梳理物理綜合題中隱性物理現(xiàn)象思維方法例談

（安徽省南陵縣新建初級中學(xué) 安徽南陵 242400）

全面認(rèn)識試題中物理現(xiàn)象是有效解答試題基礎(chǔ)，但初中物理綜合性試題中，有些物理現(xiàn)象具有隱蔽性，不易被學(xué)生觀察，成為學(xué)生解題難點(diǎn)所在，因此，梳理出試題中隱性物理現(xiàn)象成為突破解題難點(diǎn)的關(guān)鍵，本文列舉幾例，暢談物理思維方法在梳理試題隱性物理現(xiàn)象中的有效應(yīng)用，對例題中學(xué)生答題難點(diǎn)和梳理該題隱性物理現(xiàn)象的具體思維過程作簡要分析，并從物理思維角度給出該題參考解答。

一、應(yīng)用因果思維方法梳理出綜合題中隱性物理現(xiàn)象

在物理世界里，因果聯(lián)系是先行物理現(xiàn)象引起后續(xù)物理現(xiàn)象的一種必然聯(lián)系，它是普遍客觀存在的，一個(gè)物理現(xiàn)象發(fā)生，必然有另一個(gè)物理現(xiàn)象存在，應(yīng)用因果思維方法，根據(jù)試題中一個(gè)物理現(xiàn)象梳理出對應(yīng)的另一個(gè)隱性物理現(xiàn)象，使學(xué)生對試題中所包含的物理現(xiàn)象作全面了解，清楚認(rèn)識試題中物理事件的發(fā)生過程。

例1：如圖1所示，簡析浸沒杯底塑料塊在上升到水面過程中能量轉(zhuǎn)移情況。

學(xué)生解題的難點(diǎn)：

本題中，學(xué)生不易觀察出水的重心位置下移的現(xiàn)象，對水的機(jī)械能減少原因不能明確理解，因此對機(jī)械能轉(zhuǎn)移的過程解釋不清楚。

應(yīng)用因果思維方法解題思維分析：

本題中兩個(gè)物理現(xiàn)象，一個(gè)是塑料塊在液體中上浮，塑料塊位置在升高，這個(gè)現(xiàn)象比較直觀，學(xué)生易觀察，另一個(gè)現(xiàn)象是杯中水的重心在降低，這個(gè)現(xiàn)象不具有直觀性，不易被學(xué)生直接觀察，可應(yīng)用因果思維方法把它梳理出來，即“塑料塊位置升高現(xiàn)象”必然導(dǎo)致“上層水位置下移現(xiàn)象”發(fā)生，即杯中水的重心在下降，機(jī)械能在減少，進(jìn)而對試題中能量轉(zhuǎn)移的過程有了清楚認(rèn)識。

參考解答：塑料塊位置升高時(shí)，導(dǎo)致上層水位置下移，杯中水的重心在下降，水的機(jī)械能減少，減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)移到塑料塊上，塑料塊的機(jī)械能增加。

二、應(yīng)用逆向思維方法梳理試題中隱性物理現(xiàn)象

物理概念是建立在物理事實(shí)基礎(chǔ)上，反映的是物理現(xiàn)象和過程本質(zhì)屬性的思維形式，每一個(gè)物理概念都對應(yīng)著本質(zhì)物理現(xiàn)象，在物理綜合性習(xí)題中，有些本質(zhì)物理現(xiàn)象與事物主體之間不是直接聯(lián)系，具有較強(qiáng)的隱蔽性，應(yīng)用逆向思維方法，依據(jù)試題中主要物理概念，溯源到概念對應(yīng)的本質(zhì)物理現(xiàn)象，并梳理出與被研究物體之間的聯(lián)系，使研究物體有關(guān)的隱性物理現(xiàn)象得以顯現(xiàn)。

例2：如圖2所示，臺秤上放著裝有適量水的燒杯，彈簧測力計(jì)吊著一金屬塊慢慢放入燒杯中，問彈簧秤和臺秤的示數(shù)大小怎樣變化。

學(xué)生解題的難點(diǎn)：

在正常情況下，由于受到基站和ATS中的ProSe服務(wù)器共同控制，列車之間的D2D通信的資源分配、流程控制、信令交互都能比較順利地進(jìn)行，但是如果通信網(wǎng)絡(luò)或者ATS系統(tǒng)故障，此時(shí)D2D通信可能失去了ProSe服務(wù)器的控制，需要額外措施保障行車安全。在通信網(wǎng)絡(luò)或者ATS系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，出于安全考慮，處于故障區(qū)域中的列車應(yīng)啟動(dòng)應(yīng)急措施，減速或者制動(dòng)停車并切換為CM(超速防護(hù)下的人工駕駛模式)或者RM(限制人工駕駛模式)受人工控制。考慮到出現(xiàn)的故障可能是局部故障，為了兼顧全線的運(yùn)行，同時(shí)還要兼顧故障時(shí)列車與現(xiàn)場的反應(yīng)時(shí)間、運(yùn)營效率以及運(yùn)行安全，引入列車自組織列車識別與D2D通信方式。

