浅谈化曲为直思想在高中物理教学中的实践策略

浅谈“化曲为直”思想在高中物理教学中的实践策略

Summary：基于分析“化曲为直”思想在高中物理教学中的实践策略。主要通过建构物理模型，解决曲线运动问题；借助化曲为直思想，处理图像问题；灵活变化题目条件，解决功的问题三种途径，帮助学生树立化曲为直思想，能够根据具体的物理问题，转换思维展开分析，以便学生将抽象、复杂的物理问题简单化，以此来促进学生的物理解题能力与思维能力的有效提升。Keys：化曲为直；物理教学；实践策略引言：随着课改的不断深入及素质教育的推进，教育理念及模式也随之发生了改变。对于当前的高中物理教学来说，不仅需要学生掌握相关的物理知识，更多的需要学生学会学习物理，以便学生可以自主解决物理问题，以此来增强学生的物理能力与学习效率。其中“化曲为直”思想，可以引导学生转换思维，将一些物理模型或问题简单化，借助图像去处理物理数据，这对学生的物理解题效率及能力的提升具有很大的帮助。因此，高中物理教师在实际的教学之中，应有意识地为学生渗透“化曲为直”思想，促进学生的物理思维与综合素养的全面提升。建构物理模型，解决曲线运动问题“化曲为直”作为处理数学问题的一种有效方法，而很多物理问题也需要应用“化曲为直”思想来转换思维，将抽象复杂的物理问题简单化。尤其是关于曲线运动的知识来说，既是对以往所学知识的重要补充，以及对运动和力关系的进一步完善，同时又是复杂的曲线运动的基础，具有一定的难度，所以很多学生在学习中会产生比较畏难的情绪。因此，教师就可以为学生渗透化曲为直的思想，引导学生学会建构物理模型，以此来高效地解决物理曲线运动的问题，从而促进学生的物理学习能力与解题效率的有效提升。比如人教版高中物理中的《平抛运动》这一课，需要让学生体会平抛运动的规律及特点，具备物理学等效替换的思想，有效地解决实际问题，同时理解平抛运动的速度合成与分解、位移合成与分解。因此，教师就可以设计以下例题：一架在125m高空飞行的飞机，以每秒10m的速度水平飞行时，抛下一个物体（g为10m/s2），求物体落到地面时的速度。解析：本道题主要是考查学生对平抛运动的速度分解相关知识，所以根据化曲为直思想建模，将物体的平抛运动，分解成水平方向的均速直线运动以及竖直方向的均加速直线运动进行问题的解决。解答：已知物体在水平方向的速度为v1=10m/s，物体落地所需时间为t，∴h=gt2，t=5s，竖直方向速度为v2=gt=50m/s，∴物体落地时速度v==10m/s，方向与水平方向的夹角正切是tanθ=5.借助化曲为直思想，处理图像问题在高中物理学之中，很多实验数据之间存在比较复杂的函数关系，例如反比关系。如若直接将两个物理量为坐标作图像，所呈现的图像通常都是曲线，无法通过函数图像去找出两个物理量之间的关系。因此，根据“化曲为直”思想，就可以灵活地转换相应的物理量，促使学生改变其中一个物理的指数，去重新寻找两个物理量的关系，以便获得更加准确的结论。因此可以说，“化曲为直”思想对高中物理的图像问题处理具有很大的帮助，只有学生真正具备化曲为直思想，才能更加从容地应对解决图像问题，从而直观地发现物理量之间的关系，便于学生有效的解决，促进学生的物理解题能力与学习效率的进一步提升。比如人教版高中物理中的《牛顿运动定律》中的实验“探究加速度与力、质量的关系”，主要是让学生理解探究加速度与力、质量关系的合理性和必要性，理解实验的思路以及用图像处理实验数据的方法，经过实验的操作与测量去体验平衡摩擦力。当在实验过程中，学生测得某一个物体受力F一定时m变化，记录下不同m时的a数值，如下表：m/kg21.51.251a/（m·a-2）2.042.663.233.98因此根据表中数据，教师可以为学生设置问题：①画出图像；②从图形中判定当F一定时，a与m的关系。解析：如若学生作出图1的图像，会发现是一条曲线，很难看出a与m的关系，但是从曲线中可以猜测出a与m可能成反比。此时教师就可以为学生渗透化曲为直思想，引导学生作出图2的a-（1/m）图像，以便学生在图像中直观地看到加速度与质量的倒数成正比，促使学生准确的解答：当F一定时，a与m成反比。从而通过化曲为直的应用，更利于将抽象问题形象化与简单化，确保学生更加准确、便捷的解决。图1a-m图2a-（1/m）灵活变化题目条件，解决功的问题功是高中物理教学中的重要内容之一。因此，教师在教学之中要让学生理解功的概念，引导学生从现实生活中发现与功有关的问题，促使学生体会科学研究方法对人类认识自然的作用，以便学生运用功的知识解决一些生活实际问题。因此，教师为学生渗透“化曲为直”思想，根据物体在变力作用下的曲线运动，如若力与位移方向同步变化，但力的方向与物体运动切线方向间夹角不变，就可以将曲线分成若干个小元段，每一个为一条直线，代表恒力做功，总功为各个小元段做功的代数和。同时当学生面对实际问题时，能够帮助学生灵活地变化题目的条件，更加轻松、准确地解决关于功的问题，从而实现学生物理素养与综合能力的有效提升。例题：如图3中一根长为R的绳子，系住一个小球，绳的另一端固定在光滑的水平桌面上，为O点，小球在桌面上以速度v绕O点，作均速圆周运动。图4是一杆固定在转轴上，杆端至轴心距离是R，用一个始终垂直杆，且大小恒为F力，推杆外端促使杆绕轴转动，求两种情况下各转动一周，绳子拉力Fr和推力F所做的功。图3图4解析：在这两种情况下力的方向都在不断的改变，所以利用化曲为直思想将其分成若干个小元段解决，在图3中的每小段运动中拉力与小球位移垂直，所以每一元段运动中拉力不做功，转动一周就是0；而图4中小元段中推力与小球位移平行，推力做功W=Fs，转动一周的总功就是每一个小元段的总和，即F=F·2πR。结束语：综上所述，“化曲为直”思想在高中物理教学中的应用，能够有效发散学生的物理思维，帮助学生更加简单地解决抽象的物理问题，增强学生的物理解题能力与学习效率。教师要根据具体的物理知识，为学生巧妙地渗透“化曲为直”思想，引导学生去转换思维分析问题，促使学生更加直观地发现物理量及其关系，以便学生高效、准确地解决物理问题，从而促进学生物理素养与综合能力的全面提升。Reference：[1]翁鹏飞,杨国平.浅谈高中物理教学中“化曲为直”思想的应用[J].湖南中学物理,2020,35(08):26-28.[2]方可.浅谈高中物理中的“化曲为直”思想[J].读天下(综合),2019(08):48-48.[3]张建忠.高中物理教学案例：化曲为直，用直解曲——以《平抛运动》为例[J].求知导刊,2019(