高中物理解題中定式思維的危害例題分析

摘要：定式思維是指人們在解決問題時受到先入為主的觀念、習慣或固有的思維模式的影響，導致思維僵化.在高中物理中，定勢思維會對學生的解題能力產生很大影響.文章從“質點”“摩擦力”“彈力”“恒力”幾個常見的解題誤區，分析了定式思維對高中物理帶來的負面影響.

關鍵詞：高中物理；定勢思維；解題

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2024）28-0120-03

定式思維，又稱為固化思維或慣性思維，是一種思考模式，它讓學生傾向于用固定和傳統的方式來解決問題，而忽視可能存在的其他解決方案[1].這種思維方式通常源于過去的經驗和習慣，使學生在處理問題時有一種“按部就班”的傾向.盡管定式思維在某些情況下可以幫助我們快速有效地解決問題，但在許多情況下，它可能限制思考，阻礙創新，導致無法尋找到最佳或更有效的解決方案[2].依賴定式思維來解決問題，可能會導致學生得出錯誤的答案或者對問題的理解出現偏差.文章結合實例，分析高中物理學習中定式思維對學生解題帶來的危害.

1定式思維之“質點”

例1光滑斜面上放置有一個長度為2 m的均質金屬鏈條，該金屬鏈條有一半長度豎直掛在空中，另一半位于傾角30°的斜坡上，斜坡頂部是一個微小的圓弧形，鏈條從靜止狀態開始釋放并沿斜坡向上滑動.請問當鏈條完全滑離斜坡時的速度是（g取10 m/s2）（） .

A.2.5 m/sB.522 m/s

C.5 m/sD.352 m/s

解析設鏈條的質量為2m，長度為2L，以開始時鏈條的最高點為零勢能面，初始狀態下，鏈條的機械能為E=Ep+Ek=-mgL2·sinθ-mgL2+0=-34mgL，

鏈條全部滑出后，動能為E′k=12·2mv2，重力勢能為E′p=-2mgL.由機械能守恒定律可得E=E′k+E′p，即-34mgL=12·2mv2-2mgL，解得v＝522 m/s.故選項B正確.

點評在高中物理學中，質點是一個理想化的概念，主要用于簡化問題和方便計算.質點被定義為一個只具有質量而無體積的點.這意味著我們可以忽略物體的形狀、大小和旋轉等因素，只關注其質量和運動.這樣在處理一些復雜的物理問題時，可以將其簡化為質點的運動問題，使得問題的解決變得更為直觀和簡單.但在某些情況下，這種“質點”思維，會讓我們的解題陷入困境.如果以這種定式思維去回答問題，解答往往無法得出正確答案.在該題中，如果將鐵鏈視為“質點”，將無法正確找到“鏈條完全滑離斜坡時”和初始狀態發生的變化.

2定式思維之“摩擦力的大小是恒定的”

例2如圖2所示，在一個水平的地面上，一個物體在一個水平力F的作用下做勻速直線運動.從t=0時刻開始，水平力F的大小開始隨時間均勻減小，直到t1時刻，F減為零.則物體所受的摩擦力Ff隨時間t的變化圖像可能正確的是（）.

解析由題意可知，摩擦力變化有兩種可能：一是當拉力減至0時，物體仍處于滑動狀態，此時物體所受到的摩擦力為滑動摩擦力，大小不會發生變化，因此A選項正確；二是拉力F還未減至0時，物體已經保持靜止，則在拉力逐漸減至0的過程中，物體會先受到滑動摩擦力的作用，然后滑動摩擦力變為靜摩擦力.在物體受到滑動摩擦力的時間內，物體的摩擦力大小不發生變化，但在物體受到靜摩擦力的時間內，摩擦力的大小和拉力的大小是相等的，會逐漸變小，因此D選項正確.

點評定式思維，認為摩擦力的大小是固定不變的，忽略靜摩擦力這一情況.

3定式思維之“兩個粗糙的物體接觸，一定會產生摩擦力”

例3如圖3所示，一個質量為m的物體A在一個傾角為α的斜面上恰好能勻速下滑.現在我們用一個大小為F的力推動物體A，使其在斜面上加速下滑，而斜面保持不動.已知該力與水平方向夾角為θ，重力加速度為g.下列關于斜面體受到地面摩擦力的說法正確的是（） .

