例談初中物理解題中常用的思維方法

初中物理習題豐富多樣，既包括基礎概念，又包括公式和規律之間的關系。因此，不同的習題使用到的解題方式也有所不同。很多學生為了提高物理成績，沉浸于茫茫題海，花費了大量的時間和精力，最終的學習效果卻差強人意。因此，教師在為學生講解習題時，需要進一步強化對學生思維方式的訓練，并對解題規律進行適當歸納和總結，提高學生學以致用的能力，以不變應萬變。

一、初中物理學習中的主要思維錯誤

（一）思維定式導致的錯誤

思維定式也被稱之為思維慣性，在初中物理解題中，思維定式將會對學生的解題結果帶來直接影響。

例如，某人站在平面鏡之前，隨后緩緩向后退，那此時平面鏡中的人會如何？

A.越來越小，與平面鏡之間的距離越來越遠

B.越來越大，與平面鏡之間的距離越來越近

C.成像大小不會出現變化，但是距離越來越遠

D.大小不變，和人之間的距離也不會出現變化

經研究發現，在這類題目中，學生容易錯選A項，錯誤率達到40%。而之所以會選錯，是因為在解題時，時常憑借個人的主觀經驗，未能結合問題的實際情況進行思維拓展，忽視了“像的大小和看得到的大小有所不同”這一物理現象。由此，在學生解題時，思維定式將會直接影響其分析和判斷。

（二）缺少逆向思維導致的錯誤

逆向思維主要是基于事物的對立面來進行綜合考量，逆向思維解題法最為明顯的特征便是在問題解題過程中，將未知作為起點，通過對定律、定理、概念的合理運用，明確物理量之間存在的內在聯系，隨后對問題進行逐層推理，進而確定解題的最佳路徑。由于初中生在日常的解題過程中，已經形成了從已知到未知的思維定式，加上個別教師未對學生的逆向思維進行有效訓練，很多學生不知道如何對逆向推理、逆向分析法進行運用。

二、初中物理解題中常用的思維方法

（一）逆向思維的應用

在初中物理解題中，逆向思維是指從事物的反面入手，從而揭示事物的本質，以達到解決問題、形成方案的目的。逆向思維的方式是多樣的，可以是由遠及近地思考問題，也可以從左到右地思考問題。

例題1：小紅在物理實驗室做實驗，實驗主題為測試小燈泡的電功率。在做實驗之前，教師已經告知小紅該燈泡的額定電壓為2.5V，小紅在進行電路連接之后，便馬上閉合開關，燈泡只閃了一下，隨后就立即熄滅，造成這一現象的原因是什么？

解析：在小紅連接完電路之后，隨后馬上把開關閉合，燈泡只閃了一下便立即熄滅，代表著該電路是通路，連接無問題，但是因為電流太大，導致電燈泡直接損壞。究其原因，應該是電路中電阻太小，具體的操作原因則是小紅在電路連接過程中，滑動變阻器上方的兩大接線柱直接接入到了電路，未將滑動變阻器的滑片進行移動，無法將其阻值調到最大，由此出現了這個問題。

例題2：在某一平直的公路中，有A、B、C三人正在向著北方勻速行駛。三人均騎著自行車，在行駛過程中，B未感覺有風，C感覺好像在逆風行駛，A感覺在順風行駛，請判斷是南風還是北風？A、B、C三個人在騎行過程中，其速度的大小關系應如何排列？

解析：先進行假設，若是當前吹的風是北風，則不管A、B、C如何運動，其運動的速度怎么樣，最終感覺到的風向都是逆風，因此該假設并不成立，風向應是南風。且由于A、B、C三個人都是向著北方，以勻速的方式騎著自行車，B并未感覺到有風，則代表著B的速度和風速相等；C感覺到在逆風行駛，則代表著C的速度比風要更大；A感覺在順風行駛，則代表著A的速度比風速更小。由此也可以判斷出A、B、C三人之間的速度排列順序，即C>B>A。

（二）等效思維的應用

在物體接觸面受力問題的解題過程中，教師可以通過對學生的引導，合理利用等效思維，把物體之間的相互作用力看作為一個整體性的系統內力，既可以節省解題的時間，也可以讓力學問題變得更簡單。在這一方面，教師可以基于受力系統分析、受力過程分析等多個維度，實現等效思維的合理運用。

