探究高中物理教师如何编写习题
编制习题是教师必备的一项基本功,物理教师在备课、教学、考试命题和从事教学研究的过程中经常要改造旧题,创造新题,编制各种例题、练习题、思考题和试题.同时物理教师指导学生编题,不但可以使学生加深对解题思想方法的理解,掌握典型题目的解题规律,而且可以培养学生的创造性思维能力.
1编制物理习题遵循的原则
1.1目的性原则
物理习题的形式、内容、和难度都是以不同的教学目的而异的.如为了即时巩固知识和技能,应编制收敛性题;为发深化对知识的理解,培养学生的创造能力,应编制发散性题和开放题.选择题有利于扩大知识的覆盖面,但选择题可以随机解答,因此在鉴定具有特异物理素质的优秀生时必须慎用.
1.2科学性原则
物理习题应该表述清晰,要求明确,符合六条标准:
a.有关的概念必须是被定义的;
b.有关的记号必须是被阐明的;
c.条件必须是充分的、不矛盾的;
d.条件必须是独立的、最少的;
e.叙述必须是清楚的;
f.要求必须是可行的.
对于开放题应允许出现条件不足的情形,但题目本身仍叙述清楚,有明确的要求,以便学生根据情境,自设条件,分别情况得出结果.
1.3和谐美原则
物理习题应该使学生得到美的陶冶,体现严谨、简洁和统一的物理美,激起学生追求真善、美的愿望,培养学生学习物理的兴趣,引导学生探索物理王国的奥秘.我们常常看到一些结构巧妙、形式优美、难度各异的好题.
(1)如图1所示,两个重都为G、半径都为r的光滑均匀小圆柱,靠放在半径为R(R>2r)的弧形凹面内,处于静止状态.试求凹面对小圆柱的弹力及小圆柱相互间的弹力大小.
(2)如图2所示,光滑斜面长为b,宽为a,倾角为θ,一物块沿斜面左上方顶点P水平射出,恰从右下方顶点Q离开斜面,问入射初速度v0,应多大?
(3)如图3所示,有一只狐狸以不变的速度v1沿着直线AB逃跑,一猎犬以不变的速率v2追击,其运动方向始终对准狐狸,某时刻狐狸在F处,猎犬在D处,FD⊥AB,且FD=L,试求猎犬此时的加速度大小.
这些题目都是怎样编制出来的呢?都是由陈题改造的吗?当然不尽然.中学物理中的陈题不可胜数,这是前人经验的积累,劳动的结晶,我们要学习钻研,但是我们不应限于照搬照抄,故步自封,特别是在试题中,如果一味照搬陈题,就难以准确评价学生的水平,因此教师必须具备编制习题的能力,掌握独立地创造新题的能力.要编出好的题目,物理教师必须具备:
第一、广博的知识.不仅谙熟高中物理知识,而且对高等物理也有的较高的造诣.不仅精通物理,而且对于其他的自然科学、数学、哲学和社会学也有广泛的了解.
第二、良好的思维品质.即思维的广阔性、多向性、灵活性、深刻性和求异性.要善于想像,从不同角度去思考问题,防止思维定势.
第三、熟悉编制物理习题的基本方法和技巧.
2编制物理习题的方法
2.1演绎法
演绎法是一种从一般的真命题或一组条件出发,通过逻辑推理编制物理习题的方法.
例1.考虑到运动学公式: ,令 得题:
题目:在平直公路上以12m/s的速度行驶的汽车,因故以4m/s2的加速度紧急刹车,求汽车刹车后3s内的位移.
例2.考虑到运动学中的比例关系:
1)通过连续相等时间位移和速度之比:
S1﹕S2﹕S3:…=1﹕4﹕9﹕…n2
SⅠ﹕SⅡ﹕SⅢ﹕…=1﹕3﹕5﹕…(2n-1)
v1﹕v2﹕v3:…=1﹕2 ﹕ 3﹕ …n
2)通过连续相等位移所用时间之比为:
令t1=4s,tn=20s得题:
题目:一列火车由车站开出做匀加速直线运动,启动时,值班员站在第一节车厢头的旁边,第一节车厢经过他历时4s,整个列车经过他历时20s.设各节车厢等长,车厢间连接处的长度不计,求:(1)这列火车共有多少节车厢?(2)最后一节车厢经过他历时多长时间?
