高中物理解題中的直覺思維應(yīng)用

許波華

(江蘇省海安市實(shí)驗(yàn)中學(xué) 226600)

物理學(xué)科是一門高度重視思維的學(xué)科，之所以很多人都認(rèn)為物理學(xué)的好的人都是聰明的，實(shí)際上就是最樸素的關(guān)于思維的認(rèn)識.從學(xué)理的角度來看，很多人將思維形容世界上最美的花朵，究其原因就是很多物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)就是思維的結(jié)果.因此在高中物理教學(xué)中重視思維的培養(yǎng)就顯得非常重要了.要培養(yǎng)學(xué)生的思維，首先要認(rèn)識到思維是有多種形式的，一般認(rèn)為思維包括形象思維、抽象思維以及直觀思維.形象思維意味著學(xué)生需要關(guān)注具體的事物，比如說物理實(shí)驗(yàn)；抽象思維意味著學(xué)生需要關(guān)注科學(xué)的表述，例如物理概念或者規(guī)律的語言.形象思維和抽象思維都是學(xué)好物理知識的基礎(chǔ)，而相比較而言，直覺思維更為重要.直覺思維指的是不利用詳細(xì)的邏輯推理，也不對演繹過程進(jìn)行分析，從而達(dá)到似乎正確但是還是試驗(yàn)性的說明、推理性的結(jié)論思想過程，其屬于創(chuàng)造性的第一步.解題是能夠反映學(xué)生思維品質(zhì)的重要環(huán)節(jié)，同時又是培養(yǎng)學(xué)生思維的重要時機(jī).很多物理學(xué)的好的學(xué)生，在拿到物理題目之后，能夠第一時間反映出正確的解題方法，這實(shí)際上就得益于直覺思維.那么對于更多的學(xué)生而言，如何培養(yǎng)學(xué)生的直覺思維呢？筆者以為可以抓住習(xí)題教學(xué)的契機(jī)，理解直覺思維形成的內(nèi)在機(jī)制，然后就可以實(shí)現(xiàn)對學(xué)生直覺思維的培養(yǎng).以此，本文就對高中物理解題過程中的直覺思維使用進(jìn)行分析.

一、基于戰(zhàn)略性解決層次實(shí)現(xiàn)判斷

眾所周知，解題思維要求具有一定的邏輯，但是邏輯思維要求使用非邏輯直覺思維進(jìn)行啟動，在面對題目的時候使學(xué)生讀懂題目，了解題目描述物理情況、過程及狀態(tài)，正確審題，此為正確解題過程中的主要步驟.在此過程中，和學(xué)生對于問題直覺判斷具有密切關(guān)系，能夠?yàn)榇_定解題方向或者策略制定提供基礎(chǔ)，還能夠大膽猜測問題結(jié)果和中間狀態(tài)，從而對解題進(jìn)行總體提示.

例1某個人在某個星球上通過v速率豎直向上拋出物體，通過t秒鐘就會落回到手中.已知此星球的半徑表示為R，如果在此星球近地發(fā)射一顆繞著星球旋轉(zhuǎn)的人造衛(wèi)星，那么人造衛(wèi)星的速度為( ).

但是假如能夠引導(dǎo)學(xué)生通過直覺思維對衛(wèi)星速度進(jìn)行求解，單位為m/s，此種直覺判斷就能夠使學(xué)生及時選出正確答案，因?yàn)槠渌倪x項(xiàng)并不是速度單位.以此表示，仔細(xì)分析、了解題目含義，以直覺進(jìn)行精準(zhǔn)判斷，能夠使解題時間得到縮短.這個時候直覺思維的運(yùn)用，就體現(xiàn)在很短時間之內(nèi)對物理問題進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，而只要有了這一基礎(chǔ)，直線思維能力的進(jìn)一步提升也就有了更大的空間.

二、復(fù)雜曲線運(yùn)動解題

在研究的問題比較復(fù)雜時，運(yùn)算也就比較的繁瑣，基于保證研究對象相應(yīng)數(shù)據(jù)不變，使用簡單明了的問題替代原本復(fù)雜的問題，此就是等效法.在高中物理中，合力和分力、總電阻和支路電阻、合運(yùn)動和分運(yùn)動、有效值和平均值等概念都是以等效思想實(shí)現(xiàn)引入的.如果能夠使此種方法在應(yīng)用分析過程中使用，不僅能夠使解決的問題變得更加的簡單，還能夠靈活使用知識，使知識朝著能力進(jìn)行轉(zhuǎn)化.

例2圖1為質(zhì)量為m，帶電量為+q的小球在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動，通過A點(diǎn)從靜止逐漸下落，求解小球下落最大的高度是多少.

