基于試題歸類的高中物理科學思維方法研究

蔣禮波

摘 要：本文在試題歸類的基礎上，通過對正向思維、逆向思維;整體法、隔離法;類比與等效等各種不同類型的方法，展開對高中生的物理學科思維能力的有效培養。這樣不僅可以在實踐學習中逐漸養成學生們良好的思維模式，而且還可以提高高中物理試題教學的整體質量和效率，為高中生的物理學習成績提升提供保證。

關鍵詞：試題歸類;高中物理;科學思維;思維方法

眾所周知，物理學科一直以來都是高中階段非常重要的學科，對學生們的學習成績將會產生直接性的影響。由于物理知識點過于復雜，同時還具有抽象性特征，學生們在學習以及記憶等方面很容易就會出現嚴重偏差，導致學習成績很難在實踐中得到有效提升。游戲是在當前新課程標準不斷改革的背景下，素質教育理念全面落實，對整個教育教學事業提出的要求越來越高，傳統的教學理念以及教學方式已經無法滿足實際要求。因此，必須要在新時期背景下實現教育教學體制的改革、創新，以滿足新時期背景下學生們在日常學習以及物理習題解答時的個性化要求。

一、試題歸類下通過正向思維、逆向思維實現對高中生物理學科思維的培養

眾所周知，在素質教育理念的影響下，傳統的教育教學方式必須要進行適當的改進、優化，才能夠滿足新時期背景下教育教學體制在改革創新發展中的個性化要求。正向思維其實主要是指“循規蹈矩”，也就是從問題的開始一直到結束，整個過程全部都是直接按照物理的演變過程、基本流程等這種正常的發展，對各種不同類型的試題進行思考和分析。逆向思維則與之相反，就是對常規性的研究進行反過來的思考[1]。部分物理習題在分析和解答時，如果利用正向思維無法解決，或者是整個解題過程相對比較復雜，那么可以直接利用逆向思維進行分析，可以從中得出良好的解題效果。

比如：高中物理試題當中明確提出一顆子彈通常情況下會以700m/s的速度，將同樣、并排放置的三塊木板進行穿透，緊接著子彈的速度下降成為零，如圖1所示。根據已知條件，子彈在三塊木板當中的運動，相互之間的時間比為多少。

在對該習題進行解答和分析時，通常情況下如果是直接按照正向的思維進行分析，將勻速減速直線運動作為基礎，這種解題方法在應用時，相對比較復雜。這種情況下，可以與實際情況的不同，與運動自身的可逆性進行結合，其自身在倒過來之后，子彈的運動可以被看作是初速度在0的基礎上實現勻速加速的直線運動。這種情況下，該問題就會簡單很多，也就在實踐中初期的速度是0，那么此時勻速加速直線運動在具體開展中，主要是直接通過連續性的相等位時間比，對其進行最終答案的求解。

在這一前提條件下，可以得出t3： t2： t1=1：（-1）：（-）。最終的結果就是t1： t2： t3=（-）：（-1）：1。通過對該習題進行解答和分析，不難看出物理學當中的可逆性過程當中，包含運動形式自身可逆性特征，在時間的反演、光路等方面都可以體現出一定的可逆性特征。這種問題在提出以及具體解答時，要想通過正向思維進行解答相對比較困難，反向思維的應用則更加簡單。

二、試題歸類下通過整體法、隔離法實現對高中生物理學科思維的培養

隔離思維一直以來都是物理習題解答中比較常見的一種解題方法，同時也是培養學生們物理思維的重要措施。對隔離法進行科學合理的引進和利用，不僅有利于從中得出與題目相關的物理量，而且還可以從中得出與整體相關的物理量。在這一基礎上，通過整體思維方法的合理應用，可以結合現實要求，對題目當中的整體觀念進行科學合理的規劃，同時還可以實現對系統性的分析[2]。在這一基礎上，可以對隔離思維、整體思維相互之間的關系進行重點分析，這樣不僅有利于從中找出更加便利的解題方式，而且還可以提高學生的物理綜合素養。

三、試題歸類下通過類比與等效法實現對高中生物理學科思維的培養

高中物理學科在日常教學活動的具體開展中，由于物理知識本身具一定的抽象性、復雜性特征，所以學生們在日常學習時相對比較吃力，整體學習質量并不是很高。這種情況下，要想從根本上保證學生們的綜合素質和專業能力可以得到有效的培養，就必須要在日常教學活動開展中，引導學生們養成良好的物理學科思維。其中，等效思維在某種程度上可以被看作是試題歸類背景下，實現學生們物理學科思維有效培養的重要渠道和措施。等效思維模式主要是指在實踐中，處于相同效果的狀態下可以直接將實際、陌生或者是一些具有復雜性特征的問題直接轉變成為一種理想、簡單方式展開深入研究，進而實現對學生們物理學科思維的有效培養[3]。這種方法在實際應用中，不僅可以對學生們的思維意識起到良好的啟發作用，而且還可以幫助學生們不斷擴大其自身的視野。比如在力學當中，合力一直以來都可以被看作是分力的一種等效替代方式。除此之外，在運動學當中的合運動，則是分運動的等效替代方式，同時還可以實現電路的等效、質量等效等。