2.2基本量法
在一个问题系统中,存在着n个量,使其余所有的量都可以用这n个量来表示,而这n个量中
的任何一个都不能用其他n-1个量来表示,我们就称这n个量为基本量.基本量也就是问题系统中独立取值的量.通过给也基本量来编制物理习题的方法叫做基本量法.
在研究匀变速直线运动中,共有5个基本变量(x、v、v0、a、t).要求解其中的一个量,至少要用到其中的3个量.
(1)求位移X用到3个基本量的公式为:
, ,, .
(2)求末速度v所用到的3个基本量的公式为:
, , , .
从运动学的几个基本量来看,要考查其中的任何一个量,可以利用以上的这些公式而给出必需的已知量.例如考查位移X时就可以考虑利用以上的公式,但必须给足3个基本量.例如:火车从车站由静止开出作匀加速直线运动,加速度为5m/s2,则它在最初10s内行驶的距离是多少?考查几个基本量时,也可以根据以上的公式,给足基本量时就可编制出一道完美的习题了.
2.3倒推法
倒推法是先给出题目预期的结果,由此结果出发,倒推出所需的条件的一种编制物理习题的方法.倒推法是一种极有成效的编题方法,在平时的习题教学中针对学生的薄弱环节进行的自编练习,大多可以用这种方法.
例3.在高一曲线运动结束后的一次单元考试中学生在解圆周运动与能量相结的内容较为生疏,出错率较高.在原题的基础上,要考查圆周运动中的能量问题,重新设计出一道新题,但考查的内容是一样的.通过对新题的再次理解,学生掌握的情况就更好了.
题目:如图4所示,半径为R=0.40m的光滑半圆环轨道处于竖直平面内,半圆环与粗糙的水平地面相切于圆环的端点A,一质量为m=0.10kg的小球,以初速度v0=7.0m/s在水平地面上向左做加速度a=3.0m/s2的匀减速直线运动,运动4.0m后冲上竖直半圆环,最后小球落 A点,求A、C间的距离(g取10m/s2)
题目:如图5所示,AB为光滑水平面教师编制报考条件,BCD为竖直的半径为R=0.4m的光滑半圆形轨道,D为圆轨道的最高点,且位于B点的正上方。质量为m=1.2Kg的小物体,在水平恒力F的作用下从A点
由静止开始运动,到B点时撤去力F,AB距离S=3R,g取10m/s2。.求:⑴要使物体能达到D点,力F至少多大?⑵要使物体能从轨道最高点D离开后,刚好落到A点,力F又应该多大?2.4变换条件法
变换条件法是将陈题的条件加以变换,从而得到新题的一种编制物理习题的方法.在高考试题中有大量的试题是对平时我们练习的习题进行条件变换,推陈出新.在平时的习题教学中就要不时的对所做过的习题进行变换条件,让学生能加深理解.
(1)加一加
加一加就是在原题的基础上再加入一些条件以改变原题而得到新题.
例4.一物体放在光滑的水平面上受到一个与水平面成θ的斜向上的力F作用下,运动了L距离,F力对物体所做的功为W1;如同一物体放在粗糙的水平面上受到一个与水平面成θ的斜向下的力F作用下,运动了L距离,F力对物体所做的功为W2.试比较W1和W2的大小.
例5.一物体放在光滑的水平面上受到一个与水平面成θ的斜向上的力F1作用下做匀速运动,运动了L距离,F1力对物体所做的功为W1;如同一物体放在粗糙的水平面上受到一个与水
平面成θ的斜向下的力F2作用下做匀速运动,运动了L距离,F2力对物体所做的功为W2.试比较W1和W2的大小.
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