表述、研究、回答、延伸

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1、表述、研究、回答、延伸師者，所以傳道授業(yè)解惑者也，答疑解惑是教師的重要職責(zé)之一.而物理學(xué)科是一門邏輯思維要求很高的學(xué)科，學(xué)生學(xué)習(xí)過程中產(chǎn)生的疑問往往不是三言兩語可以解決的.筆者認(rèn)為面對學(xué)生的提出的疑問，可以抓住表述、分析、解答、延伸四個環(huán)節(jié).1幫助學(xué)生準(zhǔn)確、清晰表述疑問學(xué)生做了一道題后問了這樣一個問題：如圖1,豎直平面上有兩根很長的平行豎直軌道PQ、MN,軌道間有垂直軌道平面的磁感應(yīng)強(qiáng)度等值反向的勻強(qiáng)磁場，兩磁場豎直向上作勻速運(yùn)動帶動金屬框abed向上運(yùn)動時，框內(nèi)的電流I為何可以筆者沒有直接回答，而是通過問答幫助學(xué)生準(zhǔn)確表述他的疑問：師：什么是非

2、純電阻？生：像電動機(jī)那樣，電能不僅轉(zhuǎn)化為焦耳熱，還轉(zhuǎn)化為其它形式能的電路.師：重新表述圖1情景中的疑問.一番思考后學(xué)生終于準(zhǔn)確地表述出了他的疑問：圖1中線框的電能不僅轉(zhuǎn)化為焦耳熱，還轉(zhuǎn)化為線框的機(jī)械能了，為何還能將線框當(dāng)純電阻電路處理？很多情況下，學(xué)生并不能準(zhǔn)確表述他的疑問，經(jīng)常聽到的是“這題怎么做”等不能切中要害、不能突出主要矛盾的問題?遇到這樣的情況筆者總是讓學(xué)生說清楚他在什么地方被卡住了：是找不到入手分析的角度，還是分析不清物理過程、狀態(tài)，還是不清楚用什么定理定律，還是為什么可以這樣做、為什么不可以那么認(rèn)為等等.準(zhǔn)確表述了疑問，筆者繼續(xù)引導(dǎo)

3、學(xué)生將問題簡化，以求清晰表述.筆者提示，圖1所示情景為雙桿切割，而且線框的重力勢能、動能都變化了，能否設(shè)計一個情景，既保留疑問，又沒這么復(fù)雜？于是學(xué)生設(shè)計了如圖2所示的情景：導(dǎo)體棒靜止在水平放置的光滑導(dǎo)軌上，垂直于導(dǎo)軌平面的磁場[TP8GW04.TIF,X,BP#]向右勻速運(yùn)動帶動金屬棒由靜止向右加速運(yùn)動過程中，系統(tǒng)動能增加，電路還能看成純電阻電路嗎？這樣就把雙桿切割、動能和重力勢能都變化簡化成單桿切割、僅動能變化，保留了原問題的關(guān)鍵部分，使得疑問更加清晰.2教師自己全面分析問題幫助學(xué)生準(zhǔn)確、清晰表述后，教師自己應(yīng)先對疑問進(jìn)行全面的分析.對于上面

4、的問題，筆者從學(xué)生熟知的純電阻、非純電阻電路入手：考察最簡單的純電阻電路如圖3,之所以說它是純電阻電路，是因為電池內(nèi)部使電子從正極運(yùn)動到負(fù)極的非靜電力做功使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電路中的焦耳熱；而之所以圖4電路為非純電阻電路，是因為非靜電力做功使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電路中的焦耳熱和電動機(jī)輸出的機(jī)械能.可見，找到非靜電力，分析其做功對應(yīng)能量轉(zhuǎn)化情況是區(qū)分純電阻、非純電阻電路的關(guān)鍵?若做功對應(yīng)將其它形式的能全部轉(zhuǎn)化為焦耳熱則為純電阻電路，部分轉(zhuǎn)化為焦耳熱就是非純電阻電路.那么分析圖2電路，棒內(nèi)電子在沿磁場運(yùn)動方向上相對磁場向左運(yùn)動而受洛倫茲分力fl,如圖5,棒內(nèi)所有定

5、向移動電子受到的洛倫茲分力fl就是此電路中的非靜電力，該力做功對應(yīng)其它形式的能全部轉(zhuǎn)化為電路中的焦耳熱，因此圖2電路與圖3電路一樣，為純電阻電路.分析到這里其實可以回答學(xué)生問題了，但如果真就從這個角度去解答，恐怕學(xué)生又會產(chǎn)生一大堆新的疑問：如電子受洛倫茲力的另一個分力f2做功嗎？（棒內(nèi)電子因沿棒定向移動而受洛倫茲力的分力f2,這個f2也做正功，所有定向移動電子受f2之和宏觀表現(xiàn)為安培力）再如電子受洛倫茲力是不是對電子做正功了？（以地面為參考系，這里電子受洛倫茲力的確做功了，所謂洛倫茲力不做功必須以磁場為參考系）……這些問題的分析超出了一般學(xué)生能理

6、解的范圍.因此，筆者不準(zhǔn)備從這個角度解答學(xué)生的疑問，而是從另一個角度：金屬棒向右加速運(yùn)動過程中，對金屬棒運(yùn)用動能定理，安培力做的功等于動能的增量，即以勻速運(yùn)動的磁場為研究對象，磁場受安培力的反作用力FA'和與FA'平衡的外力F,據(jù)動能定理(3)式即對磁場、金屬棒、電路組成系統(tǒng)利用動能定理，其中外力做功WF等于外界轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)的能量，WA‘-WA即系統(tǒng)克服安培力及其反作用力做的凈功，此凈功等于電路中產(chǎn)生的電能，就像木塊在木板上滑動模型中，系統(tǒng)克服一對滑動摩擦力做的凈功等于系統(tǒng)因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能一樣.這樣，根據(jù)③式能量轉(zhuǎn)化關(guān)系就清楚了：外界能量(等于外

7、力做功WF)轉(zhuǎn)化為電路電能與金屬棒的動能，電路中的電能最終全部轉(zhuǎn)化為焦耳熱，可見金屬棒增加的動能并非電能轉(zhuǎn)化而來，圖2所示電路仍為純電阻電路.這樣分析實際上利用了系統(tǒng)克服安培力做功等于電路中產(chǎn)生的電能這一現(xiàn)成結(jié)論，從而避免了圖5分析中學(xué)生可能產(chǎn)生的更為復(fù)雜的新疑問，而這個現(xiàn)成的結(jié)論對于高中生而言還是能夠接受的，一些電磁感應(yīng)的習(xí)題就要用到這個結(jié)論.當(dāng)然，這個結(jié)論也可以從圖5所示的微觀角度推導(dǎo)得出,限于篇幅，就不再贅述了.3在師生互動中酌情回答問題教師對疑問進(jìn)行全面的分析后就可以向?qū)W生解答問題了，可以先問學(xué)生：圖2電路是純電阻電路還是非純電阻電路應(yīng)從

8、哪個角度去分析？針對學(xué)生的不同回答引導(dǎo)他們從功能關(guān)系角度分析并列式，再通過式子的變化得出電路、磁場組成系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化情況，還可以酌情提示