物理習題教學中培養學生思維能力探究

周云

摘 要：在物理習題教學中，教師可通過類比變換、逆向變換、拓展變換等，讓學生經歷多種探索手段，從而激發學生的創新意識，培養學生的創造性思維能力，達成提升學生的學科核心素養的目標。

關鍵詞：物理教學；圓周運動；習題教學；思維能力；素養

中圖分類號：G633.7；G421 文獻標志碼：A 文章編號：1008-3561（2017）33-0031-01

在習題教學中，教師在對原題分析之后，可以運用變換條件、改變設問方式等方法，通過動手實踐、觀察、比較、歸納、類比等探索手段，提高學生的創新意識和創造性思維能力。下面結合圓周運動習題教學，探討如何在高中物理習題教學中培養學生的思維能力。

一、類比變換，培養學生遷移思維能力

類比法是人們所熟知的幾種邏輯推理中最富有創造性的，科學史上很多重大發現、發明往往發端于類比，是它推動了假說的產生?？档略f過：“每當理智缺乏可靠論證的思路時，類比這個方法往往指引我們前進?！被陬惐茸儞Q，學生可針對提出與所給的問題具有某種相似點加以比較分析，來實現知識的正遷移。例1：小物塊放在水平轉盤上，隨轉盤同步做勻速圓周運動，下列關于物塊受力情況的敘述，正確的是（ ）。A.小物塊受到重力、支持力的作用。B.小物塊受到重力、支持力、靜摩擦力、離心力的作用。C.小物塊受到重力、支持力、靜摩擦力的作用。D.小物塊受到重力、支持力、靜摩擦力、向心力的作用。解析：本題考查的是向心力，由于向心力是物體做圓周運動所需要的力，小物塊隨轉盤做圓周運動所需要的向心力由靜摩擦力提供，因此小物塊受到重力、支持力和靜摩擦力三個力，故選C。變式1：A疊放在B上，A、B隨水平圓盤繞軸勻速轉動，物體B在水平方向所受的作用力有（ ）。A.圓盤對B及A對B的摩擦力，兩力都指向圓心。B.圓盤對B的摩擦力指向圓心，A對B的摩擦力背離圓心。C.圓盤對B及A對B的摩擦力和向心力。D.圓盤對B的摩擦力和向心力。解析：本題考查的是向心力，由于向心力是物體做圓周運動所需要的力，物塊A隨轉盤做圓周運動所需要的向心力由物塊B提供的靜摩擦力來充當，物塊B受圓盤提供的靜摩擦力，故選B。如果教師在教學中能時常培養學生的類比思維，使學生遇到新問題時能從具有類似屬性的另一問題的研究上得到啟發，去推測新問題的可能結論，就能培養學生豐富的聯想能力、敏銳的目光，并通過聯想舉一反三，不斷發現，不斷創新。

二、逆向變換，培養學生創造性思維能力

人們習慣于沿著事物發展的正方向去思考問題并尋求解決辦法。其實，對于某些問題，尤其是一些特殊問題，從結論往回推，倒過來思考，從求解回到已知條件，反過去想或許會使問題簡單化，這就是通常所說的逆向變換。教師在教學中可將已知條件和未知條件進行轉換，或將一些物理概念、定理、公式進行逆向應用，從而培養學生的逆向思維能力。例2：小物塊放在水平轉盤上，隨盤同步做勻速圓周運動，則下列關于物塊受力情況的敘述正確的是（ ）。A.靜摩擦力的方向始終指向圓心。B.靜摩擦力的方向始終與線速度的方向相同。C.靜摩擦力提供物體做勻速圓周運動的向心力。D.盤對小物塊的支持力提供物塊做勻速圓周運動的向心力。解析：轉盤勻速轉動時，靜摩擦力提供向心力，方向始終指向圓心，選項A、C正確，D錯誤；而線速度的方向沿圓周的切線方向，選項B錯誤。變式：有一物塊置于水平轉盤上隨轉盤一起運動，且與圓盤相對靜止，當轉盤勻速轉動、加速轉動、減速轉動時，請分析物塊受摩擦力方向可能朝哪個方向？

三、拓展變換，培養學生創新思維能力

拓展變換是指在原問題上進一步挖掘、深化。如果教師在習題教學中通過引導學生對習題原問題進行拓展變換，可以培養學生的創新思維能力。因此，教師要激發學生的創新意識，培養學生勇于探索、勇于求異、敢于質疑的創新素養。比如：在講解變式1之后，教師可將題設條件稍作變換，即將兩個疊加在一起的物體換成用輕繩將兩物體連接放在水平圓盤上。例3：勻速轉動的水平圓盤上，沿半徑方向放置兩個用細線相連的質量均為m的小物體A、B，它們到圓盤轉軸的距離分別為rA=20 cm，rB=30 cm，A、B與盤面的最大靜摩擦力均為重力的0.4倍，試求（g=10 m/s2）。1）當細線開始出現張力時，圓盤的角速度；2）當A開始滑動時，圓盤的角速度；3）當A即將滑動時，燒斷細線，A、B所處的狀態怎樣？解析：1）因為rB>rA，當圓盤以角速度ω轉動時，物體B所需向心力大，當ω增大到一定值時，細線開始被拉緊產生張力，所以由向心力公式kmg=mω12rB 得ω1=3.65 rad/s。2）當A開始滑動時，對B滿足kmg+F=mω22rB， 對A滿足kmg-F=mω22rA得ω2=4 rad/s。3）當A即將滑動時，將細線燒斷，F突然消失，對B來說kmgFA，由此可知B將做離心運動，A仍隨圓盤做勻速圓周運動。

四、結束語

總之，提升學生的物理學科核心素養，培養學生的創新意識和創新能力已成為教學的發展方向，是學校長遠發展的目標。因此，教師應該不斷反思自己，努力改進教學方式，以培養學生的創新能力，提高教學效率。

參考文獻：

[1]教育部考試中心.全國統一考試大綱[M].北京：高等教育出版社，2014.

[2]胡靜彥.變式教學的實踐探索[J].中學物理教學參考，2014（04）.

[3]李紹森.在物理教學中培養學生的創新能力[J].物理教學，2010（09）.