本題中，金屬塊與臺秤不直接接觸，金屬塊對臺秤施加力的作用現(xiàn)象具有隱蔽性，進(jìn)行臺秤受力分析時(shí)，學(xué)生通常只看到水和容器由于自重對臺秤施加了力，金屬塊對臺秤發(fā)生力的作用現(xiàn)象被忽視，對臺秤示數(shù)的變化情況也就無法說明。

應(yīng)用逆向思維方法解題的思維分析：

本題從金屬塊所受浮力出發(fā)，溯源到浮力是“水向上托” 的本質(zhì)物理現(xiàn)象，就會(huì)發(fā)現(xiàn)金屬塊與水之間有相互作用的關(guān)系，金屬塊對水施加了向下的作用力，這個(gè)作用力通過水和容器專遞給臺秤，厘出“金屬塊對臺秤施加了作用力”的隱性物理現(xiàn)象，進(jìn)而總結(jié)臺秤示數(shù)大小的變化規(guī)律。

參考解答：

金屬塊在水中下降時(shí)，與水發(fā)生相互作用，對水施加了向下的作用力，這個(gè)作用力通過水和容器專遞給臺秤，臺秤受到燒杯、水、金屬塊三個(gè)物體施加力的作用，由于燒杯和水的自重不變，即在金屬塊沒有完全浸沒水中前，金屬塊慢慢放入燒杯過程中，金屬塊受到的浮力在增加，彈簧秤示數(shù)在變小，臺秤的示數(shù)在變大，當(dāng)金屬塊完全浸沒水中后，金屬塊受到的浮力大小不變，這時(shí)，彈簧秤和臺秤的示數(shù)大小都不發(fā)生變化。

三、利用物理建模思維方法梳理試題中有特例關(guān)系的隱性物理現(xiàn)象

物理模型具有以實(shí)物或圖片形式直觀表達(dá)認(rèn)識對象的特征，物理建模就是根據(jù)問題所提供的各種信息， 以抽象分析和形象想象為基本手段， 對事物或過程進(jìn)行直觀處理，最終使物理規(guī)律得以顯露。在有些物理綜合性習(xí)題中，各事物物理現(xiàn)象之間聯(lián)系只具有普遍性，事物之間沒有等量關(guān)系的特例現(xiàn)象，但用物理建模方法，將有聯(lián)系的物理現(xiàn)象建構(gòu)成客觀物體模型，在保留原型物理現(xiàn)象本質(zhì)特征基礎(chǔ)上，從中梳理出模型之間有等量關(guān)系的隱性物理現(xiàn)象，給解題提供新的思路。

例3：大飛機(jī)為了減重，使用了大量新型合金材料。飛機(jī)一個(gè)合金部件由甲乙兩種金屬構(gòu)成，已知甲乙兩種金屬按質(zhì)量比2:1混合后的密度與甲乙兩種金屬按體積比3:4混合后的密度相等，則甲乙兩種金屬的密度之比為______ 。

學(xué)生解題的難點(diǎn)：本題中，學(xué)生通常從配比方式的角度去認(rèn)識飛機(jī)零件之間的質(zhì)量和體積關(guān)系，采用合金密度定義的方法來求解兩種金屬密度的比值：

合金1的密度：

合金2的密度：

合金1的密度 = 合金2的密度

解得甲乙合金密度之比：

學(xué)生解答該題的難點(diǎn)是解題過程復(fù)雜，計(jì)算量大，用的時(shí)間多，解題過程易出錯(cuò)，在心理上產(chǎn)生了畏難情緒。

應(yīng)用建模思維方法解題的思維分析：

根據(jù)題意，將兩種配比標(biāo)準(zhǔn)的零件制成實(shí)體，從實(shí)體零件質(zhì)量和體積特點(diǎn)去認(rèn)識兩種標(biāo)準(zhǔn)零件之間的質(zhì)量和體積關(guān)系。因?yàn)椋凑諆煞N配比標(biāo)準(zhǔn)分別制成體積和質(zhì)量都相等的零件，構(gòu)成了零件個(gè)體之間存在密度、體積和質(zhì)量都相等的隱性物理現(xiàn)象，將不同標(biāo)準(zhǔn)配比的零件之間質(zhì)量比和體積比，轉(zhuǎn)換成同種零件內(nèi)部兩種金屬之間質(zhì)量比和體積比，進(jìn)而將根據(jù)“合金密度定義”式求兩種金屬密度比，間化成由“密度定義”式直接求兩種金屬密度比。

參考解答：

將試題中兩種配比的合金做成體積和質(zhì)量都相等的相同零件，即這兩個(gè)零件符合同一個(gè)物體的基本特征：質(zhì)量、體積、密度都相同，即該零件由甲乙兩種金屬組成，其甲乙兩種金屬的質(zhì)量之比為2:1，體積之比為3:4，則甲乙兩種金屬密度之比：

物理思維是有意識的人腦對物理客觀事物本質(zhì)屬性、內(nèi)部規(guī)律及物理事物間相互關(guān)系間接的、概括的和能動(dòng)的反映，除具有一般思維特征外，還具有獨(dú)特的物理研究方法特點(diǎn)，它是是物理學(xué)家研究物理問題的基本方法，也是初中生學(xué)習(xí)物理、解答物理具體問題的科學(xué)方法，將其運(yùn)用到初中物理綜合性習(xí)題解答中，方法巧妙，能夠達(dá)到事半功倍的效果。