基于邏輯思維能力培養(yǎng)的高中物理教學(xué)策略探討

摘 要： 物理學(xué)科邏輯思維是在物理學(xué)科教與學(xué)的過程中形成的一種思考物理問題的方式、方法、思路的動態(tài)習(xí)慣。高中物理教學(xué)中，教師要側(cè)重在學(xué)生學(xué)習(xí)、接受、理解、掌握并運(yùn)用物理知識的過程中，創(chuàng)新地培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，進(jìn)而全面提升學(xué)生的物理綜合素養(yǎng)。本文從因果關(guān)系、等效替代關(guān)系、伽利略的邏輯推理等幾個實(shí)例運(yùn)用入手，闡述了邏輯思維在物理問題解答中的培養(yǎng)策略，以期拋磚引玉。

關(guān)鍵詞： 邏輯思維;理解;因果關(guān)系;等效替代;邏輯推理

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)和觀察為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，是觀察實(shí)驗(yàn)和科學(xué)思維相結(jié)合的產(chǎn)物，講究思維理性，邏輯嚴(yán)密。初中物理重在識記和感知，高中物理的知識量大，理論性、系統(tǒng)性和綜合性都有所增強(qiáng)，課程難度加深，重在理解、分析和應(yīng)用。學(xué)生從初中進(jìn)入高中，首先要轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方法，教師在教學(xué)中需要加強(qiáng)對學(xué)生的各種能力的培養(yǎng)，特別是邏輯思維能力的培養(yǎng)。高中物理教學(xué)中，教師要將邏輯思維能力培養(yǎng)貫穿于教學(xué)全過程，潛移默化中讓學(xué)生愿思考、會思考、善思考。下面結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，就高中物理教學(xué)中，學(xué)生邏輯思維能力培養(yǎng)策略談一些粗淺看法，與同仁共勉。

一、 理順因果關(guān)系

（一）速度、加速度、力的關(guān)系

例1? ?下列說法中正確的是 （? ）

A. 物體的加速度不斷變大，速度也不斷越大

B. 物體的速度變化快，加速度大

C. 物體受到的合力跟加速度成正比

D. 物體的合力跟質(zhì)量成正比

在解答時，學(xué)生認(rèn)為A、B、C、D都正確，學(xué)生能記住加速度公式a=Δv/t，背誦牛頓運(yùn)動定律，但在分析中都不能運(yùn)用相關(guān)規(guī)律分析問題，一面對問題就不知道怎么做了，每次做題跟著感覺走——猜！

牛頓第二定律的表述：物體的加速度大小跟它受到的作用力成正比，跟它的質(zhì)量成反比，加速度方向跟作用力的方向相同。從定律可以得出：“力是使物體產(chǎn)生加速度的原因”，加速度是描述速度變化快慢的物理量，“有加速度，物體的速度一定會發(fā)生變化”，在處理F、a、v之間關(guān)系時，強(qiáng)調(diào)因果關(guān)系把握，力F→加速度a→速度變化，通過因果關(guān)系梳理三種物理量的關(guān)系，再反過來看練習(xí)：

A. 加速度決定了速度變化快慢，速度的大小與加速度無直接關(guān)聯(lián);

B. 速度變化的大小Δv=v-v0，與加速度也無直接關(guān)聯(lián);

C. 由牛頓第二定律，物體的加速度與作用力成正比，由力來決定加速度;

D. 物體的質(zhì)量是指物體所含物質(zhì)的多少，與物體的受力無關(guān)。A、B、C、D四個選項(xiàng)似是而非，只有明確物理量之間關(guān)系，方能正確得出結(jié)論。

（二）彈力的理解

例2? ?玩具汽車停在模型橋面上，如圖，下列說法中正確的是 （? ）

A. 橋面受到向下的彈力，是由于橋梁發(fā)生形變而產(chǎn)生的

B. 汽車受到向上的彈力，是由于橋梁發(fā)生形變而產(chǎn)生的

C. 車沒有形變所以橋梁不受彈力

D. 書對斜面的壓力就是書的重力

發(fā)生形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對與它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用，這種力就是彈力。由定義可知，其因果關(guān)系：外力→形變→彈力，接觸且形變是產(chǎn)生彈力的原因，所以應(yīng)該這樣分析：由于車的重力作用而使車與橋同時形變，橋梁形變要恢復(fù)原狀而對與它接觸的車產(chǎn)生向上的彈力，車形變要恢復(fù)原狀而對跟它接觸的橋產(chǎn)生向下的壓力。掌握了其中因果關(guān)系，本道題也就不難判斷了，A、C、D說法都是錯誤的。

物理中像這樣的還有很多，如：兩個相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對運(yùn)動或具有相對運(yùn)動的趨勢時，就會在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢的力，這種力叫摩擦力，接觸面粗糙擠壓且有相對運(yùn)動或具有相對運(yùn)動的趨勢是摩擦力產(chǎn)生的原因。電磁感應(yīng)產(chǎn)生的原因：穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化等等。理順物理量間的因果邏輯關(guān)系，才能在解題中做到“火眼金睛”。

