高中物理中的思維錯誤及成因

李松霞

對學生學習物理情況的調查中，發現一半學生普遍存在物理成績不理想的現象，這其中有一大部分初中學得挺好，到了高中，要么是同其他學科相比成績偏低甚至偏低幅度較大，呈現學科間的顯著不平衡；要么是物理學科的多次檢測或是成績欠佳，或是有一定下降.對這部分學生的進一步調查，發現他們的學習動機、學習態度、學習表現都比較好，為什么會出現效果與動機的明顯反差呢？這促使我們不得不從學習方法尤其是思維方式、方法上尋找原因.

一、形象思維中的形象淡漠

形象思維在學生的物理學習中起著極為重要的作用.如果學生對特定條件下的物理現象和過程，在頭腦中沒有建立起正確的物理形象，不會利用物理形象進行思維，就難以把文字敘述、數學表達式和現實過程聯系起來，也就難以正確地進行分析、推理、判斷等邏輯思維活動.物理上為了使所研究的問題簡化、形象化，往往將研究對象理想化如：質點、剛體等；將研究過程理想化如：勻速運動、簡諧振動等；還將研究條件理想化如：光滑平面、絕熱容器等.然而，如質點，勻速運動等在實際中都是不存在的，有的同學對此感到迷惑不解.既然不存在，那又何必研究呢？其實這正是物理學研究問題時常用的簡化方法.它的實質是，忽略次要方面，突出主要方面的一種科學的抽象.

二、因果思維條件的制約

事物的因果聯系總受條件制約.對條件的認識是一種較復雜的思維過程，一些思維能力不強的學生難于進行這類思維；對教材不理解或理解不透的學生也無法對一些條件進行分析和選用，從而使得在有條件關系的習題面前一些學生顯得無能為力.如關于功的定義及計算方法，絕大多數學生都能流暢地表達出來，但解答具體問題時，很多學生又往往不自覺地把“在力的方向上” 這一限制條件拋在腦后，從而出現錯誤；又如公式U=Ed中的d，說起來都知道應該是“沿場強方向的位移”，做起題來便又不自覺地隨便代入兩點間的距離了.

三、逆向思維不知反其道而行之

逆向思維是從對立的角度去考慮問題.逆向思維解題的顯著特點就是以未知為起點，運用有關概念、定律、定理找出有關物理量方面的聯系，層層推理，確定解題路線的分析途徑.由于受平時大量的從已知到未知解題方法的思維定勢的影響，加之有的教師沒有注意進行逆向思維的訓練和能力的培養，很多學生不善于甚至不知道運用逆向推理、逆向論證、逆向分析.特別是初中物理，已知量不多，往往用一兩個簡單的公式便能解決問題，到了高中，物理量多了起來，有時一道題里面，字母就達到十個以上，學生一看就蒙.如一半以上的學生總認為拋出去的物體受到重力和拋力共兩個力的作用，其原因除受“拋” 字的干擾外， 更主要的是不善于進行逆向分析或逆向論證，假如拋力存在，這個拋力的施力物體是誰呢？反過來想一想問題就迎刃而解了.再比如判斷有無彈力、判斷有無摩擦力時，假設法都行之有效，可見逆向思維在學習物理中的重要性.

四、比較思維中的操作不當

現行高中物理教材很注重向讀者呈現知識類比的思想，如《靜電場》中“點電荷類似于力學中的質點，也是一種理想化的物理模型”、“由于移動物體時重力做的功……具有確定的重力勢能……同樣地，由于移動電荷時靜電力做的功……這種勢能叫做電勢能”、“在地理課中常用等高線來表示……與此類似，在電場中常用等勢面來表示電勢的高低”、“電容器的電容……這類似于用不同的容器裝水……”、“帶電粒子在勻強電場中的運動，跟重物在重力場中的運動相似……”等等知識類比性陳述都是顯而易見的，而且這些陳述中既有物理學科內的知識類比，也有物理與其他學科或與生活實際的知識類比.