題目中帶電小球運(yùn)動的軌跡較為復(fù)雜，學(xué)生對此問題進(jìn)行分析的過程中較為困難，會認(rèn)為小球在最低點(diǎn)的時候受到洛倫磁力及重力平衡.但是其實(shí)上小球在進(jìn)行曲線運(yùn)動的時候，其受力并不平衡.使小球在剛運(yùn)動時候的靜止?fàn)顟B(tài)等效成為朝著左右兩個大小一樣的水平初速度v01和v02，使小球向右的分運(yùn)動v01所產(chǎn)生洛倫磁力和重力相互平衡，那么qv01B=mg，從而得出v01=mg/qB，所以小球運(yùn)動就是水平向右速度為v01勻速直線運(yùn)動及豎直平面內(nèi)速度為v02逆時針方向勻速圓周運(yùn)動的合運(yùn)動.勻速圓周運(yùn)動半徑表示為R=mv02/qB=g(m/qB)2，所以小球在運(yùn)動過程中下落最大的高度為Hm=2R=2g(m/qB)2.

在對其進(jìn)行深入分析之后，使原本復(fù)雜曲線運(yùn)動等效成為水平方向中的勻速直線運(yùn)動及豎直面中的勻速圓周運(yùn)動，從而使此道復(fù)雜的題目得到解答，使學(xué)生的創(chuàng)新思維能力得到有效的培養(yǎng).

三、基于直覺猜想解決層次

在學(xué)生能夠概略解決問題之后都會具有一個思路、念頭、猜想及嘗試方案等，猜測問題的解決能夠使解題思維得到啟動，以此對和問題相應(yīng)各個事物之間關(guān)系進(jìn)行確定，有效開闊思想，廣泛聯(lián)想，將方程列出，做出圖形，以此解決具體問題，并且得到最終答案.

例3兩輛完全一樣的汽車在水平直路前后勻速的行駛，速度為v0，如果前面的車突然通過恒定加速度剎車，在停住的時候后面的車以前面車剎車過程中的加速度剎車，已知前面車輛在剎車過程中行駛的距離為s，如果要使兩輛車在以上情況中不相撞，那么這兩輛車在勻速行駛過程中應(yīng)該保持多遠(yuǎn)的距離.

在對此道題目進(jìn)行解答的過程中有多種解法，如果列出方程進(jìn)行求解會比較的繁瑣.所以學(xué)生可以排除復(fù)雜過程中的細(xì)節(jié)糾纏，以物理規(guī)律，通過分析猜想是否能夠通過圖像法解此道題目.假如做出前后兩輛車速度的同一時間圖像就能夠得到結(jié)果，詳見圖2，其中三角形面積就是前面車輛剎車之后的位移s，梯形面積為前面車輛剎車之后后車的位移.因?yàn)榍懊鎯奢v車剎車之后的加速度是一樣，所以圖中的AC平行于BD，OC=CD，也就是梯形面積為三角形面積三倍.為了使兩個車輛不撞到一起，兩個車輛在行駛的過程中需要保持的距離為2s.

通過此案例，學(xué)生一瞬間直覺猜想，比圖像分析法更簡潔，不僅能夠有效解決問題，還能夠使學(xué)生感覺到物理學(xué)習(xí)樂趣.以上的分析都是結(jié)合具體物理習(xí)題的解決來進(jìn)行的，物理習(xí)題千變?nèi)f化，但是從思維的角度來看又有章可循.因此抓住習(xí)題去培養(yǎng)學(xué)生的直覺思維，可以說是一個事半功倍的選擇.

總而言之，在高中物理教學(xué)當(dāng)中要培養(yǎng)學(xué)生的直覺思維，一個很重要的著力點(diǎn)就是習(xí)題教學(xué).在核心素養(yǎng)培育的背景之下，教師應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到直覺思維就是關(guān)鍵能力的重要元素，培養(yǎng)學(xué)生的直覺思維，就是發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng).站在核心素養(yǎng)培育的高度來認(rèn)識直覺思維的培養(yǎng)，可以將高中物理教學(xué)的傳統(tǒng)與現(xiàn)代銜接起來，這種銜接意味著一方面繼承高中物理教學(xué)的優(yōu)秀傳統(tǒng)，即重視思維的培養(yǎng)；另一方面也開辟了核心素養(yǎng)培育的空間，可以用包括直覺思維在內(nèi)的所有要素，去驅(qū)動學(xué)生在物理知識學(xué)習(xí)的過程中能力的提升與核心素養(yǎng)的落地.