二、 等效替代關(guān)系

（一）力的合成與分解

例3? ?如圖所示，重量為G的小球靜止在光滑斜面上，下列說法正確的是 （? ）

A. F1的大小等于小球?qū)醢宓膲毫Υ笮?/p>

B. F2是物體對斜面的正壓力，大小為 G cosθ

C. G一定比F1、F2都小

D. 物體同時受G、F1、F2、FN1、FN2五個力的作用

合力與分力是等效替代關(guān)系，在本題中，重力G是實(shí)際存在的力，F(xiàn)1、F2是它的兩個分力，它們只是重力產(chǎn)生的兩個效果而不是實(shí)際存在的力，合力與分力滿足平行四邊形定則，分析中要把握時刻“等效”，合力與分力不能共存，明確了合力與分力的關(guān)系，再判斷可知B、C、D都錯。

（二）電路簡化

高中的電路圖一般都比較復(fù)雜，學(xué)生很難清晰地理順其連接方式，在解答中可以作等效電路圖，來簡化電路，理想電流表在電路中相當(dāng)于短路，理想電壓表在電路中相當(dāng)于斷路。

例4? ?如圖所示的電路中，電源電動勢為E，內(nèi)電阻為r，R1是滑動變阻器，R2、R3是兩個定值電阻。閉合開關(guān)S、滑片P向左滑動：電流表示數(shù)變化量的絕對值為ΔI時，電壓表示數(shù)變化量的絕對值為

ΔU。下列說法中正確的是 （? ）

A.? ΔU ΔI =r________

B.? ΔU ΔI =r+R1+R2

C.? ΔU ΔI =R1

D.? ΔU ΔI =r+R2+R3

這道題考查了閉合電路歐姆定律的動態(tài)分析問題，要點(diǎn)是路端電壓與電流的變化關(guān)系：U=E-Ir，可在本題中電壓表測量的不是路端電壓，學(xué)生就不知道怎么分析。如果引入等效法本題就迎刃而解：

等效電路如圖：

r′=r+R2+R3

由閉合電路的歐姆定律：

U1=E-I1r′

U2=E-I2r′

聯(lián)立：U2-U1=（I1-I2）r′，即： ΔU ΔI =r′

通過等效電路，讓復(fù)雜的電路圖簡單化、直觀化，從而進(jìn)行有效的分析和計(jì)算。

三、 伽利略的邏輯推理法

伽利略在自由落體運(yùn)動的研究中，運(yùn)用邏輯推理的方法，先假設(shè)重的物體比輕的物體下落快，重物體下落速度

v1=8，輕物體v2=4，如果重的物體下落快，那么兩塊石頭拴在一起速度會大于8，但在實(shí)際中，大快小慢，快的拉慢的，那么速度會大于4小于8，兩者相互矛盾，從而得出正確結(jié)論：重物與輕物，下落得同樣快。發(fā)現(xiàn)問題，提出假設(shè)，邏輯推理，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出結(jié)論，這是伽利略的研究方法。在日常教學(xué)中也可以應(yīng)用相似的方法來論證。

在講解完全失重現(xiàn)象中，兩接觸的物體間彈力等于0，由牛頓第二定律：mg-FN=ma，a=g，所以FN=0，雖然結(jié)論如此，但學(xué)生還是不能理解，于是想到了伽利略的方法——邏輯推理。兩個本書疊放在一起自由下落：

假設(shè)：兩本書之間有彈力，如圖

推理：由牛頓第二定律，對A有：GA-FA=mAaA，對B有GB+FB=mB，可知：aA<

aB，兩本書由靜止釋放，下落過程應(yīng)是B比A快，那么B、A會分離。

實(shí)驗(yàn)演示：讓兩本書疊放在一起從某高度下落，觀察現(xiàn)象，結(jié)果兩本書并未分離，落到講臺上時間相等。

結(jié)論：假設(shè)錯誤，兩本書之間無彈力作用，通過這種方式，學(xué)生對完全失重的理解更為透徹。

在受力分析中，彈力和摩擦力的分析是難點(diǎn)，在無法直接判斷是否存在的情況下可以采用這種方法進(jìn)行判斷。

例5? ?如圖A、B兩物體疊放在水平桌面上，在F的作用下保持靜止?fàn)顟B(tài)，判斷A、B間是否有摩擦力。

分析： 假設(shè)B對A有摩擦力，對A進(jìn)行受力分析，如圖，如果有摩擦力，A的運(yùn)動狀態(tài)將發(fā)生變化，與題設(shè)中A靜止相矛盾，所以A、B之間無摩擦力。

總之，高中物理內(nèi)容有著大量的邏輯關(guān)系的存在，或在概念與概念之間，或在規(guī)律與規(guī)律之間，本文所列舉的只是滄海一粟。作為教師，要在平時的教學(xué)活動中，注意積累，多多總結(jié)，對邏輯關(guān)系進(jìn)行及時梳理。梳理的過程，就是引導(dǎo)學(xué)生建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)學(xué)生思維能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生善于從題中提取有效信息，進(jìn)行分析，讓學(xué)生的邏輯思維能力、解題能力在分析中得以發(fā)展。“授之以魚，不如授之以漁”，這是教學(xué)的最好境界。

參考文獻(xiàn)：

[1]李斌.例談物理教學(xué)中邏輯關(guān)系的梳理[J].中學(xué)物理，2013（7）.

[2]劉生波.高中物理教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力[J].教學(xué)管理與教育研究，2018（16）.

作者簡介：? 趙金花，湖南省湘西土家族苗族自治州，湖南省湘西州第二民族中學(xué)。