培養(yǎng)良好習慣 提升思維品質

今年是江蘇省普通高中新一輪課程改革的第五年。縱觀五年的高考物理試卷，發(fā)現(xiàn)試卷在強調系統(tǒng)掌握基本知識的基礎上，執(zhí)行了“以能力測試為主導”的命題原則，全面考查學生對基礎知識、基本技能的掌握程度和靈活運用所學知識分析問題、解決問題的能力。高中物理本來就難學，加上課改后物理考題越來越活，學生普遍感到物理問題越來越難解。如何破解教學難題?筆者結合自身的教學實際，從以下幾方面作些分析探討。

一、養(yǎng)成認真讀題的習慣，捕捉啟發(fā)思維的觸發(fā)點

由于受初中物理學習方式的影響，普通高中學生對快速、準確閱讀過程比較復雜、隱性條件比較多的物理題目有些困難。加上初中物理過程簡單，思維深度淺，學生思維“惰性”影響了物理問題解答的正確性。有的教師在講解物理題時，出示題目后，就抑揚頓挫地朗讀，雖然教師的語音傳遞的信息有利于啟發(fā)學生分析問題，但是也助長了學生的“思維惰性” ，容易使學生養(yǎng)成審題依賴老師的習慣。當學生遇到較長的題目或者較復雜的說明時，在心理上就或多或少地產(chǎn)生畏懼感，學生就很難獨自讀通讀懂題目。

鑒于此，筆者在上習題課時，在呈現(xiàn)題目后，就組織學生自己讀題，自己分析。讓學生明白，根據(jù)“句號和分號”的位置，把一個復雜的物理過程分解成幾個簡單的問題。準確找出物理題中的關鍵詞，就可以建立正確的物理模型，就可以讓學生根據(jù)定律、原理解題，比如，平衡、光滑、靜止、緩緩、勻速(勻強、均勻)、恰好、最高(最低、最大、最小)、水平(垂直)等等。

【例1】 如圖所示，在y>0的空間中存在勻強電場，電場沿y軸負方向;在y<0的空間中，存在勻強磁場，磁場方向垂直xy平面(紙面)向外。一電量為q、質量為m的帶正電的運動粒子，經(jīng)過y軸上y=h處的點P1時速率為v0，方向沿x軸正方向;然后，經(jīng)過x軸上x=2h處的 P2點進入磁場，并經(jīng)過y軸上y=-2h處的P3點。不計重力。求

(1)電場強度的大小。

(2)粒子到達P2時速度的大小和方向。

(3)磁感應強度的大小。(2004年全國卷高考題)

解析:題目中的“句號”把題目分成兩個部分，前一部分講的是勻強磁場和勻強電場的性質，后一部分講的是物理過程。在前一部分又有“分號”隔斷成兩句話，前后兩句話說的是以“x軸”為界，場的上下兩部分空間存在性質不同的場。后一部分，也有“分號”分隔成兩句話，前后兩句話分別交代帶點粒子在第一、第四象限中的運動狀況。把握了這兩點，我們就能在圖中畫出正確的粒子運動軌跡。然后，找準題目中的關鍵詞，再運用牛頓運動定律和圓周運動的知識求解，思路十分清晰。

(1)粒子在電場、磁場中運動的軌跡如下圖所示。設粒子從P1到P2的時間為t，電場強度的大小為E，粒子在電場中的加速度為a，由

牛頓第二定律及運動學公式有:

qE = ma……①

v0t = 2h ……②

12at2=h……③

由①、②、③式解得:E=mv202qh……④

(2)粒子到達P2時速度沿x方向的分量仍為v0，以v1表示速度沿y方向分量的大小，v表示速度的大小，θ表示速度和x軸的夾角，則有:v21=2ah……⑤

v=v21+v20…⑥

tanθ=v1v0…⑦

由②、③、⑤式得:v1=v0…⑧

由⑥、⑦、⑧式得: v=2v0 …⑨

θ=45°…⑩

(3)設磁場的磁感應強度為B，在洛侖茲力作用下粒子做勻速圓周運動，由牛頓第二定律:qvB=mv2r……

B11

r是圓周的半徑。此圓周與x軸和y軸的交點分別為P2、P3。因為OP2=OP3，

θ=45°，由幾何關系可知，連線P2P3為圓軌道的直徑，由此可求得

r=2h ……B12

由⑨、B11、B12可得: B=mv0qh ……B13

實踐證明，激發(fā)學生思維的信號源不應僅僅是教師的“語音”信號，題目中的文字符號也是非常重要的。所以，只有在平時重視學生養(yǎng)成自己認真讀題的習慣，善于在字里行間捕捉思維的觸發(fā)點，才能真正啟發(fā)學生獨立思考，提升思維品質。堅持這樣的訓練，學生就能在獨立解決問題過程中(比如考試中)占得心理優(yōu)勢，從容應對一切復雜問題。

