基于思維導圖的高中物理動態(tài)問題分析

黃火根

摘? ?要：高中物理動態(tài)問題的分析對學生物理素養(yǎng)的考查效果較好，但實際的教學效果不理想。結合學生由此類問題產生的思維障礙，例舉了5個思維導圖在動態(tài)問題分析中應用的實例，充分體現(xiàn)了思維導圖在實際教學中的優(yōu)越性，提高課堂效果的同時，提升思維品質，形成學科的核心素養(yǎng)。

關鍵詞：動態(tài)問題分析;思維障礙;思維導圖;核心素養(yǎng)

高中物理中的動態(tài)問題由于涉及的物理量多、物理量之間相互關聯(lián)與制約、過程繁多且有多種可能性，所以能很好地培養(yǎng)學生的推理能力及分析綜合能力，也成為高考的高頻考點。但學生在分析此類問題時，往往顧此失彼、表述混亂，導致思維出現(xiàn)障礙，學習效率不高。教師在講解此類問題時，也很難找到讓學生易于接受的呈現(xiàn)方式。結合多年的教學實踐經(jīng)驗，筆者認為，思維導圖以其獨特的特點，能高效地解決這類問題。

1? 思維導圖的涵義

思維導圖[ 1 ]是英國“記憶之父”尼·巴贊開發(fā)出來的一種組織性思維工具，是思維可視化呈現(xiàn)的一種方式，現(xiàn)已發(fā)展為高級思維的認知工具。在學習的過程中，思維導圖能突破思維的靜態(tài)展示，能讓思維的構建過程可視化，大大促進學習者學習效率的提升。

2? 思維導圖在動態(tài)問題分析中的優(yōu)勢

高中物理動態(tài)問題[ 2 ]即指一些物理量的變化而引起其它物理量的連鎖變化，往往伴隨著過程的動態(tài)變化。教師在此類問題的傳統(tǒng)教學中，呈現(xiàn)給學生的過程往往是靜態(tài)的、知識和規(guī)律是孤立的。學生對此類問題的分析也很茫然，不知所措。如果分析此類問題時用思維導圖來輔助教學，可以達到以下顯著的效果。

2.1? 可視性好

思維導圖通常以文字、公式、圖示的方法呈現(xiàn)，可以讓學習者對過程的分析及物理量間的制約關系一目了然，形象直觀。

2.2? 邏輯性強

動態(tài)問題的分析考查很強的邏輯推理能力，而思維導圖的構建過程恰能體現(xiàn)這一推理過程，較好地呈現(xiàn)出物理量及規(guī)律間清晰的邏輯關系。

2.3? 動態(tài)性足

學習者對動態(tài)問題分析的思維障礙就在于對動態(tài)變化過程的理解，而思維導圖則能很好地體現(xiàn)動態(tài)的變化過程，學習者順著動態(tài)變化的思維過程較易解決問題。

2.4? 實效性高

傳統(tǒng)的動態(tài)變化問題的分析與展示需要繁多的文字與板書，需要教師過多的語言陳述，學習者接受的效果不佳，而由于思維導圖的簡潔、高效，則省略了過多繁冗的語言描述，促進了教學效率的提高。

3? 例析思維導圖在動態(tài)問題分析中的應用

3.1? 機車啟動類

機車啟動方式常見有兩種：以額定功率啟動、以恒定加速度啟動。其中涉及物理量有速度、加速度、牽引力、發(fā)動機功率，涉及的物理過程有勻加速、勻速、變加速，從教學實踐來看，高一學生分析起來難度較大且表述不清楚。但在老師引導下，嘗試用思維導圖展示動態(tài)分析的過程，效果顯著。導圖如圖1、2所示。

以額定功率啟動：

以恒定加速度啟動：

3.2? 彈簧動態(tài)變化類

例：如圖3所示，將小球從高空落下，下方豎直放置著一個輕彈簧，小球落至a點開始與彈簧接觸，當下落至b點時，彈簧被壓縮到最短?？諝獾淖枇Σ挥嫞瑒t在小球從a點落至b點過程中，下面說法正確的是：

