高中物理解題思維能力培養(yǎng)探索

金彩霞

(甘肅省康樂縣康樂中學(xué) 731500)

1 極限思維

“極限思維”顧名思義，就是對問題的條件作出一種極限假設(shè)，首先需要將問題及其條件進(jìn)行合理的推理，然后再把這種合理的推理情景條件推到極致，或許將問題及其條件推到極限，就可以輕易地得出答案.在高中教科書中，學(xué)生第一次了解這種極限思維是在伽利略發(fā)現(xiàn)慣性定律，而這個(gè)定律推翻了之前的“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”的結(jié)論，學(xué)生實(shí)際將極限思維進(jìn)行運(yùn)用時(shí)，則是在伏安法測小燈泡電阻的實(shí)驗(yàn)中，因?yàn)樵谶@個(gè)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生們需要選擇合適的滑動(dòng)變阻器，而這時(shí)就可以使用極限思維估算出所需變阻器的范圍，保護(hù)電路，防止電流表因?yàn)殡娐分须娏鬟^大而燒壞，這就需要合適的滑動(dòng)變阻器，需要將它的最大值和最小值代入檢驗(yàn)，這就是極限思維的一個(gè)簡單的應(yīng)用.

例1如圖1所示，已知E為電源的電動(dòng)勢，r為電源內(nèi)阻，R1的電阻可變，即為可變電阻，當(dāng)我們將可變電阻R1調(diào)節(jié)變大，以下選項(xiàng)判斷正確的是( ).

圖1

A.電阻R3的功率增大

B.電阻R2上的功率變大

C.電阻R上的功率變大

D.電阻R0上的功率增大

解析這道例題就是人為改變可變電阻的電阻，引起電路之中的電流變化，從而導(dǎo)致電路的情況發(fā)生改變，本道例題有兩種解決辦法：①使用普通的方法，按照常規(guī)的串并聯(lián)電路的計(jì)算方法來解決，這個(gè)計(jì)算過程是比較復(fù)雜的，同學(xué)們?nèi)菀壮霈F(xiàn)差錯(cuò)；②顯而易見，這道例題我們可以使用極限思維，具體操作是:將電阻R1調(diào)到最小，即將它調(diào)至0，那么這種情況就相當(dāng)于電路短路；而當(dāng)我們將電阻R1調(diào)至接近無限大時(shí)，整個(gè)電路就相當(dāng)于斷路，極限思維明顯縮短了解題時(shí)間，提高了我們的解題速度.正確答案：B、C

2 逆向思維

逆向思維，顧名思義就是用和平常相反的思路去思考問題.很多時(shí)候，我們遇見一些題目，不走尋常路，我們用平常的思路和方法去解決時(shí)，經(jīng)常會(huì)摸不著頭腦，那么，這時(shí)我們就可以換個(gè)方向，用不一樣的思考角度，或許就是柳暗花明又一村，得到了不一樣的收獲.在高中物理的教學(xué)之中，有很多物理過程都是具有可逆性和對稱性地，比如說電路的可逆性、光路的可逆性以及運(yùn)動(dòng)的可逆性，倘若我們能夠熟練掌握逆向思維，這對我們的學(xué)習(xí)真是一大助力.

例2如圖2所示，現(xiàn)有兩個(gè)小球A、B位于同一高度h，它們之間的水平距離是l，老師將小球A向小球B拋過去的同一時(shí)刻，小明讓小球B自由下落，已知小球A、B與地面發(fā)生碰撞之后，它們的水平分速度保持不變，豎直分速度發(fā)生改變，方向變成相反方向，但是大小不發(fā)生改變(l、h都是定值，空氣阻力和小球與地面發(fā)生的碰撞所需時(shí)間都忽略不計(jì)),以下選項(xiàng)正確的是( ).

圖2

A.小球A的初速度大小決定了小球A、B是否能在第一次落地之前發(fā)生碰撞

B.如果小球A、B在第一次落地之前并沒有發(fā)生碰撞，那么之后都不可能發(fā)生碰撞

C.倆小球在最高處不可能相遇

D.小球A、B無論如何都能相遇

3 模型思維

模型思維是物理學(xué)之中的一大重要思想，因?yàn)樵诤芏辔锢砬榫爸校夹枰芏辔锢砟Ｐ停@些物理模型是物理問題與物理世界之間的橋梁.在物理學(xué)習(xí)中，學(xué)生會(huì)學(xué)習(xí)并理解到許多不同主題類型的物理模型，不同的物理模型具有不同的特點(diǎn).從模型角度來講，特定的物理模型具有固定的求解步驟與解題思維邏輯.比起學(xué)生一步步推理與推導(dǎo)而言，具備一定的模型思維可以幫助學(xué)生大大縮減做題時(shí)間，提高學(xué)生的解題效率.所以,我們應(yīng)該重視模型思維在平常解題之中的運(yùn)用.

