思維是物理學習的“引擎”

李全備

對個人綜合素質和能力的培養越來越來得到社會和學校的重視，其原因無外乎是當今社會生產力水平對個人這方面的要求越來越高，只有具備了社會需要的才能緊跟社會發展步伐，并發揮自身的價值，為社會發展貢獻力量.綜合能力的核心，當屬思維能力，它就是“漁”.高中學生處于思維最活躍的時期，同時也是黃金發展期，其可塑性和變化性不可量化，其相對于初中時期，抽象思維也有長足進化，因此，教師如果能夠抓住機培養學生的思維能力，學生將會受益無窮.

高中物理作為典型的理科科目，其涉及數字、計算、邏輯、推理等，教師必須培養學生的思維能力才能幫助學生學好物理，學通物理，并能使其在日常生活中學會應用物理學知識.由此可見，做好對學生思維能力的培養工作意義重大.那么什么樣的思維能力是高中物理學習過程中需要培養的呢？這些思維能力又能在高中物理學習中掀起怎樣的“波瀾”呢？這是本文要探討的問題，希望自身的教學實踐探索能對廣大教生在教學物理的過程中有所幫助.

1.極限思維

極限思維是物理學中很重要的一種思維能力，偉大的物理學家伽利略利用了這種思維非正式地提出了“慣性定律”（見教材內容）.其實極限思維就是一種極限假設，即將所思考的問題及其條件進行合理的假設，當假設的某些情況到達極限的時候，通向答案的“坦途”就顯現出來.掌握極限思維有助于縮短解題時間，提高解題效率，能于千軍萬馬之中取敵項上首級若探囊取物一般的神奇之處.下面就舉例說明.

例1 如圖1所示，在不光滑的水平地面上停著一輛有四分之一圓弧的小車，質量為m的小球從靜止開始由車的頂端無摩擦滑下，且小車始終保持靜止狀態.試分析，當小球運動到什么位置時，地面對小車的靜摩擦力最大？最大值為多少？

圖1解析 假設小車上的圓弧半徑為R，當小球運動到所受支持力與豎直方向夾角為θ時，速度為v，根據已知條件有：

mv2/2=mgRcosθ①

Nmgcosθ=mv2/R②

①②聯立解得小球對小車的壓力為：

N′=N=3mgcosθ

其水平分量為

Nx′=3mgcosθsinθ=32mgsin2θ

由平衡條件可知道，地面對小車的靜摩擦力水平向右，其大小為f=N′x=32mgsin2θ

已知sin2θ最大值為1，故當sin2θ=1，即θ=45°時，f取得最大值，即fmax=32mg

2.逆向思維

一般而言，人們習慣按著正方向的思維過程思考問題，這樣當然可以解決很多問題，不過事實上也存在很多情況，正向思維會陷入深潭而無法尋到出路，物理學中這樣的例子不勝枚舉.如果固執地選用正向思維而導致 “山重水復”時，不妨逆轉思維，從反方向上考慮，說不準會“柳暗花明”，使乾坤倒轉.

例2 做勻減速直線運動直到靜止的物體，在最后三個連續相等的時間內通過的位移比是 .

解析 勻減速直線運動直到靜止的運動情景可以等同為初速度為零的勻加速直線運動，由初速度為零的勻加速直線運動在最初的三個連續時間內通過的位移比為1∶3∶5，所以此題應該為5∶3∶1.

3.模型思維

物理模型是人們在生活、生產、實驗中為了探尋物體運動和變化的奧秘，運用物體學特有的思維方式和實驗手段、不斷提煉、抽象、概括總結出的理論模型，它連接著物理理論和物理世界.運用這些物理模型能夠很好地幫助我們認識物體的運動和變化，提高自身對事物的認識和研究能力，為發現和創造新事物提供強有力的理論支持.

對于這種有關物理模型的問題，模型思維即是突破口.高中學生正在經歷從具體運算模式向形式運算模式的轉變，這個過程中學生需要通過觀察、歸納、抽象、總結等建立一系列的物理模型，因此，培養學生的模型思維也就十分重要且必要.

