大单元背景下高中物理中的“对比学习”

摘   要：对比学习在辨析概念、处理形似问题时有很好的效果。通过列举平衡中死结和活结的对比分析、变压器副线圈端有无二极管的对比分析、带电粒子在电场中偏转和在磁场中偏转对比分析可以看出，对比法能够帮助学生在高三复习中打破章节壁垒，将各章知识进行有效整合，减少重复练习，降低学习难度，进而突破重难点，提高课堂效率，培养良好的思维习惯。

关键词：高中物理；对比；课堂效率；思维；大单元教学

中图分类号：G633.7  文献标识码：A  文章编号：1009-010X（2023）20/23-0110-04

学生在学习的过程中，会遇到一些似是而非、容易混淆的知识和问题，也会遇到不容易理解的抽象概念和情景。此时，利用对比的方法，在辨析概念、处理形似问题时可起到良好的效果。对比学习符合新课程改革背景下的大单元教学的要求。对比法不仅能够帮助学生在学新课时深刻理解物理概念和规律，还能帮助其在高三复习中打破章节间的壁垒，将各章知识进行有效地整合，减少重复练习，降低学习难度，进而突破重难点，提高课堂效率，培养良好的思维习惯。例如在学习动量定理和动量守恒定律的时候，教师常将动量定理和动能定理进行对比讲解，将动量守恒定律和机械能守恒定律进行对比学习，使学生不仅对规律理解得更加深刻，同时对矢量规律和标量规律的应用认识得更加透彻；学习电场的时候，常将电场和重力场进行对比学习，学习电路的时候，常将电池供电的电路和抽水泵供水的水路进行对比学习，如此可使学生理解多电场中和电路中抽象的概念更加容易。

物理试题中也有很多形似但本质又不同的问题，学生容易在解题过程中混淆，这就需要教师在日常教学中对这些问题进行区分，以帮助学生澄清概念、了解本质、明确规律，进而达到准确应用物理规律去解决实际问题的目的。

一、平衡中死结和活结的对比分析

【例1】如图（a）所示，轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为M的物体，∠ACB=30°；如图（b）所示轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上，另一端G通过细绳EG拉住，EG与水平方向也成30°角，轻杆的G点用细绳FG拉住一个质量也为M的物体，求：

（1）轻绳AC段的张力F1与横梁BC对定滑轮的支持力大小FN1和方向；

（2）细绳EG的张力F2和轻杆HG受到绳子作用力的大小和方向。

方法指导：本题的两个图十分相似，学生在受力分析中经常出现问题，这需要通过题干中的描述，抓住问题的本质。图（a）中，水平横梁BC右端的定滑轮和绳子的接触点不是固定的，为了方便描述，我们把这样的连接方式叫“活结”。图（b）中轻杆HG的右端和绳子是拴在一起，栓接点是固定的，我们把这样的连接方式叫“死结”。同时，图（a）中的横梁BC的左端固定在墙上不可转动，称为“死杆”，图（b）中轻杆HG的左端用铰链和竖墙铰接可以转动，称为“活杆”，也叫“二力杆件”。解决问题的关键点有两个，一是同一根绳子上的张力处处相等，二是“二力杆件”所受的力一定沿杆的方向。仔细分析，图（a）中ACD是一根绳子，绳子上的张力处处相等；BC不是“二力杆件”，即BC杆对绳子的支持力不沿BC杆的方向，应该在AC绳拉力和重力合力的方向上，并于这两个力合力的方向相反。图（b）中，EG和GF不是一根绳子，绳子上的张力自然不同，HG是“二力杆件”，杆HG对G点的支持力沿着杆的方向。受力分析如图（c）和如图（d）所示。

解析：（1）图（a）选滑轮为研究对象进行受力分析如图（c）所示，由平衡状态可知，F1=Mg，且F1和Mg之间的夹角为120°，故FN1与二者的合力等大反向，即FN1=Mg，方向与水平方向成30°角，指向斜右上方。

以上分析可知，根据绳和杆的连接方式的不同，对比分析出为“死结”“活结”是不同的，“死杆”“活杆”也有很大区别，学生掌握这种区别就能正确的受力分析，从而解出正确结果。

二、变压器副线圈端有无二极管的对比分析

理想变压器的副线圈电路中含有二极管的有效值计算问题，学生不容易理解。教师可通过常规电路和含有二极管的电路中电压和电流有效值的对比计算，使学生深刻理解有效值的概念。

三、带电粒子在电场中偏转和在磁场中偏转对比分析

带电粒子垂直进入匀强磁场和垂直进入匀强电场的运动都是曲线运动，但运动规律却不相同。粒子在磁场中做匀速圆周运动，需要圆周运动规律来求解，粒子在电场中做类平抛运动，需要平抛规律来求解。带电粒子分别在电场和磁场中运动，两次运动的初速度以及初位置和末位置相同，在这种情景下来设计问题，不仅需要知道两种运动规律的不同，还要找到物理量的关联，同时需要数学几何关系。教师可先列表对比“电偏转”和“磁偏转”运动规律，如表1，然后再实例说明这种问题的具体解法，通过对比让学生对这类问题的处理有一个清晰的认识。

经过力学、交流电、电磁学中三道典型例题的对比学习，不难发现，对比学习能够使学生知识结构更加清晰，对知识的理解更加准确和深刻，真正做到透过现象看本质。对比学习不仅高效，同时能够激发学生的学习兴趣和探索欲，培养学生认真审题和辨析问题的能力。同时，对比学习还是一种高级的学习方法，是学习能力的体现，对比学习不仅可以区分易混淆的知识，还能减轻学生的记忆负担，避免过度记忆。学生在高中物理学习中，尤其高三复习中，善用对比学习，可降低学习强度，提高学习效率，避免无效重复训练，保持一定的思维灵活度，有效提高解题速度和准确度。