物理習(xí)題教學(xué)中的思維變通性訓(xùn)練

盡管擺在我們面前的物理習(xí)題浩如煙海，模型花樣翻新，可謂五花八門，但其設(shè)計方法，大都采用變式，即依據(jù)提出的曲型（或理想化）模型交替變更提供材料的形式，設(shè)計新的模型，以顯示其物理本質(zhì)。其目的在于幫助學(xué)生擴(kuò)大視野、加深理解、鞏固知識、增強(qiáng)思維變通性，進(jìn)而促進(jìn)創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展。

學(xué)生在練習(xí)中遇到新模型時感到陌生棘手，找不到解題的突破口，其思維障礙在于不善于把貌離神合的新模型與類似的典型模型進(jìn)行比較，從而無法認(rèn)識和把握新、舊模型物理本質(zhì)上的共性，從而望題興嘆，無處下手。對此，教師應(yīng)當(dāng)通過組織有效的習(xí)題教學(xué)，幫助學(xué)生在形態(tài)各異的模型分析和對比中，抽象出共性，洞察共同的物理本質(zhì)，從而幫助學(xué)生跨越思維障礙，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展，實現(xiàn)由知識到能力的飛躍。

例如：在動量守恒定律的教學(xué)中，課本中的典型模型多是以兩個相互作用的小球為例來展開討論的，但在設(shè)計試題時，卻在不改變系統(tǒng)物理本質(zhì)——動量守恒適用的條件不變的前提下，把球魔術(shù)般地演變?yōu)楦鞣N形狀的物體。

例1.兩輛質(zhì)量相同的小車A、B，它們靜止在光滑的水平面上，一人站在A車上，兩車均靜止，若這個人從A車跳到B車，而后又跳回A車，來回幾次后，人又跳回A車，則此時：

A.A車和人的速率大于B車速率。

B.A車和人的速率小于B車速率。

C.A車和人的速率等于B車速率。

D.在此過程中，兩車和人的總動能守恒。

在這里，習(xí)題所提供的模型與課本提出的典型模型小球相比，已面目全非。但我們?nèi)舭杨}中A車與人視為甲球，把B車視為乙球后，就不難發(fā)現(xiàn)，人在兩車之間盡管來回幾次跳來跳去使人眼花繚亂，這不過是障眼法，借以擾亂你的視線。其物理本質(zhì)是：人從兩車間跳來跳去仍等效于兩球的相互作用，仍未跳出動量守恒定律，照樣適用這一物理本質(zhì)上的共性。一旦明確了這一點，學(xué)生的思維就立即變得開朗流暢，其結(jié)論顯而易見：B正確。

例2.一只小船靜止在湖面上，一個人從小船的一端走到另一端（不計水的阻力），以下說法正確的是：

A.人在船上走時，人對船的沖量小于船對人的沖量，故人走得快船走得慢。

B.人在船上走時，人的質(zhì)量比船小，它們受到的沖量相等，故人走得快船走得慢。

C.當(dāng)人停止時，因為船的慣性大，船將繼續(xù)后退。

D.當(dāng)人停止時，船也停止，因為總動量守恒。

對于此題，同樣地，我們?nèi)钥梢匀撕痛刃閮蓚€彈性球相互作用，它們遵從的物理規(guī)律（動量守恒）仍不變，即二者在相互作用中不斷地傳遞著動量，而系統(tǒng)總動量不變。由此，學(xué)生很快即能得到正確答案：B、D。

可以說，變式的運用幾乎所有中學(xué)物理習(xí)題里都得到體現(xiàn)。如在電磁感應(yīng)教學(xué)中，關(guān)于楞次定律的應(yīng)用習(xí)題，其母式（典型模型）是以條形磁鐵與線圈的相互作用來展示其物理本質(zhì)的。

例3.如圖，閉合金屬圓物從高為h曲面頂端自由滾下，又沿另一曲面滾上，非勻強(qiáng)磁場與環(huán)平面與運動方向均垂直，環(huán)在運動過程中不計阻力，則：

A.環(huán)滾上的高度小于h。

B.環(huán)滾上的高度等于h。

C.運動過程中環(huán)中有感應(yīng)電動勢，無感應(yīng)電流。

D.運動過程中環(huán)內(nèi)有感應(yīng)電流。

上面例題中，我們看不到典型模型中的磁鐵與線圈了，可謂面目全非。但我們把它與典型模型加以比較，對其進(jìn)行去偽（表面形狀）存真（物理本質(zhì)），就不難看出其共同的物理屬性而顯示出其廬山真面目。在例3中圓環(huán)從曲面自由滾下又沿另一曲面滾上的過程中，同樣等效于一條形磁鐵一端靠近或遠(yuǎn)離線圈的情形。根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場總時要阻礙引起感應(yīng)電流的磁場的變化。當(dāng)它滾至最低點時的速度必小于沒有磁場時的速度；而在上升中同樣受到阻礙作用，因而回升高度h′必小于h，故正確答案是A、D。

通過上述例析，我們可以發(fā)現(xiàn)在我們遇到新的模型時，應(yīng)將其與已知的典型模型進(jìn)行對比、分析，從中抽象出它們所具有的共性――物理本質(zhì)，然后選擇反映這種物理本質(zhì)的物理知識進(jìn)行解答。從這種“對比、分析、選擇、解答”過程中去加深學(xué)生對所學(xué)物理知識的進(jìn)一步理解和掌握，從而得到思維變通性的訓(xùn)練，進(jìn)而促進(jìn)創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展。