能力與學(xué)習(xí)效率。教師要根據(jù)具體的物理知識，為學(xué)生巧妙地滲透“化曲為直”思想，引導(dǎo)學(xué)生去轉(zhuǎn)換思維分析問題，促使學(xué)生更加直觀地發(fā)現(xiàn)物理量及其關(guān)系，以便學(xué)生高效、準(zhǔn)確地解決物理問題，從而促進學(xué)生物理素養(yǎng)與綜合能力的全面提升。Reference：[1]翁鵬飛,楊國平.淺談高中物理教學(xué)中“化曲為直”思想的應(yīng)用[J].湖南中學(xué)物理,2020,35(08):26-28.[2]方可.淺談高中物理中的“化曲為直”思想[J].讀天下(綜合),2019(08):48-48.[3]張建忠.高中物理教學(xué)案例：化曲為直，用直解曲——以《平拋運動》為例[J].求知導(dǎo)刊,2019(