A.小球的速度先增加后減小

B.小球的加速度逐漸增加

此題中，最關鍵的是該過程中小球的速度和加速度變化的動態(tài)分析，難在物理量多、難在過程多、難在動態(tài)變化、難在綜合能力要求高，這無論對學生的聽還是對教師的講都是一種挑戰(zhàn)。在教學實踐中發(fā)現(xiàn)同學似懂非懂，很難有清晰的思路與表述。教學中，如能幫助學生順利掌握此類題目，并能靈活應用，學生的能力將有很大的提升。此時動態(tài)思維導圖則能起到很好的教學輔助作用，讓學生在導圖的進階、動態(tài)中實現(xiàn)思維的提升與飛躍。導圖如圖4所示。

3.3? 洛倫茲力的動態(tài)變化類

例：如圖5左所示，已知磁感應強度大小為B，方向垂直向里。一質量為m、帶電量為+q的小球，由靜止開始沿動摩擦因數(shù)為μ的絕緣桿下滑。試分析小球的運動情況并求出最大速度。

此題是動力學與電磁學的綜合應用題，能力要求較高，很多學生無從入手，更不會順暢地交流與分析。其實找不到各物理量之間關系、思維過程混亂是上述問題形成的重要原因。教師可指導學生合理地運用思維導圖，將靜態(tài)思維動態(tài)化，讓學生形成井然有序的思維過程，達到提升學科核心素養(yǎng)的目的。導圖如圖6所示。

也可把此題變式，如：其它條件不變，加入如圖5右所示的水平向右的電場E，則小球的運動情況及最大速度又如何？老師在前面做好鋪墊，學生也做好了熱身，就可以熟練地用思維導圖來呈現(xiàn)這一動態(tài)變化的過程。

3.4? 平行板電容器動態(tài)變化類

例：研究與平行板電容器電容有關因素的實驗裝置如圖7所示，下列說法正確的是

A.只將電容器b板向上平移，靜電計指針的張角變小

B.只在極板間插入云母介質，靜電計指針的張角變小

常見答案A的講解是：當平行板電容器充電后與電源斷開時，電量Q不變，若b板向上平移，則正對面積S減小，根據(jù)電容器決定式得C減小，再根據(jù)電容的定義式得U增大，又根據(jù)靜電計原理可知張角增大。整個過程都是老師在講，最后黑板上只留下支離破碎的板書，學生跟不上老師的思維變換節(jié)奏，思維能力得不到鍛煉，效果不佳。如能用以下思維導圖展示動態(tài)過程，不僅能提升學生學習的積極性與課堂效率，達到復習的目的，更能提升思維品質。導圖如圖8所示。

3.5? 閉合電路動態(tài)類

例：如圖9所示的電路，A、B、C為三個相同的燈泡，其電阻大于電源內阻，當變阻器的滑動觸頭P向下移動時

A.A燈變亮，B燈變暗

B.電源的總電功率減小

電路中滑動變阻器的阻值變大， 從而影響整個電路中其它物理量的變化。本題的思路是先部分、整體、再部分進行討論，涉及的知識和規(guī)律有：串并聯(lián)電路的電流和電壓關系、部分電路歐姆定律、閉合電路歐姆定律等。學生由于邏輯關系混亂導致思維障礙，甚至有些同學拋棄物理意義，單純記住串反并同的口決來解題，很容易產生錯誤答案，也失去了提升能力的契機。同樣的，動態(tài)思維導圖能將物理量之間的邏輯關系圖式化，讓學生明晰關聯(lián)物理量間的關系，從而順利掌握此類動態(tài)問題，也同時促進學生的推理能力、綜合分析能力的培養(yǎng)。導圖如圖10所示。

當然高中物理還涉及其它的動態(tài)類型：如理想變壓器動態(tài)問題、理想氣體中的動態(tài)變化問題及電磁感應中的動態(tài)分析等，都可以用思維導圖來進行分析與演繹，提高課堂的效率，提升思維品質，進而形成學科的核心素養(yǎng)。

參考文獻：

[1]陳麗.思維導圖在中學物理教學中的應用探究[J].中學物理教學參考，2017（9）：2.

[2]賀怡.高中物理動態(tài)問題分類解析[J].物理教師，2011（10）：15.