物理學中有許多典型的物理模型，下面就舉一例說明模型思維在解題中的應用.

例3 利用傳感器和計算機可以測量快速變化物理量的瞬時值，圖2所示是用這種方法獲得的彈性細繩中拉力F隨時間t變化的圖線.實驗時，把小球舉到懸點O處，然后放手讓小球自由落下，由圖線所提供的信息可以判斷（ ）.

圖2A.繩子的自然長度為gt21/2

B.在t2時刻小球的重力的功率最大

C.0～t2時刻內小球處于失重狀態

D.t1時刻到t2時刻小球的速度先增大后減小

解析 從圖像看到0～t1，拉力為0，小球做自由落體運動，所以h= gt21/2，h恰好為繩長，A項正確.當小球受到重力和拉力平衡時，小球的速度達到最大值，此刻應該在t1時刻與t2時刻之間，而圖像上t2時刻，拉力F達到最大值，即說明小球在最低點，所以B、C兩項錯誤，D項正確.

模型解讀 本題是彈簧模型的應用（彈性細繩就相當于“只有拉力的彈簧”）.彈簧的力學特征：彈簧既可以被拉伸也可以被壓縮，還可能不伸不縮，所以遇到這類問題時首先要判斷彈簧的形變情況.本題中的彈性細繩只能提供拉力，故而其圖像只有t軸上方部分.

對個人綜合素質和能力的培養越來越來得到社會和學校的重視，其原因無外乎是當今社會生產力水平對個人這方面的要求越來越高，只有具備了社會需要的才能緊跟社會發展步伐，并發揮自身的價值，為社會發展貢獻力量.綜合能力的核心，當屬思維能力，它就是“漁”.高中學生處于思維最活躍的時期，同時也是黃金發展期，其可塑性和變化性不可量化，其相對于初中時期，抽象思維也有長足進化，因此，教師如果能夠抓住機培養學生的思維能力，學生將會受益無窮.

高中物理作為典型的理科科目，其涉及數字、計算、邏輯、推理等，教師必須培養學生的思維能力才能幫助學生學好物理，學通物理，并能使其在日常生活中學會應用物理學知識.由此可見，做好對學生思維能力的培養工作意義重大.那么什么樣的思維能力是高中物理學習過程中需要培養的呢？這些思維能力又能在高中物理學習中掀起怎樣的“波瀾”呢？這是本文要探討的問題，希望自身的教學實踐探索能對廣大教生在教學物理的過程中有所幫助.

1.極限思維

極限思維是物理學中很重要的一種思維能力，偉大的物理學家伽利略利用了這種思維非正式地提出了“慣性定律”（見教材內容）.其實極限思維就是一種極限假設，即將所思考的問題及其條件進行合理的假設，當假設的某些情況到達極限的時候，通向答案的“坦途”就顯現出來.掌握極限思維有助于縮短解題時間，提高解題效率，能于千軍萬馬之中取敵項上首級若探囊取物一般的神奇之處.下面就舉例說明.

例1 如圖1所示，在不光滑的水平地面上停著一輛有四分之一圓弧的小車，質量為m的小球從靜止開始由車的頂端無摩擦滑下，且小車始終保持靜止狀態.試分析，當小球運動到什么位置時，地面對小車的靜摩擦力最大？最大值為多少？

圖1解析 假設小車上的圓弧半徑為R，當小球運動到所受支持力與豎直方向夾角為θ時，速度為v，根據已知條件有：

mv2/2=mgRcosθ①

Nmgcosθ=mv2/R②

①②聯立解得小球對小車的壓力為：

N′=N=3mgcosθ

其水平分量為

Nx′=3mgcosθsinθ=32mgsin2θ

由平衡條件可知道，地面對小車的靜摩擦力水平向右，其大小為f=N′x=32mgsin2θ

已知sin2θ最大值為1，故當sin2θ=1，即θ=45°時，f取得最大值，即fmax=32mg

2.逆向思維

一般而言，人們習慣按著正方向的思維過程思考問題，這樣當然可以解決很多問題，不過事實上也存在很多情況，正向思維會陷入深潭而無法尋到出路，物理學中這樣的例子不勝枚舉.如果固執地選用正向思維而導致 “山重水復”時，不妨逆轉思維，從反方向上考慮，說不準會“柳暗花明”，使乾坤倒轉.