二、整體把握復雜的物理過程，提升思維的深刻性

對物理過程的分析，就是培養(yǎng)學生思維的深刻性和敏捷性。學生能夠全面完整地把握物理過程，進行由表及里、由淺入深、去粗取精的分析，其本身就是學生思維能力、分析問題能力、解決問題能力的體現(xiàn)。所以，在教學過程中，抓住關鍵詞，分層分段分解物理過程，建立相應的物理模型，是訓練思維能力和提升思維品質的重要工作。

【例2】 如圖所示，半徑R=0.40m的光滑半圓環(huán)軌道處于豎直平面內，半圓環(huán)與粗糙的水平地面相切于圓環(huán)的端點A。一質量m=0.10kg的小球，以初速度v0=7.0m/s在水平地面上向左做加速度a=3.0m/s2的勻減速直線運動，運動4.0m后，沖上豎直半圓環(huán)，最后小球落在C點。求A、C間的距離(取重力加速度g=10m/s2)。(2005年廣東高考題)

解析:這道題目應該分幾個過程來分析，首先是在水平面上的勻減速直線運動;其次，是豎直平面內的圓周運動，由于這是個半圓，所以是繩的模型，要考慮能否沖到B點，經(jīng)過判斷沖到最高點的速度vB=3m/s>=2m/s;再則，球離開B后做平拋運動，利用平拋運動的知識就能求解AC的水平距離。

這種多過程復雜問題的分析，有必要借助示意圖、表等形式，展示物理情景，增加問題的直觀性。也可以引導學生由此及彼地聯(lián)想，聯(lián)想以前探討過的、與各個過程相對應的簡單的物理問題。讓學生明白，復雜的物理問題，無非是幾個簡單的物理過程的組合。分析一個復雜的物理過程，也無非是把已經(jīng)組合的幾個物理問題分解出來，逐個解決。思維敏捷的學生就能及時地發(fā)現(xiàn)其中的“奧妙”，思維深刻的學生，能夠一眼看穿題目中設置的“陷阱”，在解決問題過程中，做到“滴水不漏”。一句話，教師指導學生進行習題訓練，就是教會學生分解過程、化解問題。

三、 建立合理生動的物理模型，架起形象思維與抽象思維之間的橋梁

高中物理教學對學生思維發(fā)展而言，更注重抽象思維、邏輯思維能力的發(fā)展。物理模型是聯(lián)系形象思維與抽象思維之間的橋梁，是一種理想化的物理形態(tài)。學生善于從紛繁復雜的實際物理過程和物理原型中抽象出物理模型，并以之啟動邏輯思維，是思維深刻性發(fā)展的基礎。學生具備這樣的思維品質，就能抓住問題的主要方面，舍棄次要方面，從具體事物中抽象出物理模型，并對復雜的過程作簡化處理。

在高中物理中，常見的理想對象模型有“質點”、“點電荷”、“單擺”、“理想氣體”、“彈簧振子”、“理想電流表”、“理想電壓表”等;常見理想環(huán)境模型有“光滑面”、“勻強電場”、“勻強磁場”等;常見的理想過程模型有“自由落體運動”、“勻速直線運動”、“簡諧運動”、“彈性碰撞”、“等幅振蕩”、“等溫變化”、“等容變化”、“等壓變化”等;常見的問題模型有“子彈打木塊”、“人船模型”、“雙星模型”、“竿和繩模型”等。如果學生能在審題后建立正確的物理模型，那么題目就可以迎刃而解了。

【例3】 近期《科學》中文版的文章介紹了一種新技術——航天飛纜，航天飛纜是用柔性纜索將兩個物體連接起來在太空飛行的系統(tǒng)。飛纜系統(tǒng)在太空飛行中能為自身提供電能和拖曳力，它還能清理“太空垃圾”等。從1967年至1999年的17次試驗中，飛纜系統(tǒng)試驗已獲得部分成功。該系統(tǒng)的工作原理可用物理學的基本定律來解釋。

如圖為飛纜系統(tǒng)的簡化模型示意圖，圖中兩個物體P、Q的質量分別為mP、mQ，柔性金屬纜索長為l，外有絕緣層，系統(tǒng)在近地軌道做圓周運動，運動過程中Q距地面高為h。設纜索總保持指向地心，P的速度為vP。已知地球半徑為R，地面的重力加速度為g。

(1)飛纜系統(tǒng)在地磁場中運動，地磁場在纜索所在處的磁感應強度大小為B，方向垂直于紙面向外。設纜索中無電流，問纜索P、Q哪端電勢高?此問中可認為纜索各處的速度均近似等于vP，求P、Q兩端的電勢差;

