放眼世界,大到奥运会、世界杯、世锦赛、各国峰会,小到一般的小型会议,要想流畅运转,必不可少的一个词就是程序。按程序办、按章程办可使复杂问题简单化,简单问题具体化,具体问题精细化。
很多老师、同学抱怨物理难教、难学,其主要依据是学生考不出好成绩,从而缺乏兴趣,久而久之进入了“考不出好成绩―不想学―更考不出好成绩”的恶性循环之中。现代教育改革势在必行,只有改革才能从过去的某些怪圈中跳出来,从而实现“一切为了每一位学生的发展”的目标。
我们都有深刻的体会:学生在考场上做不出来的题目,在考场外可能会做出来。而高考考的恰恰是在规定的时间内做题的数量与正确率。只有按程序办才是最高效的,这就是物理教学程序化的生存土壤与客观要求。因为物理无论是教学还是学习都是重在过程、难在过程、成在过程。只要我们按照程序教学、学习,所有问题必将迎刃而解。因为只有按程序办,才可使复杂的物理问题简单化、简单问题具体化、具体问题公式化。大多数问题归根结底是用公式来解决的。程序化教学并不排斥教学方法的多样化与灵活性,但清晰的公式链对于提高学习与解题效率的作用是显而易见的。
说到效率,保管员要能快速找出物品,“物品按类归置清单”必须做到清晰细致。这需要事先做大量的工作,把各类物品按属类归置好。大型汽车集团都由分公司或合作伙伴生产专门的零部件,就是为了节约时间以提高生产效率。程序化物理的首要要求就是要生产出一些现成的“零部件”,只不过“分公司或合作伙伴”是你自己――推导出并记住一些小经验、小结论是至关重要的。
下面以高中物理的核心内容“平抛运动”为例,讲解如何生产“零部件”。如图1,物体从O点平抛经t到达A点,则有偏向角θ满足:tanθ==,而位移与ox轴夹角为α应有:tanα===。在A点反向延长v交ox轴于M点则有:tanθ=,而tanα=。由以上四式可得v的反向延长线与ox轴交点M,好像物体是从M点(即OA′中点)射出一样。
建立平抛运动模型之后,我们再来解决平行板电容器内电场的类平抛问题就轻松多了。如图2电容器电容为C相距d板长l,则粒子q在板间加速度为a,则显然有a===,v=v,v=at=;x=vt,y=。所以只要这类问题出现,脑海中就会立刻闪现“从中点射出”与“a=”这样的念头,这就是程序化的思想。
再例如图3所示,在水平放置的光滑导体框架中存在着竖直向下的匀强磁场,一长为L的导体棒以速度v向右匀速切割磁感线,已知导体棒电阻为R,不计其余电阻R,求此时F=?
由F=ILB,I=,E=BLv,可以得到:F=。这些就是物理问题的“零部件”。
下面通过一个具体的例子来详细阐述程序化的思想。
如图4所示,倾角为37°的光滑绝缘的斜面上放着M=1kg的导轨abcd,ab∥cd。另有一质量m=1kg的金属棒EF平行bc放在导轨上,EF下侧有绝缘的垂直于斜面的立柱P、S、Q挡住EF使之不下滑,以OO′为界,斜面左边有一垂直于斜面向下的匀强磁场。右边有平行于斜面向下的匀强磁场,两磁场的磁感应强度均为B=1T,导轨bc段长L=1m。金属棒EF的电阻R=1.2Ω,其余电阻不计,金属棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.4,开始时导轨边用细线系在立柱S上,导轨和斜面足够长,当剪断细线后,试求:
(1)求导轨abcd运动的最大加速度;
(2)求导轨abcd运动的最大速度;
(3)若导轨从开始运动到最大速度的过程中,流过金属棒EF的电量q=5C,则在此过程中,系统损失的机械能是多少?
分析:(1)对导轨进行受力分析有:
Mgsin37°-f-F=Ma
其中F=BIL=
对棒:f′=f=μF=μ(mgc
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