精心設(shè)計(jì)“陷阱”培養(yǎng)科學(xué)思維

廖永彬

中學(xué)階段學(xué)生的邏輯思維和觀察能力，綜合分析能力，抽象思維雖然在逐步形成和增強(qiáng)，但在學(xué)習(xí)中運(yùn)用得比較多的還是直覺思維，容易被表面現(xiàn)象所迷惑，常無法做到透過現(xiàn)象看本質(zhì)。在解題時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)漏，影響正確率，影響學(xué)習(xí)成績，長此以往，必將傷害他們學(xué)習(xí)物理的積極性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致他們產(chǎn)生厭學(xué)情緒，對物理科“敬而遠(yuǎn)之”。如果教師在平時(shí)的教學(xué)中合理設(shè)置“陷阱”，讓學(xué)生“吃一墊，長一智”，就能較好地克服這種缺陷，也不失為一種培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的好方法。

一、利用學(xué)生某些思維定勢設(shè)計(jì)“陷阱”

某些同學(xué)學(xué)習(xí)物理時(shí)，由于受到生活中一些片面的或不正確觀點(diǎn)影響，會(huì)產(chǎn)生思維定勢，想當(dāng)然地解題，造成失誤。

【例】已知質(zhì)量為m的物體原來靜止在直角生標(biāo)系原點(diǎn)處，從某時(shí)刻起受到一個(gè)復(fù)變力F的作用：第1s內(nèi)F沿X軸正方向，第2s內(nèi)F方向改為沿X軸負(fù)方向、大小不變，第3s內(nèi)F方向又改回沿X軸正方向、大小不變，以后每隔1s力F大小不變而方向改變一次。問：2Os后物體位于? ? 。

A.原點(diǎn)處

B.X正半軸處

C.X負(fù)半軸處

D.以上都有可能

一些學(xué)生會(huì)馬上回答：選A。

這說明亞里士多德的“力是使小木塊運(yùn)動(dòng)的原因”這一錯(cuò)誤觀點(diǎn)，至今在某些學(xué)生的思維中還沒有徹底消除。他們會(huì)認(rèn)為第1s內(nèi)小木塊受力F沿X軸正方向，向X正半軸方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，第2s內(nèi)由于力的方向改變了，小木塊會(huì)馬上隨力的改變運(yùn)動(dòng)方向，向X軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，并且產(chǎn)生與第1s內(nèi)大小相等、方向相反的位移，故第2s末時(shí)，小木塊總位移為零，回到原點(diǎn)。以后只要是偶數(shù)秒的時(shí)間， 位移就為零，所以20s后小木塊會(huì)在原點(diǎn)處。他們未能理解，雖然力方向改變了，但它只是改變小木塊的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)即加速度而不是速度，由于小木塊的慣性，在偶數(shù)秒的時(shí)間里，小木塊只是改變了加速度的方向，向X軸正向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，而位移依然向X軸正向。因此小木塊一直向X軸正方向運(yùn)動(dòng)，正確選項(xiàng)應(yīng)選為B.此類題對學(xué)生有較強(qiáng)的欺騙性，對學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)效果明顯，值得關(guān)注。

二、利用學(xué)生機(jī)械式記憶公式設(shè)計(jì)“陷阱”

有些學(xué)生對公式死記硬背，沒有理解公式的適用條件和真正含義，解題時(shí)生搬硬套，造成嚴(yán)重后果。教學(xué)中教師可以設(shè)計(jì)“陷阱”讓他們“痛”一下。

【例】如下圖所示，有一理想變壓器，原副線圈匝數(shù)比為4：1，有一足夠長的平行金屬導(dǎo)軌與原線圈相連，導(dǎo)軌間距0.4m，且置于方向垂直紙面向里，大小為B=0.2T的勻強(qiáng)磁場中，有一金屬棒沿導(dǎo)軌向左以v=1m/s作勻速直線運(yùn)動(dòng)，且棒與導(dǎo)軌始終有良好接觸，且兩者的電阻均可忽略不計(jì)。問在此過程中伏特表的讀數(shù)為多大。

本題實(shí)際上考查的是：“變壓器是利用電磁感應(yīng)原理工作的”，它只能改變交流電，不能改變直流電。許多學(xué)生亂套公式而落入“陷阱”：他們直接用公式u1：u2=n1：n2，而 u1=e1=Blv ， 得出伏特表讀數(shù)為u2=Blv=0.02v，這明顯是一個(gè)錯(cuò)誤的結(jié)論。教學(xué)中，我提醒學(xué)生，不少物理公式是有前提條件的，不能照搬照套，由于導(dǎo)線勻速切割磁感線，線圈n1上產(chǎn)生了直流電，線圈n2中雖然有磁場但磁通量不變，故n2中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，伏特表中沒有讀數(shù)。接著我再問他們：如果其他條件不變，左邊換成從右往左磁感應(yīng)強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)的磁場（比如在導(dǎo)軌左端放置一根通電直導(dǎo)線），表換成電阻R，那么R中有沒有電流通過呢？由于剛吃過虧，他們變得小心了。經(jīng)過仔細(xì)思考后，都能得出正確結(jié)論：由于磁場變化了，導(dǎo)體切割時(shí)能在n1中產(chǎn)生變化的電流，n2中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，故R中有電流通過。看到同學(xué)們興奮的表情，我為能設(shè)計(jì)出這個(gè)“陷阱”而高興。

三、多給干擾條件，制造“陷阱”

理解題意實(shí)際就是從題目中獲取信息，尋找解題的突破口。由于學(xué)生學(xué)習(xí)的物理公式較多，有時(shí)究竟要用哪道公式求解也會(huì)成為問題。對此，教師可以設(shè)計(jì)“陷阱”。

【例】足球運(yùn)動(dòng)員用100N的力踢原來靜止在水平面的皮球，已知皮球的質(zhì)量為0.5g，被踢后以10 m/s的速度在草地上滾動(dòng)50m后停下來，問運(yùn)動(dòng)員對皮球做了多少功？

不少學(xué)生學(xué)過功的定義式W=FS，也學(xué)過動(dòng)能定理公式W=？駐EK=mv2，但由于未能徹底理解公式含義，舉棋不定，從而落入“陷阱”。實(shí)際上該題有一個(gè)突破口：運(yùn)動(dòng)員踢球的力能否自始至終作用在皮球上？教學(xué)實(shí)踐中我“幽”了同學(xué)們一“默”，問他們：運(yùn)動(dòng)員長有“飛毛腿”嗎？如果有那可真是太厲害了。同學(xué)們先是一楞，后來都笑了。我適時(shí)加以引導(dǎo)：解這類題目應(yīng)從能量守恒入手，勤思考，多反思，自然就知道必須用公式W=？駐EK=mv求解了。同學(xué)們恍然大悟，頻頻點(diǎn)頭。

總之，在平時(shí)的教學(xué)實(shí)踐中，教師若能設(shè)精心計(jì)一些“陷阱”，讓學(xué)生們“掉”進(jìn)去，吃點(diǎn)“苦頭”，這將有助于他們搞清概念，撥正思路，糾正錯(cuò)誤的思維定勢，效果確實(shí)很好——因?yàn)殄e(cuò)誤的教訓(xùn)帶來的印象往往比正面取得的成績來得更深刻、更持久，這樣也就能很好地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

責(zé)任編輯 龍建剛