例3如圖3所示，在方特游樂園中，有兩條光滑的軌道，它們高度不一致，甲、乙兩個(gè)小朋友分別沿著這兩個(gè)軌道同時(shí)從A處自由滑到B處，下列選項(xiàng)說法正確的是( ).

圖3

A.甲的切向加速度在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程一直都比乙的大

B.甲、乙兩個(gè)小朋友處在同一個(gè)高度時(shí)的速度大小相等

C.甲、乙在到達(dá)同一高度處時(shí)用了相同時(shí)間

D.甲比乙先到達(dá)B處

正確答案：B、D

4 類比思維

顧名思義，類比思維即是促使學(xué)生從某一一致了解的物理現(xiàn)象聯(lián)系另一不熟悉但具備相同原理的物理現(xiàn)象.所謂類比思維，也應(yīng)該是學(xué)生在學(xué)習(xí)并透徹理解物理現(xiàn)象，進(jìn)行高效率、高質(zhì)量推理與類比應(yīng)用的必備品質(zhì).要具備舉一反三的應(yīng)用能力，要切實(shí)地將物理知識學(xué)習(xí)透徹、理解到位，將其精髓及本質(zhì)內(nèi)容進(jìn)行科學(xué)合理分析，以便于在后續(xù)進(jìn)行解題的過程中提高解題效率與解題質(zhì)量.對于教師而言，要切實(shí)地為學(xué)生分析物理現(xiàn)象內(nèi)在的本質(zhì)，將復(fù)雜、抽象的物理知識進(jìn)行抽絲剝繭，撥開復(fù)雜知識的真實(shí)面目，以便于學(xué)生在掌握類比思維過程中得到有效的指導(dǎo)，促使學(xué)生高質(zhì)量地將舊知識有效地遷移到新情景中，實(shí)現(xiàn)學(xué)生物理綜合素養(yǎng)的提升與高效發(fā)展.

例4眾所周知，在有質(zhì)量的物體周圍都會(huì)存在著一定的引力場即萬有引力.又，萬有引力同我們之前熟知的庫侖力具有類似的規(guī)律.那么，基于此我們可以得出，與質(zhì)量為M的質(zhì)點(diǎn)在距離r處的引力場的場強(qiáng)EG表達(dá)式應(yīng)為什么？(萬有引力恒量用G來表示)

正確答案：與質(zhì)量為M的質(zhì)點(diǎn)在距離r處的引力場的場強(qiáng)EG表達(dá)式應(yīng)為EG=GM/r2

5 建立思維培養(yǎng)反饋機(jī)制

在針對學(xué)生差異性建立思維培養(yǎng)反饋機(jī)制時(shí)，教師可以在培養(yǎng)前為不同學(xué)習(xí)水平層次的學(xué)生設(shè)定不同等級的思維能力目標(biāo).比如，對于學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生而言，他們需要掌握每種物理思維的具體應(yīng)用方法，更重要的是要掌握不同物理思維常用于哪些物理題型，鼓勵(lì)這些學(xué)生基于不同的物理思維來建立思維體系；對于學(xué)習(xí)能力一般的學(xué)生而言，他們需要對物理思維的具體應(yīng)用進(jìn)行準(zhǔn)確掌握并能夠說出幾道經(jīng)典的能利用物理思維來進(jìn)行解題的物理題型.在目標(biāo)設(shè)定后，教師可以定期進(jìn)行總結(jié)與歸納，定期與不同水平層次學(xué)生進(jìn)行深度溝通與交流，了解他們思維能力目標(biāo)培養(yǎng)的完成情況，了解他們在培養(yǎng)思維能力目標(biāo)過程中出現(xiàn)的疑惑和問題并予以科學(xué)合理的改進(jìn)建議.在針對不同物理思維培養(yǎng)時(shí)，教師要根據(jù)不同物理思維來對學(xué)生思維目標(biāo)提出不同的要求.比如極限思維旨在促使學(xué)生將復(fù)雜問題簡單化，大膽借助極限理念來實(shí)現(xiàn)問題的簡易求解，模型思維旨在促使學(xué)生掌握常用的物理模型，類比思維旨在促使學(xué)生透徹理解物理現(xiàn)象本質(zhì)，在新舊知識之間實(shí)現(xiàn)高效遷移與類比，提高學(xué)以致用的能力.

綜上所述，通過上述四種不同的解題思維的講解，我們不難發(fā)現(xiàn)，物理問題的解決需要各種思維的運(yùn)用，學(xué)生們需要培養(yǎng)物理思維，提高他們的解題速度，取得更加優(yōu)異的成績.在培養(yǎng)學(xué)生物理思維的過程中，教師需要始終保持以生為本的教育理念及教育原則，給予學(xué)生充分的時(shí)間與充足的自由進(jìn)行獨(dú)立自主探索與思考，構(gòu)建有效科學(xué)的思維培養(yǎng)反饋機(jī)制與評價(jià)體系.不同的物理思維需要學(xué)生具備不同的能力.在提升能力的過程中，學(xué)生要有計(jì)劃、有安排，充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性，積極完善并提升物理綜合素養(yǎng).