加強物理教學培養學生定性推理能力探究

周朋

摘 要：嚴謹的數學推理和精當的公式運用是解答物理問題的有效方法，必要的定性分析是指明解決問題方向的有效手段。文章從物理科學思維培養的角度分析物理定性推理能力的含義，探討高中物理定性推理能力的培養方法。

關鍵詞：物理;科學思維;推理能力;定性分析

中圖分類號：G421;G633.7文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2019）12-0031-01

一、物理定性推理能力的含義

物理定性推理能力是指個體通過對物理情境的分析抽象出物理模型，并運用物理概念和物理規律對其關系與因果性進行定性的推理，從而有效完成物理求解任務的能力。物理定性推理能力的高低與學生對物理情境的分析和表征，以及對物理概念和規律的理解密不可分。定性推理能力的提高是培養學生物理科學思維能力的必要基礎。

二、高中物理定性推理能力的培養探究

例1：討論等量同種電荷中垂線上的場強大小。

定性分析：如圖1所示，兩等量同種正電荷在連線中點處的場強大小相等，方向相反，所以等量同種電荷連線的中點場強為0，兩電荷在無限遠處的場強也為0。而中垂線上除中點外任取一點，其合場強大于0，方向沿中垂線向外。因此可以判斷，從中點向兩側無窮遠，場強先變大后變小，且從電荷連線中點到無窮遠處之間一定有場強最大的位置。

例2：如圖2所示，置于固定斜面上的物體A受到平行于斜面向下的力作用保持靜止。若力F大小不變，將力F在豎直平面內由沿斜面向下緩慢地轉到沿斜面向上（轉動范圍如圖2中虛線所示），在F轉動的過程中，物體始終保持靜止。在此過程中，物體與斜面間的（ ）。A.摩擦力可能一直增大，B.摩擦力一定一直增大，C.摩擦力可能先減小后增大，D.摩擦力可能一直減小。

定性分析：若力F較大，當力F平行于斜面向下時，斜面對物體的摩擦力沿斜面向上;當F平行于斜面向上時，斜面對物體的摩擦力沿斜面向下，所以將該力F在豎直平面內由沿斜面向下緩慢地轉到沿斜面向上的過程中，斜面對物體的摩擦力先沿斜面向上減小到零再改為沿斜面向上增大。若力F較小，當力F平行于斜面向下時，斜面對物體的摩擦力沿斜面向上;當F平行于斜面向上時，斜面對物體的摩擦力還是沿斜面向上。所以將該力F在豎直平面內由沿斜面向下緩慢地轉到沿斜面向上的過程中，斜面對物體的摩擦力方向一直向上，逐漸變小。故這道題C、D是正確的。

例3：如圖3所示，水平圓盤上有兩個質量相等的、可以看作質點的小物塊A、B，它們之間的連接細線經過圓心，與圓盤間的動摩擦因數大小相等，且OB=2OA。開始時，細繩僅處于伸直狀態，沒有張力，現在讓圓盤從靜止開始繞著豎直軸做轉速越來越大的轉動，直至剛要滑動，則以下說法正確的是（ ）。A.細繩中的張力從轉動開始一直逐漸增大，B.物塊A的摩擦力先變大后變小，C.物塊A的摩擦力先沿半徑指向里再指向外，D.物塊B的摩擦力先沿半徑指向外再指向里。

定性分析：假設沒有繩子，圓盤繞著豎直軸以較小的轉速轉動時，A、B做圓周運動的向心力由摩擦力提供，其摩擦力總是指向圓心且大小隨轉速增大而增大。由于B做圓周運動的半徑大，所以B受到的摩擦力先達到最大摩擦力，先發生滑動，這時候AB之間的細繩開始有張力。定性思考：若圓盤轉速較大時，AB會有向B的一側滑動的趨勢，則A受到的摩擦力是背離圓心指向外。故細繩中剛開始沒有張力，A選項錯誤;物塊A受到的摩擦力先指向里變大，再變小到零，然后改變方向向外變大，B錯誤，C正確;物塊B受到的摩擦力一直是向里，D錯誤。

例4：如圖4所示，物體A和B的質量均為m，且分別與跨過光滑輕質定滑輪的輕繩連接，在用水平變力F拉物體B沿水平方向向右做勻速直線運動的過程中，下列說法正確的是（ ）。A.物體A也做勻速直線運動，B.物體A做勻加速直線運動，C.繩子對物體A的拉力等于物體A的重力，D.繩子對物體A的拉力大于物體A的重力。

定性分析：物體A上升的速度等于滑輪到物體B之間細繩變長的速度，當物體B在滑輪的正下方（即α=90°）運動時，細繩長度不變，A的速度為零;隨著α角減小，A開始向上運動，且速度增大，若細繩無窮長，當向右運動無窮遠時，細繩的變長速度無限接近B的速度，即最終A的速度無限接近B的速度，則A的加速度趨向0。故物體A做加速度減小的變加速運動，選項A、B錯誤;物體A運動的加速度向上，則物體處于超重狀態，即繩對物體A的拉力大于重力，故選項D正確。

參考文獻：

[1]林明華.高中物理教學質量的提升需要“慢”教學[J].中學物理教學參考，2015（05）.

[2]林明華.高中物理教學中科學思維教育的落實[J].物理教學探討，2018（10）.