A.方向水平向右，大小為mgcosαsinα

B.方向水平向左，大小為mgcosαsinα

C.方向水平向左，大小為Fcosθ

D.大小為0

解析以物體A為研究對象，對其進行受力分析，當物體勻速下滑時，受到重力、支持力和滑動摩擦力三個作用力且支持力和摩擦力的合力跟重力的大小相等，因此，斜面對物體A施加豎直向上的作用力.根據牛頓第三定律，物體A對斜面體的作用力為豎直向下.當施加推力F時，物體A所受到的斜面對其的支持力會增大，因此滑動摩擦力也會增大，但是兩者的合力方向仍為豎直向上，即物體A對斜面體的作用力仍為豎直向下，僅僅是數值變大，因此，斜面體沒有相對地面運動的趨勢，不受到地面的摩擦力，選項D正確.

點評思維定式，認為物體和粗糙的地面接觸，必然會產生摩擦力.產生該定式思維的原因是學生在做過的摩擦力練習中，經常會出現物體在粗糙地面滑動的類型，此時物體均受到了地面對其施加的摩擦力.另一個思維定式是對系統運用“整體法”，木塊疊加的常用方法，但忽略了該系統中的兩個物塊運動狀態不一致.

4定式思維之“彈力方向一定沿著桿”

例4如圖4所示，在一個水平面上有一輛小車，小車上有一個支架，該支架由一個斜桿和一個豎直桿組成，兩桿之間的角度為θ.斜桿的下端固定著一個質量為m的小球，重力加速度為g.現在，小車以a的加速度向右做勻加速直線運動.關于桿對小球的彈力，以下說法正確的是（） .

A.桿對小球的彈力一定豎直向上

B.桿對小球的彈力一定沿桿向上

C.桿對小球的彈力大小為mg

D.桿對小球的彈力大小為F＝（mg）2＋（ma）2

解析對小球受力分析如圖5，由圖可知，當a大小變化時，桿上的彈力與豎直方向夾角變化，方向不一定沿桿，但一定是斜向上，且F>mg，故選項A、B、C錯誤；由幾何關系可知，F＝（mg）2＋（ma）2，選項D正確.

點評思維定式，認為彈力方向一定沿著桿，忽略其他可能情形.

5定式思維之“恒力”

例5在一個粗糙的水平面上，一個質量為2 kg的物體在水平恒定拉力的影響下以一定的初速度做勻速運動.然而，當物體運動一段時間后，拉力開始逐漸減小，當拉力減小到零時，物體剛好停止.已知重力加速度為g＝10 m/s2，圖6展示了拉力隨物體位移的變化.以下說法錯誤的是（） .

A.物體與水平面間的動摩擦因數為0.35

B.減速運動的時間約為1.7 s

C.減速過程中拉力對物體所做的功約為13 J

D.勻速運動時的速度約為6 m/s

解析物體做勻速運動時，受力平衡，則f=F=7 N，所以μ=fFN=72×10=0.35，故A正確；由于不知道具體的運動情況，無法求出減速運動的時間，故B錯誤；4 m后物體做減速運動，圖象與坐標軸圍成的面積表示拉力做的功，則由圖象中減速過程包括的方格數可知，減速過程拉力做功等于：WF=13×1 J=13 J，故C正確；減速過程滑動摩擦力做的功Wf=-μmgx=-7×（11-4） J=-49 J，所以合外力做的功為W合=-49 J+13 J=-36 J，根據動能定理可得W合=0-12mv2.解得v=-2W合m=2×362m/s=6 m/s，故D正確.此題要求選擇不正確的選項，故選B.

點評思維定式，以恒力去處理整個解題的過程，導致解題陷入僵局.

6結束語

為了避免定式思維對高中物理解題的影響，在教學過程中，教師要鼓勵學生多角度思考問題，嘗試不同的解題方法，培養學生的開放思維，引導學生跳出固定的思維模式.同時，也要注重引導學生深刻理解物理問題背后的原理和規律，從而提高解題的能力和水平.

參考文獻：［1］

許新洲.如何走出高中物理解題定勢思維困境[J].數理化解題研究，2021（24）：72-73.

[2]倪瑛.高中物理解題中“定勢思維”形成的原因和危害[J].高中數理化，2019（02）：38-39.

［責任編輯：李璟］