物理習題教學中的思維變通性訓練

盡管擺在我們面前的物理習題浩如煙海，模型花樣翻新，可謂五花八門，但其設(shè)計方法，大都采用變式，即依據(jù)提出的曲型（或理想化）模型交替變更提供材料的形式，設(shè)計新的模型，以顯示其物理本質(zhì)。其目的在于幫助學生擴大視野、加深理解、鞏固知識、增強思維變通性，進而促進創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展。

學生在練習中遇到新模型時感到陌生棘手，找不到解題的突破口，其思維障礙在于不善于把貌離神合的新模型與類似的典型模型進行比較，從而無法認識和把握新、舊模型物理本質(zhì)上的共性，從而望題興嘆，無處下手。對此，教師應(yīng)當通過組織有效的習題教學，幫助學生在形態(tài)各異的模型分析和對比中，抽象出共性，洞察共同的物理本質(zhì)，從而幫助學生跨越思維障礙，促進學生創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展，實現(xiàn)由知識到能力的飛躍。

例如：在動量守恒定律的教學中，課本中的典型模型多是以兩個相互作用的小球為例來展開討論的，但在設(shè)計試題時，卻在不改變系統(tǒng)物理本質(zhì)——動量守恒適用的條件不變的前提下，把球魔術(shù)般地演變?yōu)楦鞣N形狀的物體。

例1.兩輛質(zhì)量相同的小車A、B，它們靜止在光滑的水平面上，一人站在A車上，兩車均靜止，若這個人從A車跳到B車，而后又跳回A車，來回幾次后，人又跳回A車，則此時：

A.A車和人的速率大于B車速率。

B.A車和人的速率小于B車速率。

C.A車和人的速率等于B車速率。

D.在此過程中，兩車和人的總動能守恒。

在這里，習題所提供的模型與課本提出的典型模型小球相比，已面目全非。但我們?nèi)舭杨}中A車與人視為甲球，把B車視為乙球后，就不難發(fā)現(xiàn)，人在兩車之間盡管來回幾次跳來跳去使人眼花繚亂，這不過是障眼法，借以擾亂你的視線。其物理本質(zhì)是：人從兩車間跳來跳去仍等效于兩球的相互作用，仍未跳出動量守恒定律，照樣適用這一物理本質(zhì)上的共性。一旦明確了這一點，學生的思維就立即變得開朗流暢，其結(jié)論顯而易見：B正確。

例2.一只小船靜止在湖面上，一個人從小船的一端走到另一端（不計水的阻力），以下說法正確的是：

A.人在船上走時，人對船的沖量小于船對人的沖量，故人走得快船走得慢。

B.人在船上走時，人的質(zhì)量比船小，它們受到的沖量相等，故人走得快船走得慢。

C.當人停止時，因為船的慣性大，船將繼續(xù)后退。

D.當人停止時，船也停止，因為總動量守恒。

對于此題，同樣地，我們?nèi)钥梢匀撕痛刃閮蓚€彈性球相互作用，它們遵從的物理規(guī)律（動量守恒）仍不變，即二者在相互作用中不斷地傳遞著動量，而系統(tǒng)總動量不變。由此，學生很快即能得到正確答案：B、D。

可以說，變式的運用幾乎所有中學物理習題里都得到體現(xiàn)。如在電磁感應(yīng)教學中，關(guān)于楞次定律的應(yīng)用習題，其母式（典型模型）是以條形磁鐵與線圈的相互作用來展示其物理本質(zhì)的。

例3.如圖，閉合金屬圓物從高為h曲面頂端自由滾下，又沿另一曲面滾上，非勻強磁場與環(huán)平面與運動方向均垂直，環(huán)在運動過程中不計阻力，則：

A.環(huán)滾上的高度小于h。

B.環(huán)滾上的高度等于h。

C.運動過程中環(huán)中有感應(yīng)電動勢，無感應(yīng)電流。

D.運動過程中環(huán)內(nèi)有感應(yīng)電流。

上面例題中，我們看不到典型模型中的磁鐵與線圈了，可謂面目全非。但我們把它與典型模型加以比較，對其進行去偽（表面形狀）存真（物理本質(zhì)），就不難看出其共同的物理屬性而顯示出其廬山真面目。在例3中圓環(huán)從曲面自由滾下又沿另一曲面滾上的過程中，同樣等效于一條形磁鐵一端靠近或遠離線圈的情形。根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場總時要阻礙引起感應(yīng)電流的磁場的變化。當它滾至最低點時的速度必小于沒有磁場時的速度；而在上升中同樣受到阻礙作用，因而回升高度h′必小于h，故正確答案是A、D。

通過上述例析，我們可以發(fā)現(xiàn)在我們遇到新的模型時，應(yīng)將其與已知的典型模型進行對比、分析，從中抽象出它們所具有的共性――物理本質(zhì)，然后選擇反映這種物理本質(zhì)的物理知識進行解答。從這種“對比、分析、選擇、解答”過程中去加深學生對所學物理知識的進一步理解和掌握，從而得到思維變通性的訓練，進而促進創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展。