例2 做勻減速直線運動直到靜止的物體，在最后三個連續相等的時間內通過的位移比是 .

解析 勻減速直線運動直到靜止的運動情景可以等同為初速度為零的勻加速直線運動，由初速度為零的勻加速直線運動在最初的三個連續時間內通過的位移比為1∶3∶5，所以此題應該為5∶3∶1.

3.模型思維

物理模型是人們在生活、生產、實驗中為了探尋物體運動和變化的奧秘，運用物體學特有的思維方式和實驗手段、不斷提煉、抽象、概括總結出的理論模型，它連接著物理理論和物理世界.運用這些物理模型能夠很好地幫助我們認識物體的運動和變化，提高自身對事物的認識和研究能力，為發現和創造新事物提供強有力的理論支持.

對于這種有關物理模型的問題，模型思維即是突破口.高中學生正在經歷從具體運算模式向形式運算模式的轉變，這個過程中學生需要通過觀察、歸納、抽象、總結等建立一系列的物理模型，因此，培養學生的模型思維也就十分重要且必要.

物理學中有許多典型的物理模型，下面就舉一例說明模型思維在解題中的應用.

例3 利用傳感器和計算機可以測量快速變化物理量的瞬時值，圖2所示是用這種方法獲得的彈性細繩中拉力F隨時間t變化的圖線.實驗時，把小球舉到懸點O處，然后放手讓小球自由落下，由圖線所提供的信息可以判斷（ ）.

圖2A.繩子的自然長度為gt21/2

B.在t2時刻小球的重力的功率最大

C.0～t2時刻內小球處于失重狀態

D.t1時刻到t2時刻小球的速度先增大后減小

解析 從圖像看到0～t1，拉力為0，小球做自由落體運動，所以h= gt21/2，h恰好為繩長，A項正確.當小球受到重力和拉力平衡時，小球的速度達到最大值，此刻應該在t1時刻與t2時刻之間，而圖像上t2時刻，拉力F達到最大值，即說明小球在最低點，所以B、C兩項錯誤，D項正確.

模型解讀 本題是彈簧模型的應用（彈性細繩就相當于“只有拉力的彈簧”）.彈簧的力學特征：彈簧既可以被拉伸也可以被壓縮，還可能不伸不縮，所以遇到這類問題時首先要判斷彈簧的形變情況.本題中的彈性細繩只能提供拉力，故而其圖像只有t軸上方部分.

對個人綜合素質和能力的培養越來越來得到社會和學校的重視，其原因無外乎是當今社會生產力水平對個人這方面的要求越來越高，只有具備了社會需要的才能緊跟社會發展步伐，并發揮自身的價值，為社會發展貢獻力量.綜合能力的核心，當屬思維能力，它就是“漁”.高中學生處于思維最活躍的時期，同時也是黃金發展期，其可塑性和變化性不可量化，其相對于初中時期，抽象思維也有長足進化，因此，教師如果能夠抓住機培養學生的思維能力，學生將會受益無窮.

高中物理作為典型的理科科目，其涉及數字、計算、邏輯、推理等，教師必須培養學生的思維能力才能幫助學生學好物理，學通物理，并能使其在日常生活中學會應用物理學知識.由此可見，做好對學生思維能力的培養工作意義重大.那么什么樣的思維能力是高中物理學習過程中需要培養的呢？這些思維能力又能在高中物理學習中掀起怎樣的“波瀾”呢？這是本文要探討的問題，希望自身的教學實踐探索能對廣大教生在教學物理的過程中有所幫助.

