探究極限思維在初中物理解題中的應用

李 花

(江蘇省泰興市濱江實驗學校 225400)

極限思維法始終在物理學發展史上占有一席之地，許多科學家都利用這種思維方法發現了物理規律． 它是在思考問題的過程中，從極端和特殊的情況進行考慮，然后結合已學知識和經驗，對問題進行正確的解答． 是一種重要的科學思維.

一、極限思維在初中物理解題中的應用價值

極限思維也可以叫作極點思維，它是兩個量在某個空間領域的變化關系，這種關系可以單調遞增或單調遞減，然后連續改變其中的量，最后在特定空間領域區間的變化范圍內，形成一個極限.把它應用到初中物理解題中，可以有效的提升學生的解題思維.目前初中物理試題考察的角度已經不是簡單的物理定律和理論知識,有許多內容是學生的實際應用能力、邏輯思維能力和創新意識的考查，極限法和極限思維本來是一種數學的思維方法,但在物理學上近些年開始廣泛地使用.極限法在初中物理中的應用主要是針對初中物理實驗過程和狀態的變化進行分析,按照物理過程的變化趨勢合理運用極限思維，把這種思想方法應用于解初中物理難題，在一定程度上簡化了解題過程和提高了解題效率.

二、極限思維在初中物理解題中的應用實踐

1.極限思維法在初中力學中的應用

我們知道伽利略應用極限思維法提出了“力是維持物體運動的原因”，而這一觀點是錯誤的，以下具體結合力學例題來討論極限思維法的解題過程．例如，將一個物體用細繩牽引起來，放在一個角度在 0° 到 90°之間可以調節的斜面上，并且要保持物體處于靜止狀態，當把斜面坡度增加到最大90°，在有足夠大摩擦力的情況下，然后觀察物體受支持力的變化情況.應用極限法來進行解題的思路是：首先教師引導學生找到整個過程中變化的物理量和角度.但是在實際的解題過程中，學生往往會不知所措，很多學生會認為支持力是始終保持不變的，變化的是斜面的角度，如果討論每個角度的變化情況，勢必會減慢解題的速度，基于此，教師可以指導學生研究、觀察物體在0°和 90°兩種極限的變化情況.即當斜面處于水平狀態時，可以發現物體是受豎直向上的支持力和豎直向下的重力，并且重力和支持力的大小的一樣的.當斜面的角度為90°時，物體是沒有支持力的，因為處于靜止狀態的物體也沒有受到與支持力方向相反的水平力.

在初中力學問題中，往往會涉及一些長度、角度變化之類的題，這就需要學生從特殊角度去思考問題，從長度或者角度的端點入手來分析特殊情況下物體的受力情況.在遇到力學解題過程中不確定的問題時，可以選用極限法把問題推向一個極端的情況，來直觀的觀察物理量的變化，尋找解題規律.這樣很大程度上可以幫助學生理清思路，使力學問題迎刃而解.

2.極限思維法在初中電學中的應用

例如，將一個定值電阻與滑動變阻器串聯起來組成一個電路，滑動變阻器的電阻 值可在0到100Ω之間變化，假如定值電阻為10Ω，那么在移動滑片的過程中，定值電阻兩端電壓表的變化范圍是多少？根據極限思維的解題思路可知可以直接取0和100作為兩個極限值，即當滑動變阻器的電阻值為0時，電路中電流和電壓表都處于最大值，電壓為220V;當當滑動變阻器的電阻值為100時，反之，電流和電壓表都處于最小值，電壓為20V.

在電學問題中，學生可能會遇到一些復雜的情況，因此，要結合題目所給的電路圖來進行分析，找準物理量在區間變化的規律來解題.

3.極限法在初中光學中的應用

例如，在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中，當物體從距透鏡較遠的地方逐漸移近焦點的過程中，下列說法正確的是( B ).

A．像越來越大，且為正立的實像

B．像越來越大，且為倒立的實像

C．像越來越小，且為正立的實像

D．像越來越小，且為倒立的實像

根據極限思維法分析：凸透鏡成像時，一倍焦距分虛實，二倍焦距分大小．物體在凸透鏡的一倍焦距以外成實像，物距減小，像距增大，像增大．當物體在凸透鏡的一倍焦距以外，成實像，凸透鏡成實像是倒立的，物體在凸透鏡的一倍焦距以外，物距減小，像距增大，像增大．所以在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中，當物體從距透鏡較遠的地方逐漸移近焦點的過程中，像越來越大，且為倒立的實像.

4.極限思維法在初中運動學中的應用

例如，氫氣球用繩子系著一個重物，共同以10m/s的速度勻速豎直上升，當到達某一個高度時，繩子突然斷開，這個重物將( ).

A．繼續上升一段，然后下落 B．立即下落

C．以原來的速度一直上升 D．以上說法都不對

通過分析我們可以得出重物由于慣性要保持原來的運動狀態不變，所以脫離氣球后還要上升一段時間，但由于重力的作用它會落下來，所以答案是A.

物理學發展史上始終都有極限思維法的一席之地,許多科學家都利用這種思維方法發現了物理規律，極限思維法即將物理問題中涉及到的物理量,從一般情況外推至極限情況,然后結合已學知識和經驗,對問題進行正確的解答，即從物體的特殊極限情況來思考問題.我們使用極限思維法進行解題,可以幫助學生提高解題效率.

總而言之，把極限思維法應用到初中物理解題中，不僅可以節省解題時間，還可以提高解題效率，讓學生突破慣性思維,開發創造性思維能力.正所謂“極限思維”,就是指在思考問題時從極端的情況、特殊的情況來考慮,他是一種重要的科學思想.物理學家伽利略正是應用這一思想推翻了亞里士多德關于“力是維持物體運動的原因”這一錯誤觀點.因此，我們初中物理教師在教學過程中，要潛移默化地向學生“灌輸”極限思想,并結合相應的例題，來強化極限思維的訓練，幫助學生提高物理解題能力，促進物理教學質量的提高.