巧用思維流程圖梳理物理解題思路*
——以第32屆全國中學生物理競賽預賽模擬試卷三第10題為例

張楓苑

(新疆生產建設兵團第二中學 新疆 烏魯木齊 830002)

學生在步入高中生活之后，普遍反映高中的物理學科與初中的物理學科有很大的差別，學生認為高中物理的計算題綜合性強，對思維要求高，常常無法找準切入點，很難梳理出完整思路．

思維流程圖源于計算機語言中的流程圖，即用簡單的字母或文字符號表示的推理思路、步驟、因果聯系最后得出結果的思維過程示意圖．學生的推理思維能力還沒有完全建立起來，在較復雜物理問題面前束手無策，而思維流程圖采用“一因一果”的漸進式推理，適合學生思維特點，能夠幫助學生逐步形成線性的物理思維方法，從而提高學習效率．本文旨在探究將思維流程圖應用于高中物理解題中的效果，下面以一道競賽題為例展開論述，供讀者參考．

圖1 例題圖

標準答案：

以整個屋架為對象，列各外力對支點8的力矩平衡方程，有

又由整個屋架的受力平衡關系應有

所以

且N8的方向豎直向上．

假設將絞接點5，6，7，9這部分從整個屋架中隔離出來，則這部分受到桿15，桿47，桿36的作用力，這幾個作用力均沿與桿15平行的方向，設其以一個力T表示，則這個力T也必與桿15方向平行．此外，這部分還受到桿25的作用，設其為T25，顯然T25的方向應沿水平方向；這部分還受到支持力N9的作用．這樣，這部分就等效為受T，T25和N93個力的作用而平衡．

則表示此三力的矢量構成一個封閉三角形，由前述此三力的方向關系可以確定，這一三角形只能是如圖2所示的三角形，由此三角形可見

圖2 標準答案隔離絞接點5，6，7，9受力分析的三角形

桿25對點5的作用力方向水平向左，可見桿25中的內力為張力．

又假設取絞接點8為研究對象，它受到支持力N8和桿82對它的作用力T82和桿81對它的作用力T81，由于此三力平衡，則N8與T82的合力必沿桿81的方向，可見應有

T82=N8=P

且T82的方向應水平向右，即桿82的內力為張力．

綜合上述可得點2的受力如圖3所示

圖3 標準答案絞接點2受力分析圖

由圖知

得

最后以點4為研究對象，它受到與之相連的3根桿的3個力的作用．此三力應互相平衡．現以T42，T47，T43表示這3個力，由于T42的方向是確定的(桿42的內力為張力，則T42必沿由點4指向點2的方向)，而T47，T43又只能沿對應桿的方向，則此三力只可能取如圖4所示的方向．

圖4 標準答案絞接點4受力分析圖

由點4在水平方向的受力平衡，應有

T42cos45°=T47cos45°

所以

T47=T42

由點4在豎直方向的平衡，應有

T43=T42sin45°+T47sin45°=P

即桿43中的內力為張力，大小為P．

思維流程圖：

思維流程圖如圖5所示.

圖5 例題思維流程圖

解：對屋架整體受力分析得

(1)

對屋架以支點8力矩平衡∑M順=∑M逆得

(2)

聯立式(1)、(2)解得

將標準答案敘述方式和思維流程圖解析方式進行對比分析，可發現思維流程圖的方法更加契合學生在讀完題目以后的思想活動．標準答案的敘述方式是書寫者腦海中已經有了完整的思路以后，從思路落腳的第一步開始書寫，比如標準答案在受力平衡與力矩平衡之后直接對鉸接點5，6，7，9整體受力分析，這對學生理解的要求非常高，學生往往無法直接看出對5，6，7，9整體受力分析的原因．學生在讀完題目思考過后更需要的是如何根據所要求的未知量以及題目已給的設定情境去一步一步分析和推理得出思路，在這一方面思維流程圖更加適合學生的心理活動，更能滿足學生的需求．根據思維流程圖逐步分析結果如圖6所示.

圖6 例題思維流程實施圖

評注：探究思維流程圖對于高中物理解題中應用的初步結果顯示出思維流程圖對于學生具有一定的積極作用，可幫助學生根據嚴謹的因果推理一步一步梳理出思路，利用流程圖線性展示的特點使得思路更加直觀和具體，不再抽象，降低了題目對思維的要求和難度，提高了做題效率．

總而言之，物理解題不能僅憑經驗解題，高中物理習題的題目相對初中更加復雜與綜合，如果缺乏行之有效的解題思路和方法理論，很難保證學生每次遇到題目都有正確方法去應對．所以我們需要一套有目的性和計劃性、系統性和可重復性的解題方法、解題思路．思維流程圖作為一種由已知求未知，一步步按部就班的推導，不依靠巧妙特殊方法的推導思路方式，相對于目前總結的模型套路更具有普適性，尤其是當學生對于模型套路解題方法掌握不佳，或題目較為復雜摸不清套路時，思維流程圖能讓思路更加直觀清晰．建議可在講解題目和展示答案時配以思維流程圖為輔助，讓學生的“為什么要這樣做？”“怎么想到要這樣做？”等等疑問越來越少．