1.極限思維

極限思維是物理學中很重要的一種思維能力，偉大的物理學家伽利略利用了這種思維非正式地提出了“慣性定律”（見教材內容）.其實極限思維就是一種極限假設，即將所思考的問題及其條件進行合理的假設，當假設的某些情況到達極限的時候，通向答案的“坦途”就顯現出來.掌握極限思維有助于縮短解題時間，提高解題效率，能于千軍萬馬之中取敵項上首級若探囊取物一般的神奇之處.下面就舉例說明.

例1 如圖1所示，在不光滑的水平地面上停著一輛有四分之一圓弧的小車，質量為m的小球從靜止開始由車的頂端無摩擦滑下，且小車始終保持靜止狀態.試分析，當小球運動到什么位置時，地面對小車的靜摩擦力最大？最大值為多少？

圖1解析 假設小車上的圓弧半徑為R，當小球運動到所受支持力與豎直方向夾角為θ時，速度為v，根據已知條件有：

mv2/2=mgRcosθ①

Nmgcosθ=mv2/R②

①②聯立解得小球對小車的壓力為：

N′=N=3mgcosθ

其水平分量為

Nx′=3mgcosθsinθ=32mgsin2θ

由平衡條件可知道，地面對小車的靜摩擦力水平向右，其大小為f=N′x=32mgsin2θ

已知sin2θ最大值為1，故當sin2θ=1，即θ=45°時，f取得最大值，即fmax=32mg

2.逆向思維

一般而言，人們習慣按著正方向的思維過程思考問題，這樣當然可以解決很多問題，不過事實上也存在很多情況，正向思維會陷入深潭而無法尋到出路，物理學中這樣的例子不勝枚舉.如果固執地選用正向思維而導致 “山重水復”時，不妨逆轉思維，從反方向上考慮，說不準會“柳暗花明”，使乾坤倒轉.

例2 做勻減速直線運動直到靜止的物體，在最后三個連續相等的時間內通過的位移比是 .

解析 勻減速直線運動直到靜止的運動情景可以等同為初速度為零的勻加速直線運動，由初速度為零的勻加速直線運動在最初的三個連續時間內通過的位移比為1∶3∶5，所以此題應該為5∶3∶1.

3.模型思維

物理模型是人們在生活、生產、實驗中為了探尋物體運動和變化的奧秘，運用物體學特有的思維方式和實驗手段、不斷提煉、抽象、概括總結出的理論模型，它連接著物理理論和物理世界.運用這些物理模型能夠很好地幫助我們認識物體的運動和變化，提高自身對事物的認識和研究能力，為發現和創造新事物提供強有力的理論支持.

對于這種有關物理模型的問題，模型思維即是突破口.高中學生正在經歷從具體運算模式向形式運算模式的轉變，這個過程中學生需要通過觀察、歸納、抽象、總結等建立一系列的物理模型，因此，培養學生的模型思維也就十分重要且必要.

物理學中有許多典型的物理模型，下面就舉一例說明模型思維在解題中的應用.

例3 利用傳感器和計算機可以測量快速變化物理量的瞬時值，圖2所示是用這種方法獲得的彈性細繩中拉力F隨時間t變化的圖線.實驗時，把小球舉到懸點O處，然后放手讓小球自由落下，由圖線所提供的信息可以判斷（ ）.

圖2A.繩子的自然長度為gt21/2

B.在t2時刻小球的重力的功率最大

C.0～t2時刻內小球處于失重狀態

D.t1時刻到t2時刻小球的速度先增大后減小

解析 從圖像看到0～t1，拉力為0，小球做自由落體運動，所以h= gt21/2，h恰好為繩長，A項正確.當小球受到重力和拉力平衡時，小球的速度達到最大值，此刻應該在t1時刻與t2時刻之間，而圖像上t2時刻，拉力F達到最大值，即說明小球在最低點，所以B、C兩項錯誤，D項正確.

模型解讀 本題是彈簧模型的應用（彈性細繩就相當于“只有拉力的彈簧”）.彈簧的力學特征：彈簧既可以被拉伸也可以被壓縮，還可能不伸不縮，所以遇到這類問題時首先要判斷彈簧的形變情況.本題中的彈性細繩只能提供拉力，故而其圖像只有t軸上方部分.