電磁感應(yīng)題目中的單桿+導(dǎo)軌模型是江蘇物理高考的熱門話題和焦點。 比如，近十年的高考題中，有五年出現(xiàn)過作為壓軸題。 然而，大多數(shù)高中生無法快速形成此類復(fù)雜問題的解決方案，對知識點之間的聯(lián)系和知識本質(zhì)的理解有待加強(qiáng)。 在傳統(tǒng)課堂上，教師所做的大多是呈現(xiàn)最基本、最簡單的試題模型，然后總結(jié)基本的解題思路和方法。 在此基礎(chǔ)上，他們進(jìn)一步拓展深度和廣度。 整個課堂過程主要由教師控制。 引導(dǎo)時，學(xué)生始終處于看書、做題的狀態(tài)。 這種課堂模式的缺陷在于它沒有為學(xué)生提供單獨思考和解決問題的空間和時間。 學(xué)生對這類模型的理解也很膚淺，對于開放性問題還沒有辦法處理。 本文試圖打破傳統(tǒng)的課堂模式，讓學(xué)生從出題者的角度適應(yīng)基本模式，加深學(xué)生腦海中此類問題的印象，舉一反三，拓寬學(xué)生的發(fā)散思維。
一、總結(jié)并尋求通用解決方案
由于青少年的思維、意識、能力是一個逐漸發(fā)展和成熟的過程，教學(xué)也應(yīng)遵循這一思路，從簡單的物理問題或物理模型開始，逐漸向深度和廣度拓展。 事實上，我們每個學(xué)階段的物理教材都是這樣安排的。 初中、高中、大學(xué)涵蓋里拉、聲學(xué)、光電幾大模塊。 每個階段的難度隨著學(xué)生數(shù)學(xué)能力的加強(qiáng)而逐漸增加。 精煉。 電磁感應(yīng)題目中的單桿+導(dǎo)軌模型也可以按照這個思路精心策劃。 我們給出了最基本的模型，以及該類模型遇到的最基本的問題以及相應(yīng)的解決方案。
【案例】如圖所示，水平面上放置一對平行的光滑導(dǎo)軌。 兩根鋼軌相距L。兩根鋼軌通過電阻R連接。一根質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒靜放在鋼軌上，且兩鋼軌垂直，鋼軌的電阻可以忽略不計。 整個裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的均勻磁場中，磁場方向垂直于軌道平面且向上。 現(xiàn)在用水平恒力F沿軌道方向拉動導(dǎo)體桿，使導(dǎo)體桿開始從靜止開始移動。
(1)分析導(dǎo)體棒的運動；
(2) 當(dāng)達(dá)到最大速度時，移動距離為d。 求電路在整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱。
在這類問題中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生從兩個觀念出發(fā)，一是動力觀念，二是能量觀念。 在動力學(xué)思維中，通過分析桿的運動、桿上的力、桿的供電特性、桿的加速度，我們可以看出，這實際上是一個循環(huán)約束關(guān)系。 在這種約束關(guān)系中，如果學(xué)生能夠理解各個物理概念的不確定性和動態(tài)變化，基本上就能游刃有余地解決此類問題。 在能量思想中，本質(zhì)上是能量守恒思想的應(yīng)用。 事實上，很多學(xué)生分不清函數(shù)關(guān)系和能量守恒，教師應(yīng)該舉例引導(dǎo)。
二.分組提問解決變化的問題
當(dāng)學(xué)生熟悉了上述基本模型后，教師可以對這個模型進(jìn)行擴(kuò)展和深化。 為了調(diào)動學(xué)生的積極性，更深入地了解這一模式高中物理單桿模型接電容器，我們將學(xué)生分為三組。 經(jīng)過討論，每組學(xué)生都提供了適應(yīng)方法和相應(yīng)的參考答案，讓學(xué)生站在提問的角度。 從研究人員的角度來看這個模型。 在這個過程中，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生的想象力非常豐富，很多學(xué)生可以根據(jù)自己遇到的問題來適應(yīng)這個模式。 但該模式過于開放，不利于教師對課堂的掌控。 經(jīng)過多次教訓(xùn)、討論、改進(jìn)，我們對適配的條件進(jìn)行了限制，即在原有模型的基礎(chǔ)上，只能改變一個條件，或者只能改變一個物理概念。 整理出本題中的可變條件，如電路元件、磁場、驅(qū)動方式等，讓學(xué)生分組選擇一個可變條件進(jìn)行適應(yīng)。 經(jīng)過討論，學(xué)生不難理出以下適應(yīng)方法。
給定變化的條件后，學(xué)生的適應(yīng)就更加規(guī)范了。 當(dāng)只改變驅(qū)動方式時，學(xué)生很容易想到只給導(dǎo)桿一個初速度，因為很多題都有這樣的驅(qū)動方式。 學(xué)生很難想到給導(dǎo)桿提供恒定的動力來帶動導(dǎo)桿移動。 這時，教師可以提醒學(xué)生回憶一下之前學(xué)過的兩種機(jī)車啟動方法（恒牽引啟動和恒功率啟動）。 僅改變電路元件時，學(xué)生會想到電阻的串聯(lián)和并聯(lián)，但很難想到電容器是可以儲存能量的電路元件。 這個過程也需要老師的指導(dǎo)。 即使做出這樣的改變，學(xué)生自己給出參考答案還是有點困難。 如果有困難，老師可以帶著學(xué)生一起演繹。 在僅改變磁場的變化方法中，均勻磁場的角度變化、均勻磁場與真空的交替都出現(xiàn)在日常題甚至高考題中。 經(jīng)過適應(yīng)，學(xué)生會對這一模式有更深入的理解，在以后的學(xué)習(xí)中，能夠從更高的角度審視和解決問題。 學(xué)生在復(fù)習(xí)過程中也會更加敏銳地意識到問題所在。 千變?nèi)f化。 這種教學(xué)模式對于培養(yǎng)學(xué)生的自主性和獨立性非常有幫助。
