打破思維定勢(shì) 激發(fā)創(chuàng)新思維

所謂定勢(shì)，是指人的心理活動(dòng)的一種準(zhǔn)備狀態(tài)，這種準(zhǔn)備狀態(tài)影響著解決問題的傾向性。定勢(shì)思維是指人用某種固定的思維模式去分析問題和解決問題。這種固定的模式是已知的，事先有所準(zhǔn)備的。表現(xiàn)為思維方面的呆板性、不能夠多角度、整體性看待問題，易被已有的方法、思路等所束縛，不顧及情景的改變，死記套路，往往容易犯錯(cuò)誤。

筆者在教學(xué)中接觸到這樣一道題：

圖1

如圖1所示，一個(gè)質(zhì)量為M的人，站在臺(tái)秤上，手拿一個(gè)質(zhì)量為m，懸線長為r的小球，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，且擺球正好通過圓軌道最高點(diǎn)，求臺(tái)秤示數(shù)的變化范圍。

錯(cuò)解：擺球正好通過圓軌道最高點(diǎn)，所以在最高點(diǎn)時(shí)球的重力充當(dāng)圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，由mg=mv20r得最高點(diǎn)球速度v0=gr，人對(duì)臺(tái)秤的壓力（即臺(tái)秤示數(shù)）最大最小值應(yīng)該出現(xiàn)在小球運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)。

當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，由動(dòng)能定理有：

mg×2r=12mv2-12mv20，

T-mg=mv2r，

N=T+Mg，

由牛頓第三定律可知FN最大＝N ，解得：FN最大＝Mg+6mg。

當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，

此時(shí)繩的拉力T=0，

N=T+Mg，

由牛頓第三定律可知FN最小＝N，解得：FN最小＝Mg。

所以臺(tái)秤示數(shù)的變化范圍為:Mg≤FN≤Mg+6mg。

圖2

錯(cuò)解分析：問題在于臺(tái)秤的最小示數(shù)是不是出現(xiàn)在小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，我們知道當(dāng)小球轉(zhuǎn)到上半個(gè)圓周時(shí)，除了最高點(diǎn)外繩的拉力都不為零，即繩對(duì)人有拉力，這樣人對(duì)臺(tái)秤的壓力就要小于自身的重力Mg，即FN≤Mg。原解錯(cuò)誤的原因在于想當(dāng)然地認(rèn)為，小球通過最高點(diǎn)時(shí)，人對(duì)臺(tái)秤的壓力最小。

正解：設(shè)細(xì)繩與豎直方向成θ時(shí)，球速為v，繩的拉力為T，則

由動(dòng)能定理可得：

mg×(r-rcosθ)=12mv2-12mv20，

T+mgcosθ=mv2r，

N+Tcosθ=Mg，

由牛頓第三定律可知FN=N，

解得：FN=Mg-3mg(cosθ-cos2θ)=Mg-3mg［14-(cosθ-12)2］，



當(dāng)(cosθ-12)2=0，即cosθ=12，θ=60°時(shí)，有：

FN最小＝Mg-34mg。

可見，在小球向上轉(zhuǎn)動(dòng)過程中人對(duì)地面的壓力先變小后變大。

所以臺(tái)秤示數(shù)的變化范圍為: Mg-34mg≤FN≤Mg+6mg。



顯然，造成求解錯(cuò)誤的根本原因是，學(xué)生在平時(shí)練習(xí)中形成了思維的不良定勢(shì)，認(rèn)為是解決豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)問題關(guān)鍵點(diǎn)都在“能否通過最高點(diǎn)”，在錯(cuò)誤的思維引導(dǎo)下不進(jìn)行深入的思考，得到了錯(cuò)誤的答案。

生活中類似的問題還有，比如關(guān)于汽車過拱橋問題，絕大多數(shù)都認(rèn)為“汽車能否安全過橋在于能否通過最高點(diǎn)”，實(shí)際上這是不對(duì)的。中學(xué)生學(xué)習(xí)物理時(shí)，常常不自覺地把自己習(xí)慣了的思維方式運(yùn)用于新的物理情景中去，不善于變換認(rèn)識(shí)問題的角度，因而造成物理問題得不到正確的解決。一旦形成思維定勢(shì)，就會(huì)習(xí)慣地順著定勢(shì)的思維思考問題，不愿也不會(huì)轉(zhuǎn)個(gè)方向、換個(gè)角度想問題，而一旦走出了思維定勢(shì)，也許可以看到許多別樣的人生風(fēng)景，甚至可以創(chuàng)造新的奇跡。因此，從舞劍可以悟到書法之道，從飛鳥可以造出飛機(jī)，從蝙蝠可以聯(lián)想到電波，從蘋果落地可悟出萬有引力……常爬山的應(yīng)該去涉涉水，常跳高的應(yīng)該去打打球，常劃船的應(yīng)該去駕駕車。換個(gè)位置，換個(gè)角度，換個(gè)思路，也許我們面前將是一番新的天地。

(責(zé)任編輯 黃春香）

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