(2)設纜索的電阻為R1，如果纜索兩端物體P、Q通過周圍的電離層放電形成電流，相應的電阻為R2，求纜索所受的安培力;

(3)求纜索對Q的拉力FQ。(2005年北京高考題)

解析:這是一道閱讀信息量較大的高考題，學生要從背景信息中轉化成已經(jīng)學過的物理模型。纜索在地磁場中運動，相當于金屬棒切割磁感線。

建立這樣的物理模型，就不難解決第一問纜索的電動勢:E=Blvp;P、Q兩點電勢差UPQ=Blvp，P點電勢高。

第二問考查的是閉合回路的歐姆定律，在第一問的基礎上考生很容易得到纜索電流 I=ER1+R2=BlvPR1+R2

安培力FA=IlB=B2l2vPR1+R2

第三問建模有點難度。Q是受地球引力和纜索拉力作用下的圓周運動，如果能想到這一點，求解就迎刃而解了。由圓周運動的知識，可以得到Q的速度，并設為vQ，Q受地球引力和纜索拉力FQ作用

GMmQ(R+h)2-FQ=mQv2QR+h

……①

P、Q角速度相等 vPvQ=R+h+lR+h

……②

又 g=GMR2

………③

聯(lián)立①、②、③解得:FQ=mQ[gR2(R+h)2-(R+h)v2P(R+h+l)2]

學生建立起生動的物理模型，就能舉一反三、觸類旁通地思考問題，思維的靈活性可得到有效的訓練。所以，教師在啟發(fā)學生思維的過程中，幫助學生建立合理生動的物理模型，是一件十分必要的工作。這也是物理課堂教學區(qū)別其他學科教學的一個基本特征。

四、 嘗試解決物理問題的各種方法，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力

高考中的獨創(chuàng)性是指學生面對試題所提供的新穎的情境，能夠充分運用自己所學的基礎知識和技能，提出獨到的主意或解決辦法，或是得出比較獨特的結論。獨創(chuàng)性是創(chuàng)造性思維能力的一個重要標示。一個學生如果具有一定的獨創(chuàng)性，則反映了他所掌握知識的全面性、對知識理解的深刻性，且具有較強的遷移能力。在物理題目中，順向思維是占主導地位的，但有些題目如果能逆向思維，那原本復雜的問題就變得簡單化了，如勻減速直線運動逆向，則是勻加速直線運動。

【例4】 將某種長方體材料鋸成A、B、C三個物體，然后再對拼在一起放在光滑水平面上，如圖所示，已知mA=mB=1kg，mc=2kg。現(xiàn)用8N的力F從正面推C，使得A、B、C組成的長方體保持矩形的整體沿力的方向運動。試求運動中B與C間的靜摩擦力的大小和方向。

解析:將A、B、C視為整體，用牛頓第二定律，得整體的加速度為a=F/(mA+mB+mC)=2m/s2，取B為研究對象，它只受到C對它的作用力，其大小為:FCB=mB#8226;a=4N，方向與B、C接觸面成30°，按正交分解方法，不難得B、C間靜摩擦力大小為fBC= FCB sin60°=23N，其方向與FCB 成30°。這里利用了力的合成與分解的可逆性來解題。由于把問題情景倒過來進行思考，求解摩擦力就顯得方便了。

學生的創(chuàng)造力來源于思維的批判性。在教學過程中，教師應注意培養(yǎng)學生質疑的習慣，“這是不是唯一的方法?”、“有沒有更好的方法?”、“有沒有比這更簡單、更有效的方法?”、“有沒有與其他同學不一樣的方法?”等等。積極鼓勵學生在學習過程中“存同求異、標新立異”。善于表達自己的奇思異想的“另類”觀點。

物理教學是藝術，習題教學與訓練同樣也是藝術。忽視了學生良好的解題習慣的養(yǎng)成，實質上就是忽視學生思維品質的優(yōu)化和創(chuàng)造力的發(fā)展。重視解題過程中學生思維品質的發(fā)展，才是新課改價值的真正取向。

參考文獻

[1]江蘇省教育考試院.2009年江蘇省普通高中學業(yè)水平測試(選修科目)說明#8226;物理#8226;化學#8226;生物[M].南京:江蘇教育出版社，2008.12.

[2]湯培榮.如何在解題中構建合理的物理模型[J].臨滄師范高等專科學校學報，2007，16(4):95-97.

[3]秦付平.分析物理過程常用的幾種技巧[J].物理教學，2009，31(16):53-54.

[4]2004～2005年各省市高考物理試卷[Z].

(責任編輯 易志毅)