三、課堂反思與優(yōu)化教學(xué)過程
本班在教學(xué)模式上有一些創(chuàng)新。 向?qū)W生開放部分課堂，充分發(fā)揮學(xué)生的自主性。 經(jīng)過多次授課，發(fā)現(xiàn)了很多問題，我們根據(jù)學(xué)生的反饋進(jìn)行了相應(yīng)的整改。 總的來說，這節(jié)課的順利完成，離不開優(yōu)質(zhì)學(xué)生的積極配合和成熟教師靈活的課堂掌控。 通過“讀題、描述情境、分析過程、建立模型、選擇規(guī)則、數(shù)學(xué)推導(dǎo)、解決問題、總結(jié)反思”的實際解題過程，提高學(xué)生的物理核心能力高中物理單桿模型接電容器，并能運用物理知識解決實際問題。 綜合能力和創(chuàng)新思維[1]。
1、這種教學(xué)模式對學(xué)生的基本素質(zhì)有要求。
一個完整的特種模型必須有基礎(chǔ)。 本課程的基礎(chǔ)是最簡單的單桿導(dǎo)軌模型案例。 對于從未接觸過這個模型的同學(xué)來說，從解決方案到方法總結(jié)需要15分鐘。 隨后的每一種適應(yīng)方法都需要學(xué)生進(jìn)行報告和回答，這使得學(xué)生整理問題的時間非常有限。 在這么短的時間內(nèi)，要求學(xué)生成功地批改問題并給出答案，這對學(xué)生的基本素質(zhì)是有要求的。 很高。 因此，如果一堂課只有45分鐘，這樣的設(shè)計更適合對這種模式有一定了解、學(xué)生水平相對較好的班級。 我在高二生物普通班、高年級生物普通班、高三理化教改班都嘗試過這種教學(xué)模式。 可見，高年級理化教改班的教學(xué)效果最好。
在多次嘗試的過程中，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生基本上有兩種表現(xiàn)。 一是它們無法適應(yīng)，二是它們隨機(jī)適應(yīng)。 對于無法適應(yīng)的學(xué)生來說，主要原因是這種教學(xué)模式的影響太大，學(xué)生很難適應(yīng)。 能夠完成老師給出的問題對于學(xué)生來說已經(jīng)是非?？少F的了。 對于這樣的學(xué)生，教師可以在學(xué)生巡視各組情況時自由應(yīng)變，進(jìn)行干預(yù)或指導(dǎo)，鼓勵學(xué)生公開討論。 對于隨機(jī)適應(yīng)的學(xué)生，有的故意改題變難，交給老師，刁難老師。 鑒于此，我們想出了一個對策，那就是每組改編題都必須給出詳細(xì)的參考答案。 從專業(yè)的角度來看，出題者確實應(yīng)該提供解決方案或者參考答案。 因此，這樣做不僅限制了學(xué)生的適應(yīng)范圍，避免出現(xiàn)超出教學(xué)大綱的題型，而且培養(yǎng)了學(xué)生自始至終、對自己、對所有人負(fù)責(zé)的態(tài)度。
2、這種教學(xué)模式對教師的基本素質(zhì)有要求
開放式課堂教學(xué)需要經(jīng)驗豐富的教師具備靈活的課堂掌控能力，否則一堂課很難開展。 由于這堂課是公開課，學(xué)生會發(fā)揮自己的想象力來調(diào)整題型。 改編的題難免會奇怪。 作為一名教師，必須有足夠的經(jīng)驗和專業(yè)精神來提供及時的評價和反饋。 例如，在這個模型中，有的同學(xué)會把電阻元件改成電源等電路元件，這樣會使問題變得更加復(fù)雜。 然而，在高中階段，學(xué)生通常不會遇到同時包含源和感應(yīng)電動勢的問題。 老師可以向?qū)W生解釋一下，并說如果學(xué)生有興趣，課后可以研究一下。 也會有同學(xué)在改變驅(qū)動力時增加摩擦力。 這也是一個很好的適應(yīng)方式，但是老師不可能將所有的適應(yīng)呈現(xiàn)給全班同學(xué)，這就需要老師選擇比較有代表性的。 其他同學(xué)的適應(yīng)方法要盡可能提及，給予肯定和表揚。 教師的成長需要不斷的探索、思考、嘗試。 我們的努力也將為教學(xué)模式的創(chuàng)新注入新鮮血液。
【參考】
[1] 趙勝武. 創(chuàng)設(shè)物理情境提升核心能力——以電磁感應(yīng)“桿+導(dǎo)軌”習(xí)題教學(xué)為例[J]. 物理學(xué)通報，2019（S2）：42-46。
[2]楊雪云. 淺析電磁感應(yīng)“單桿導(dǎo)軌”模型的基本規(guī)律[J]. 物理教師，2019，40(08)：82-86。
[3] 丁宏偉. 三維談高中物理第二輪復(fù)習(xí)——以“電磁感應(yīng)“桿+軌”模型”第二輪復(fù)習(xí)為例[J]. 湖南中學(xué)物理, 2017, 32(05):72- 74+80.
