分類法在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用

宋建輝

達爾文曾說過：最有價值的知識是關(guān)于方法的知識.物理課程標(biāo)準(zhǔn)也明確指出：“過程與方法”是課程目標(biāo)之一，因此物理教學(xué)不僅傳授基礎(chǔ)知識和基本技能，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法，從而提高學(xué)生的思維能力和獨立解決問題的能力，最終形成科學(xué)的素養(yǎng).

分類法就是一種科學(xué)的思維方法，指的是解決某一問題時，由于存在不確定因素，難以統(tǒng)一解答，這時需要將可能出現(xiàn)的各種情況進行分類，然后逐一進行分析討論，最后再對討論到的各種情況的結(jié)果進行歸納整理，以得出問題的完整答案，即“化整為零，逐一擊破，再積零為整”.分類法既是一種重要的邏輯方法，同時又是一種重要的解題策略.本文就分類法在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用，談?wù)劰P者的認(rèn)識和看法.

1 在知識的形成過程中，領(lǐng)略分類法的魅力

分類法并不直接由物理知識、內(nèi)容所表達，而是往往隱藏在知識之中，并支配著知識的獲取及應(yīng)用，因此在物理教學(xué)過程中，教師應(yīng)充分挖掘教材中的方法論因素，讓學(xué)生領(lǐng)會方法的內(nèi)涵，領(lǐng)略方法的魅力.

例如，蘇科版八下教材第九章力與運動，教材在探究力與運動的關(guān)系這一復(fù)雜問題時，分三個小問題加以討論：（1）物體在平衡力作用下怎樣運動？（2）物體在不受力作用下怎樣運動？（3）物體在非平衡力作用下怎樣運動？通過一系列實驗觀察，數(shù)據(jù)積累，進行整理和歸納，總結(jié)得出：（1）物體受力平衡時，將保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)（即運動狀態(tài)不改變）；（2）物體在沒有受到力作用時，總保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，即牛頓第一定律；（3）物體在非平衡力作用下運動狀態(tài)發(fā)生改變，可以概括得出結(jié)論：力是使物體運動狀態(tài)改變的原因，力不是使物體運動的

原因.

再如，蘇科版九上教材14.4滑動變阻器，如圖1所示，在讓學(xué)生了解其機構(gòu)、各部分的名稱和銘牌上各參數(shù)的意義的基礎(chǔ)上，為了探究其正確的接法，先讓學(xué)生思考討論如下問題：

（1）滑動變阻器共有A、B、C、D四個接線柱，如果只選其中的兩個接入電路，可能有哪幾種接法？

（2）如果將滑動變阻器A、D兩個接線柱接入電路，向左移動滑片，滑動變阻器接入電路的電阻將怎樣改變？電路中的電流將怎樣改變？

學(xué)生討論后得出：滑動變阻器任意兩個接線柱接入電路可能有六種接法①A、D；②A、C；③B、D；④B、C；⑤A、B；⑥C、D.

接下來，學(xué)生設(shè)計實驗、進行實驗后得出：滑動變阻器能改變接入電路的電阻只有四種：①A、D；② A、C；③B、D；④B、C.進一步分析實驗現(xiàn)象得出：①A、D與②A、C等效；③B、D與④B、C等效，最終概括為；滑動變阻器接線柱的正確接法是“一上一下”.

其實，教材中在很多地方都滲透著分類法的思想，這不僅體現(xiàn)人們對分類法思想的重視，讓學(xué)生體驗到分類法伴隨在知識的形成過程中，更重要的是分類法思想能鍛煉學(xué)生邏輯思維的條理性和嚴(yán)密性，增強邏輯思維的能力，提高分析問題和解決問題的能力.

2 在解題過程中，體驗分類法的應(yīng)用

2.1 對物體運動狀態(tài)的分類討論

一般情況下，由于所研究的問題中，運動物體所處的狀態(tài)未知而使問題在求解過程中顯得復(fù)雜，因此盡可能對物體所處運動的狀態(tài)進行充分考慮，然后進行分類討論.

例1 將一物塊輕輕放入盛滿水的溢水杯，物塊靜止后，溢出81 g的水；再將其輕輕放入盛滿酒精的溢水杯中，有72 g的酒精溢出，則該物塊的密度為

多少？

解析 此題屬于浮力中較難的題目.首先根據(jù)阿基米德原理F浮=m排g， 可得 F浮水∶F浮酒=9∶8，求浮力不難，但難度在于確定物塊靜止時在液體中所處的狀態(tài)，而此物塊的狀態(tài)具有不確定性，需分類討論.可能有四種情形：

（1）物塊在水、酒精中均漂浮；

（2）物塊在水、酒精中均沉底（都浸沒在其中）；

（3）物塊在水中沉底，在酒精中漂浮；

（4）物塊在酒精中沉底，在水中漂浮.

