一道考查知识迁移能力试题的赏析[文档资料]

一道考查知识迁移能力试题的赏析 本文档格式为 WORD,感谢你的阅读。 知识迁移能力是将所学知识应用到新的情境、解决新问题时所反映出的一种素质和能力，它包含对新情境的感知和处理能力、旧知识与新情境的链接能力、对新问题的认知和解决能力等层次 .形成知识的迁移能力有利于认识新事物的本质和规律，提高解决问题的灵活性和有效性 .知识迁移能力的形成必须以扎实的基础知识、系统的知识结构为基础 . 高考作为选拔性考试，试题的立意在于对考生的能力考查 .近年来在 各地高考物理试卷中出现了很多非常好的试题 ,对学生的知识迁移能力进行考查 .现就一道高考物理试题的解题分析，谈一谈如何利用学过的知识进行迁移来解决实际问题 . 题目将一只皮球竖直向上抛出 ,皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比 . 下列描绘皮球在上升过程中加速度大小 a 与时间 t 关系的图象 ,可能正确的是（） . 这是 2012 年江苏省高考物理试卷中的第 4 小题，作为选择题，很多参考资料上只给出了正确选项，而没有给出详细的解题过程 .有的资料上给出了解题过程，但不够准确 .在一份高考资料汇编中有如下的一 种参考答案，我们来分析一下 . 解析由牛顿第二定律可知，上升过程中 ,速度随时间逐渐减小，所以加速度随时间逐渐减小，在最高点时，加速度为 mg+kv+ma,即不为 0，所以选项 C 正确 . 上述解题过程提供了两个方面有价值的信息，信息一 ,加速度随时间逐渐减小；信息二 ,在最高点时，加速度为 g,不为 0；由信息二可以判断选项 B 和 D 是错误的，答案应在选项A 和 C 之间 .信息一告诉我们加速度随时间逐渐减小，而选项A 和 C 均满足这一条件，不足以判断选项 A 和 C 孰是孰非 .因此，上述解法不全面 . 根据牛顿第二定 律 ,容易分析得出上述两个方面的信息 ,可以判断出正确答案在选项 A 和 C 之间 .选项 A 和 C 的共同点是加速度都随时间增加而减小 ,区别是加速度的变化率是不同的 .因此 ,本题若能判断出加速度的变化率的变化情况 ,则问题就可迎刃而解 . 变化率在物理学中是一个很重要的概念，位移对时间的变化率就是物体的速度，速度对时间的变化率就是物体的加速度 .对于速度和加速度两个概念，学生已经很熟悉，本题要求学生分析加速度的变化率，将学过的知识和能力进行迁移，要求还是比较高的 . 下面就这个问题的处理提供三种解法 ,看一看学生的思维障碍在什么地方 ,如何引导学生将学过的知识及方法进迁移 . 很显然，这是一道应用牛顿第二定律来分析、讨论的动力学试题，由于数学知识的限制，学生没有办法直接求出小球的加速度的表达式，从而也无法从这一角度直接判断加速度的变化情况 , 只能根据牛顿第二定律来定性分析、讨论 ,作出正确的判断 .因此，本题是一道很好的知识迁移能力考查题 . 解法一 设空气阻力为 f=kv,其中 k 为常数 ,阻力方向向下 . 在小球上升过程中 ,根据牛顿第二定律可得 a=F 合 m=mg+kvm=g+kvm 当 v 为 0 时，小球达最高点， a=g，不为零，可排除选项 B 和 D. 在小球上升过程中 ,重力 G 方向向下 ,空气阻力 f 方向向下 ,合外力 F 合方向向下 ,加速度 a 方向向下 ,小球一定作减速运动 ,速度 v 逐渐减小 ,由 式可知 , 加速度 a 逐渐减小 .由加速度的物理意义可知 ,速度的变化率逐渐减小 ,即速度变化越来越慢 ,从而空气阻力变化越来越慢 ,合外力变化越来越慢 ,所以加速度变化越来越慢 ,即加速度变化率逐渐减小 . 加速度变化率对应于 a-t 图线上切线的斜率 ,即 a-t 图线上的切线的斜率逐渐减小 ,因此 ,正确选项应为 C. 本题中，学生利用已有的知识或方法不能直接得出加速度变化的情况，所以不能直接作出判断 .上述解法 ,依据牛顿第二定律 ,将加速度的变化率转换为对合外力的变化快慢来研究，这其实是一种知识的迁移 . 解法二 直接从图象分析入手 .因小球达最高点时 a=g，不为0，可排除选项 B 和 D. 选项 A 和 C 对加速度描述都是减小的 ,但加速度的变化率 (即 a-t 图线上各点的切线斜率 )是不同的 ,A图表示的加速度的变化率是逐渐变大的 , C 图表示的加速度的变化率是逐渐变小的 . 小球加速度的变化快慢取决于合外力的变化 快慢 , 合外力的变化快慢取决于小球速度的变化快慢 ,而速度的变化快慢取决于加速度的大小 .由题设条件很容易得到 ,小球上升过程是加速度逐渐减小的减速运动 ,所以加速度的变化率也是逐渐减小的 ,即选项 C 正确 . 利用物理量之间的内在联系，将不便直接计算、分析、推导的物理量转换为其他容易确定的物理量来讨论 ,这是一种基本的、重要的知识迁移能力 . 解法三 数学知识是解决物理问题的有力工具 .高中阶段学生已学过导数的基本知识，将学过的导数知识迁移应用到本题中来，会使过程更加简捷，而且物理意义非常明确 . 根据牛顿第二定律得 a=g+kvm 式两边同时对时间 t 求导，得 a=kmv=kma ，即加速度的变化率正比于加速度的大小 .由于小球上升过程中加速度逐渐减小 , 所以加速度变化率逐渐减小 ,即选项 C 正确 . 当然 ,本题可以用高等数学知识将小球的速度、加速度、位移与时间的关系式求出来，从而画出相应的图象 .但高中学生还不具备这样的数学知识 . 由上述三种解题方法可以看出，要提高知识的迁移能力来解决实际问题，首先要深刻理解物理概念，对概念的内涵和外延要有全面的把握；其次要能熟练 地掌握和运用物理规律 .掌握基本的物理概念和规律是培养知识迁移能力的基础 .再次 ,要注意引导学生构建系统的、完整的知识体系 ,在各个知识点上能建立起纵向或横向的联系 ,这是培养知识迁移能力的关键 ,使得知识的迁移成为可能 .同时在教学中要创设有效的情境，多为学生提供训练