从物理习题的微课设计看物理方法的培养

摘要：目前物理课堂存在机械模仿训练多、学生认知負荷重的现象，微课设计不是简单地把整节课的知识点进行拆分，进行“分段教学”，而是应该回归物理教学的本质，让学生正确理解好物理概念，并养成循证思维的习惯。

关键词：物理概念；科学方法；微课设计

一、 为什么学生在机械效率的计算中屡屡失手

（一） 常见的“归类训练”模式

常见的“机械效率计算”习题课，通常是把问题归为下表中的三种情况：

1. 利用滑轮组提升重物的情况：

2. 利用滑轮组水平拉动重物的情况：

3. 利用斜面拉动重物的情况：

随后学生进行分类训练，分别对照类型，代入相应的公式。整个过程中，学生需要记熟3套计算公式，而这3套公式往往是教师进行快速地示范推演得出的。

（二） 学生典型错误评析

1. 物体匀速前进，F=f吗？

案例：如图所示，有一斜面长为L，高为h，现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端。已知物体受到斜面的摩擦力为f，则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是（）

学情描述：许多学生认为表达式如A。错误的由来是机械套用第3套公式，而把水平匀速拉动的受力情况，与斜面上物体匀速拉动的受力情况混淆在一起。

2. 同样的滑轮组，改变绕法，机械效率会变化吗？

案例：用滑轮组提升同一重物G，滑轮组的装置是一样的，绳子绕法如图甲和图乙，哪种情况机械效率高一些？

学情描述：相当数量的学生认为两者机械效率不同，认为甲高的认为因为绳子的股数n比较小，根据公式：η=W有用W总=GnF，故而效率高些；认为乙效率高的学生则是考虑到用乙拉更省力，所以乙的效率较高。

从以上案例可以看出，学生概念不清，物理方法的缺失，是导致在机械效率的变式题中屡屡失手的主要原因。

二、 机械效率计算的微课设计

（一）习题要为厘清“有用功”“额外功”等概念服务

例1：如图所示，用滑轮组打捞水中的物体G，已知物重为1000 N，物体的密度是4×103 kg/m3，加在绳子自由端的拉力是270 N，求该滑轮组的机械效率。

在例1中，课堂讨论的重点可以落在“什么是有用功”的讨论上。把有用功是指“为完成任务，不利用机械，人手直接所做的功”——这是理解所有情形下“有用功”的核心，在这道题中教师再引导学生理解此处就是“把物体从水里打捞起来的过程，如果直接用手提升需要做多少功”，这样可以帮助学生更好地建立“有用功”这一概念。

（二） 习题要培养学生物理量求解的“全景意识”

例2：利用一个倾角是30°的斜面匀速拉动重物，已知物重100 N，物体与斜面的摩擦力是25 N，求斜面的机械效率。

在例2中，教师可以引导学生从不同角度认识机械效率：η=W有用W总可以计算机械效率，同样η=W有用W有用+W额外也是计算机械效率的另一个角度，至于使用哪个公式，则应根据已知条件来进行选择。这样的意识在求解电学问题中也非常有用，如计算电阻R，可以用R=UI，也可以用R=U2P或R=PI2，有“全景意识”，就不会被问题困住。

（三） 习题设计要培养学生用物理表达式讨论问题的习惯

例3：用如图所示的滑轮组提升同一重物G，已知每个滑轮重为G′，若不计绳子与滑轮的摩擦力，则：甲乙两种情况哪个机械效率较高？（需用演算说明）

在例3中，用字母代替具体的物理量的值，也就是引导学生利用代数式η=W有用W有用+W额外=GhGh+G0h=GG+G0表示机械效率，并加以讨论的解题习惯，初中物理教学要对学生的抽象思维进行训练，不能仅止步于具体的数据计算上。在此题中，甲、乙机械效率一样高。

综上所述，笔者认为，解决机械效率计算的关键是：（1）要通过习题弄清“有用功”“总功”“额外功”的概念，而这一概念应具有“普适性”。（2）要从η=W有用W有用+W额外和η=W有用W总两个角度去探讨效率问题，知道哪些已知条件只有“有用部分”，哪些涵盖“额外部分”，哪些指的就是“额外的部分”，要在不同的情境中让学生辨认清楚。（3）建立把“匀速运动”和平衡力之间的正确关系。习题设计做到以上3点，就能突破此处的难点。

作者简介：

邓颖，广东省深圳市，深圳市福田区外国语学校。