例題4：圖1中，物體A的質量為1 kg，物體B的質量為2 kg。將A放置于B上，B此時的重力大小以及作用點是什么？

解析：將A和B兩個物體看作為一個整體系統，物體B承受力的大小取決于物體B的質量，和物體A是否在其上方并沒有聯系。物體A木塊的存在是干擾學生解題思維的因素，因此學生無需考慮A。學生可以將其看作簡單的力學問題來解答，即物體B需要承受的重力大小為G=mg=2×9.8=19.6 N。重力作用點，也可以將其稱作為重心，物體B承受到的重力作用點就是B的重心。

例題5：某一平面內，三個共點力分別是F1、F2和F3，三個力之間的夾角均為120°，F1的力大小是20 N，F2和F3的作用力分別為30 N，如圖2，力的作用方向為水平向右，則三個力的合力方向以及合力大小是多少？解析：順延F1力的方向，在其中施加10 N的力，反方向也同步增加10 N的力，讓F3成為一個30 N+10 N的合力，此時該力學問題便變成了共計6個作用力點的力學問題。經過觀察分析，學生發現三個力互為120°，但這些總體的合力卻是0。在這一力學系統中，只有兩個10 N的力，即互成60°角，此時三個力的合力大小計算過程則是F=30-20=10 N。

（三）極限思維的應用

學生在物理題的求解過程中，很容易在思維發展的限制影響之下，無法從題干中提煉有效信息，整個解題過程不知從哪下手，解題效果不夠理想。在出現這一問題之后，教師則需要通過對學生的有效引導，讓學生合理使用極限思維法，使物理解題過程中的各類問題得到有效解決，加強對課堂所學知識的運用，鍛煉學生的解題能力。

例題7：在某個盛滿水的容器中放置了一塊木板，該木板豎直放置，如圖3所示，靜置一段時間之后，其部分木板開始上浮于水面，將圖中所示虛線下方的木板部分直接截掉之后，剩下的木板會出現什么樣的變化？

例題8：某一傾角為θ的斜面中，有一個小球保持靜止狀態，小球連接的細線和斜面保持平行，請問小球對斜面的壓力伴隨著傾角θ的變化，是否會出現變化？

解析：當θ=0°時，小球于斜面上靜止，小球的重力和地面對小球的支持力保持平衡，因此重力等于地面對小球的支持力。由于小球對地面的壓力和地面對小球的支持力兩者相互作用，因此小球對地面的壓力和地面對小球的支持力保持相等，小球對水平面的壓力和小球本身的重力相等。當θ=90°，這一小球豎直方向受到的重力和細線拉力為平衡力，在水平方向上，這一小球向右側接觸面的壓力是0 N。若是小球對右側豎直面存在壓力，由于力本身是相互的，那么右豎直側面對小球必然會存在一個來自反方向上的支持力，則該小球在水平方向僅受向左支持力，無法在θ=90°時保持平衡狀態。因此在θ=90°時，這一小球對接觸面的壓力是0 N。可見，小球對斜面的壓力應該是伴隨著θ的變化而不斷變化，壓力將會伴隨著θ的不斷增大而變得越來越小。

（四）數學思維的應用

數學思維指的是人們通常所指的數學思維能力，即能夠用數學的觀點去思考問題和解決問題的能力。如轉化與化歸思維，從一般到特殊、特殊到一般思維，函數、映射思維等。

例題9：某一水池中有一艘船，該船裝有石塊，如果把船上的石頭直接拋在水里，水面會出現什么樣的變化？

解析：在該題中，石塊和船可以看作為一個整體，在未拋出石塊之前，該船受到的浮力和重力相等。在石塊被拋出之后，船受到的浮力開始下降，排開水的體積也會逐步減少。因此，在對水的位置進行分析時，需要加強對數學思維的應用，先對計算石頭的重量進行，隨后明確和水池之間水的聯系。

例題10：某物體A在75 N的作用力之下，沿著斜面勻速向上方運動，如圖4，請對物體和截面之間的摩擦力進行分析。

綜上所述，在初中物理解題教學中，培養學生的思維能力對于促進學生的思維發展具有非常重要的現實作用。因此，教師需要了解影響學生解題思維的因素，讓學生明確逆向思維、等效思維、極限思維、數學思維的使用規則，并合理運用在不同類型的物理題中，以提高學生的思維能力。