淺談高中物理思維能力的培養

劉輝蘭

【摘要】 具備較強的思維能力是學好高中物理的關鍵，這就需要教師引導學生培養分析和解決問題的思維能力，讓學生對知識從感性的認識上升到理性的層面。例如，向學生解剖問題的實質，利用類比法等有效方法，能夠加深學生對問題的認識，從而提升學習物理的能力。

【關鍵詞】 高中物理 分析問題 解決問題 思維能力

【中圖分類號】 G633.7 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1992-7711（2014）03-046-02

引言

與初中物理相比，高中物理顯得的內容多，難度大，靈活性強，因此能力要求也高，尤其是分析問題解決問題的思維能力。筆者通過高一物理的教學發現，剛接觸高中物理不久的學生，往往缺乏自主的融會貫通的能力，不會靈活分析和處理問題，不能真正地把握問題實質。這也是由于高中物理能力要求高，而學生又沒能及時培養較強的思維能力而導致的。而有些教師在教學過程中，只是機械盲目地講每一道題，沒有去引導學生思考為什么，即沒有把問題最本質的東西解剖出來。受力分析、功能問題、復合場等問題，情境抽象，難度逐漸增大，幾乎貫穿整個高中物理。如果沒有及時鍛煉分析和解決問題的思維能力，就會覺得物理越來越難學，越來越害怕物理。這就需要教師有意識地引導學生去培養學生的思維能力，促進學生有效地學習高中物理。

一、向學生解剖問題的實質，鍛煉思維

剛接觸高中物理不久的學生，往往不會靈活分析和處理問題，不能真正地把握問題實質，結果對問題理解不透徹。而有些教師沒有引導學生思考為什么，即沒有把問題最本質的東西解剖出來。如例1：

例1：如圖1所示，一很長的、不可伸長的柔軟輕繩跨過光滑定滑輪，繩兩端各系一小球a和b.a球質量為m，靜置于地面；b球質量為3m，用手托住，高度為h，此時輕繩拉緊.從靜止開始釋放b后，a可能達到的最大高度為（ ）。

A. h B. 1.5h C. 2h D. 2.5h

解析：選B. 根據在b落地前，a、b組成的系統機械能守恒，且a、b兩物體速度大小相等，3mgh-mgh=12（m+3m）v2v=gh，可求a可能達到的最大高度為1.5h.

學生不明白，拉力對小球做功，為什么a、b組成的系統機械能守恒，為什么在此不考慮內力做的功？這時要向學生把問題解剖：拉力對a做正功Fs，對b做負功-Fs，則對于系統，正功Fs和負功-Fs剛好抵消，拉力做的總功為零，即這道題中內力不做功。

特定的問題，有必要把問題解剖出來分析，學生就會豁然開朗，還讓學生把握問題的實質，對知識的理解上升到理性的層面。

二、引導學生融會貫通，發散思維

學生還缺乏融會貫通的能力，對知識理解不透徹，生搬硬套，結果導致錯解。如例2：

例2：如圖2所示，木塊靜止在光滑水平桌面上，一子彈以初速度v0平射入木塊的深度為d時，子彈與木塊相對靜止，在子彈入射的過程中，木塊沿桌面移動的距離為L，木塊對子彈的平均阻力為f，那么在這一過程中（ ）。

A.子彈的機械能減少量fL

B.木塊的機械能增加量為fL

C. 子彈和木塊整體損失的機械能為fd

D. 子彈和木塊整體損失的機械能為f（L+d）

解析：選BC.對木塊由動能定理：fL=12Mv2-0可知B對；對子彈由動能定理：-f（L+d）=12mv2-12mv02可知A錯；結合面兩式，可知子彈和木塊整體損失的機械能為fd.

學生可能通過例1，認為系統的內力不做功而導致錯解。有的教師只是這樣跟學生解釋：因為摩擦生熱，會導致機械能損失，內力即摩擦力做功。但學生還是茫然。

這時應該引導學生對比，例1中，因為小球a和b經過的位移大小相等，才導致拉力做的總功為零。但例2中，木塊和子彈的位移不相等，即木塊與子彈有相對位移，對于系統，正功fL和負功-f（L+d）不抵消，功不為零，即例2這道題中不能簡單就就認為內力不做功。

還可以比較例3和例4，讓學生了解，不同的物理情境，卻也有相同的物理模型。

例3：如圖3所示的單擺，擺球質量為m，懸線長為L，將懸線拉至水平然后釋放，球經過最低點時，求：

（1）小球運動到最低點時的速度；

（2）小球在最低點時對繩子的拉力。

例4：如圖4所示，AB是豎直平面內的光滑的四分之一圓弧軌道，半徑為R，一質量為m的小球自A點起由靜止開始沿軌道下滑，求：

（1）小球運動到最低點B時的速度；

（2）小球在最低點B時對軌道的壓力。

三、引導學生靈活應用，活躍思維

思考家狄伯諾說：“你朝一個方向看，看得再努力，也無法看出新方向。”因此，遇到難題時，要具備活躍的思維，從而找到最佳解決辦法。如整體法與隔離法、類比法、圖像法等方法的靈活應用。下面舉幾個例子：

1. 類比法在復合場中的應用

例5：如圖5所示，固定的半圓弧形光滑軌道置于水平方向的勻強電場E和勻強磁場B中，軌道圓弧半徑為R.質量為m的小球（可視為質點）放在軌道上的C點恰好處于靜止，圓弧半徑OC與水平直徑AD的夾角為。將小球從A點由靜止釋放，小球在圓弧軌道上運動時，對軌道的最大壓力的大小是多少？

該題可以按照用等效的思想來分析，將小球所處的電場和重力場等效為復合場M，類比在重力場中的物理模型。

如果硬生生地告訴學生解題過程，學生往往接受不了，但通過類比重力場，學生就會豁然開朗，同時還讓學生提高靈活應用類比法的能力，活躍思維能力。

2. 整體法與隔離法的廣泛應用

學生習慣性地對獨立的個體分析問題，而有些問題中的包含多個物體，變得非常復雜，但如果能夠靈活地應用整體法與隔離法，問題就變得很簡單。如例6：

例6：如圖6所示，有兩個帶有等量異種電荷的小球，用絕緣細線相連后懸起，并置于水平方向勻強電場中.當兩小球都處于平衡時其可能位置是（ ）。

3. 簡單快捷的圖像法

圖像法的特點之一是使物理過程或問題一目了然，物理必修一速度這一節中關于平均速度的問題：

例7：甲乙兩物體從同一地點同時沿一直線運動，甲物體前一半時間內平均速度為v1，后一半時間平均速度為v2，乙物體前一半位移的平均速度為v1，后一半位移的平均速度為v2，（v1不等于v2）甲乙誰會先到達目的地？

這題計算相對冗長，這時圖象就顯示出了其優勢，根據問題給出的條件和v-t圖象（如圖7所示），由于甲乙的位移相等，從而在同一坐標下比較兩者的v-t圖象可以判斷出甲乙運動時間的長短。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 張大均：《教與學的策略》，北京：人民教育出版社2003年.

[2] 劉力：《新課程理念下的物理教學論》，北京：科學出版社2006年.