現(xiàn)將上述情形逐一分析：

（1）假設(shè)情形1成立，根據(jù)漂浮條件，受到的浮力等于自身重力，且物塊的質(zhì)量不變、重力不變，所以，物塊在水中和酒精中受到的浮力相等，即

F浮水∶F浮酒=1∶1≠9∶8，與題意不符，所以假設(shè)情形1不正確.

（2）假設(shè)情形2成立，則物體浸沒在水中和酒精中，物體排開液體的體積和自身的體積相等，

即V排=V物；又根據(jù)阿基米德原理F浮水=ρ水gV物，F(xiàn)浮酒=ρ酒gV物，得浮力比為F浮水∶F浮酒=5∶4≠9∶8，與題意不符，所以假設(shè)情形2也不正確.

（3）假設(shè)情形3成立，則違背物體的浮沉條件：漂浮ρ液>ρ物，沉底ρ物>ρ液，所以假設(shè)情形3不正確.

（4）因水的密度大于酒精的密度，

所以，由（1）（2）（3）可知，只能是物體在水中漂浮，在酒精中沉底（浸沒），

根據(jù)漂浮條件，物體受到水的浮力F浮水=

ρ物Vg；

根據(jù)阿基米德原理，在酒精中受到的浮力F浮酒=ρ酒gV，所以，

F浮水F浮酒=ρ物Vgρ酒Vg=98

解得：ρ物=ρ酒=98×0.8g/cm3=0.9 g/cm3.

2.2 對物質(zhì)的物理屬性分類討論

有些物理問題，由于物質(zhì)本身屬性變化，會使問題的結(jié)果出現(xiàn)多種可能，因此在解決此類問題時，需要對物理屬性的多種可能進行分類討論，才有利于問題的解決.

例2 現(xiàn)有A、B、C三個輕質(zhì)小球，已知：A帶正電，A和B相互排斥，B和C相互吸引，C和A相互吸引，則C帶電情況的是

A.一定帶正電 B.一定帶負(fù)電

C.可能不帶電 D.無法確定

解析 該題主要涉及A、B、C三小球中任意兩球電荷間相互作用的關(guān)系.由于A帶正電，B、C兩球的電性未知，可能有多種變化，因而需對B、C兩球的電性進行分類討論，具體如下：

B球的電性可能有三種：

（1）若B不帶電，則A、B相互吸引，

（2）若B帶負(fù)電，則A、B相互吸引，

（3）若B帶正電，則A、B相互排斥，

根據(jù)題意，可確定：B帶正電.

接下來，判定C的電性，參照上述方法分析：

（1）若C帶正電，則B、C相互排斥，

（2）若C帶負(fù)電，則B、C相互吸引，

（3）若C不帶電，則B、C相互吸引.

對照已知條件，C可能不帶電、也可能帶負(fù)電，故答案為：C.

2.3 對已知條件分類討論

在某些物理問題中，由于已知條件不夠明確，此時出現(xiàn)需要對已知條件的多種可能進行分類討論，才能對問題進行求解.

例3 已知電源電壓為6 V不變，現(xiàn)有兩個定值電阻R1、R2接入電路中，串聯(lián)在其中的電流表示數(shù)為0.25 A；若R1、R2換另一種方式接入電路中，電流表示數(shù)變?yōu)? A，求R1、R2的阻值分別為多少？

解析 該題主要考查串、并聯(lián)電路中電流、電壓的特點和歐姆定律.解答此類題首先需要確定兩個電阻的連接方式，但在已知條件中并沒有明確表示，致使R1、R2的連接方式有幾種可能：

（1）若R1、R2并聯(lián)，則根據(jù)并聯(lián)電路中電流、電壓的特點和歐姆定律，可得

I=UR1+UR2

（2）若R1、R2串聯(lián)，則根據(jù)串聯(lián)電路中電阻的特點和歐姆定律，可得

I′=UR1+R2

比較上述兩式，可得：I>I′，

由此可得 6VR1+R2=0.25A

6VR1+6VR2=1 A

由上述兩式解得，R1=R2=12Ω.

綜上所述，分類法在探究物理概念和規(guī)律以及解題過程中，應(yīng)用非常廣泛，所以教師在平時的教學(xué)中，要適時滲透物理分類法的思想，引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會分類法的思想精髓，指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用分類法解決物理問題，從而不斷提高學(xué)生的思維能力和科學(xué)素質(zhì).