新授課教學中，教師大多會采用類比教學的手段來應對較為抽象的或難度較高的教學內容，如：“彈簧彈力做功和彈性勢能變化”與“分子力做功和分子勢能變化”的類比、“用試探電荷研究電場的強弱”與“用檢驗電流元研究磁場

的強弱”的類比、“人造地球衛星模型”與“原子核式結構模型”的類比、“機械波”與“電磁波（光波）”的類比、“加速度a=

ΔvΔt”與“感應電動勢E=ΔΦΔt”的類比、“安培力F=ILB”與“洛倫茲力f=qvB”的類比、“左手定則→電動機”與“右手定則→發電機”的類比……這些慣常的類比教學實例中既有相似類比也有相反類比，既有原理類比也有方法類比，既有宏觀情境類比也有微觀情境類比.

比較思維是物理學習中最常見的一種思維方式，按理說高中學生應能較好的掌握比較思維的方法進行比較推理、比較分析、比較論證.但實際情況并非如此， 調查表明近一半的學生在比較思維中不善于通過比較來認識事物的本質，有的完全不理解兩種事物的可比性， 有的不理解比較的一般作用在解題中的特殊作用， 不善比較兩種事物的共性和個性，不善于舍同求異或舍異求同.

五、思維定勢導致思維嵌塞

思維定勢在習慣上也被稱作思維上的“慣性”.在物理學習中， 思維定勢還有著相當程度的影響作用.

例如：先入為主的標量概念對矢量概念的建立，就是一個干擾.如講勻速圓周運動的向心加速度時，由于一些同學把加速度理解為速度的量值變化的快慢，而不習慣考慮其方向的變化.所以，一提勻速圓周運動物體的加速度，他們頭腦中，預先就有這樣的圖景：“既然物體作勻速圓周運動，則v2跟v1就應該相等，從那兒來的速度的變化量Δv？ 加速度也就無從談起了”.但其向心加速度公式a=ω2R或a=v2/R，充分說明了向心加速度確有實實在在的量值.這一事實，學生往往感到莫明其妙，思維也就阻塞在此.教學中不妨對“向心加速度”一節這樣處理的：索性一開始就給出其結論a=ω2R或a=v2/R，以建立懸念；接下來復習矢量的概念，并突出其“方向”；然后用矢量的平行四邊形法則，導出由于v2跟v1 “方向”不同而產生的Δv，這樣加速度也就在其中了，接著導出向心加速度公式，最后用實驗驗證.可見，學了向心加速度后，既擴大了矢量和加速度的外延，又使學生對這些概念的內涵有了更深刻的理解.

又如“離心力”對做圓周運動物體或單擺擺球和受力分析，就起干擾作用；生活中積累的錯誤觀點，如：“物體運動需要力來維持”，對牛頓第一定律的理解起干擾作用；“馬拉車前進是由于馬拉車的力大于車拉馬的力”，對牛頓第三定律的學習起干擾作用等.還有學生的直覺經驗（想當然）的思維定勢對理性認識的干擾作用等，在教學中都不容忽視.

以上是學生學習物理中的幾種主要思維錯誤，究其原因主要有：沒有深入理解物理概念的物理意義和概念所反映的物理事物、現象的本質；不能準確區分相近的物理量；忽視或誤解物理規律的適用條件；沒有搞清物理公式中各物理量的含義而亂寫亂套公式；片面分析問題，只見局部不顧整體；憑自己的主觀想象， 缺乏從論證推理得出結論的習慣；死記硬背物理公式和某些結論，對具體問題不會具體分析；不能全面、準確地分析題目描述的全物理過程；不能對題意的分析建立起清晰的物理圖景等等.此外還有物理知識本身抽象程度高，與實際聯系緊密，運用物理知識解決實際問題時靈活多變；教材的編寫比較原則，缺少形象化的說明；缺少訓練學生思路的典型范例；學生還沒有把握住學習物理的科學方法，不善于從多方面去理解物理概念，不善于作比較分類工作，沒有掌握解決實際問題的科學思維方法，不能從分析題中抽象出物理模型--確定遵循的規律——找出已知和未知的聯系——建立方程——探討答案的物理過程等等.endprint