比如，根據圖2當中的內容可以看出，該裝置是指在豎直的平面范圍內，其自身可以放置在相對比較光滑、絕緣的目前軌道當中，在這一基礎上，其自身處于水平向右的勻強電場當中。此時，與圖中的內容進行結合分析時，發現其中帶電負荷的小球直接從高h對應的A處，逐漸從靜止的狀態開始呈現出不斷下滑的趨勢，沿著軌道ABC進行勻速運動，同時在這一基礎上，提前進入到對應的圓環內，實現圓周運動[4]。在現有已知條件背景下，小球所承受的電場力是小球自身重力的，與此同時，圓環的半徑為R，斜面的傾角是θ=60°，=2R。在現有的這些條件下，學生們需要求解出如果小球在圓環內，實現相對比較完整的圓周運動，那么對應的h為多少。

在針對該習題進行解答和分析時，教師可以對學生們給予一定的引導，比如可以引導學生們將重力場與電場進行疊加處理和分析，這種情況下可以重新構建出一個相對比較等效的重力場來實現問題的客觀分析和解答。小球在新場當中，由于受到恒定力F、之軌道對小球彈力FN的影響和作用，如圖3所示。根據圖中所呈現出的結果，發現在新的重力場當中，小球通常情況下在D點的時候，其自身可以與重力在最高點時的情境之間具有一定的相似之處。由此可以看出，在針對該問題進行分析和解答時，通過等效方法的合理應用，可以實現快速、有效的解答。

在具體解題中，由于小球在其中所承受的重力、電場力都是恒力，所以可以直接將這兩種力等效成為一個新的力F。根據圖3當中的內容可以得出，F=1.25mg，在具體方向方面，與豎直方向之間呈現出37°角。由此可以看出，小球是否可以實現圓周運動，其對應的臨界點為D點，在此時，如果設置小球剛好可以直接通過D點，那么在到達D點時的小球與圓環之間的彈力正好是O。

根據圓周運動相關知識點，可以得出F=m，也就是1.25mg=。緊接著在這一基礎上，根據動能定理可以得出mg（h-R-Rcos37°）-mg×（hcotθ+2R+Rsin37°）=，將這兩個公式進行結合分析之后，可以最終得出h=7.7R。

由此可以看出，對這種類型的問題進行解答和分析時，如果習題中涉及到的內容已經學習過的某些問題之間具有一定的相似之處，那么可以直接利用等效、類比等方法進行客觀的分析和解答。通過等效方法在習題解答中的合理應用，可以從中得出等效重力場，同時還可以保證結果的準確性、合理性。緊接著可以對其進行對比分析，將其與正常的重力場進行對比，這樣可以得出最終的圓周運動規律。

四、試題歸類下通過圖像與圖解法實現對高中生物理學科思維的培養

圖像思維的培養其實主要是通過圖像自身呈現出的物理意義對各種不同類型的問題進行分析，這種思維方法在提出以及具體應用時，對學生們的思維養成具有非常重要的影響和作用。比如運動學當中涉及到的振動、波等相關問題，同時還會涉及到熱學當中有關氣體連續性不斷變化等相關問題。這些問題在解答時，都可以通過圖像的合理利用來進行解答和處理，圖像方法在應用時，不僅具有直觀性的特征，而且整個解題過程相對比較簡單。

比如在例題的解答當中，一顆速度相對比較大的子彈，以水平的方式直接將原本處于靜止光滑平面上的模板進行擊穿時，如果木塊對于子彈的阻力呈現出恒定的狀態，那么子彈在進入到整個木塊當中的時候，其自身入射速度有所增加時，以下幾種說法哪一種是正確的。

A：木塊從中獲得的動能逐漸變大

B：子彈損失的動能逐漸變大

C：子彈在穿過木塊時的時間逐漸變短

D：木塊在子彈擊穿之后，其整個擊穿過程的位移逐漸變下

在針對該問題進行分析和解答時，由于子彈在進入木塊之后，子彈與木塊相互之間的作用力，就會直接影響到子彈速度。此時，子彈會呈現出逐漸減速的狀態，而木塊則是以加速的狀態運動，兩者之間的作用力處于恒定不變的狀態。此時，子彈與木塊相互之間都是以勻速變速直線運動的方式進行運動，子彈在木塊當中的運動如果是直接按照一般的勻速變速直線運動方式進行處理和分析，那么學生們需要通過數學計算的運算量非常大。同時這種傳統方式很難從結論的表達式當中對需要求解的物理量進行客觀合理的判斷，同時也無法對其中的運算量進行客觀分析。這種情況下，可以直接通過圖像方法的利用來實現習題的解答，對v-t圖像進行合理利用，這樣不僅可以從中清楚的看到子彈在擊穿木塊時的時間、位移，而且還可以對整個運算過程進行簡化處理，保證解答的整個過程快速、方便、合理以及準確。需要注意的一點就是，v-t圖像當中，圖線與時間坐標軸相互之間組合而成的圖形，其自身的面積應當與時間范圍內的位移進行結合，同時每次子彈在擊穿木塊時，要保證木塊位移的相同性，其位移直接等同于木塊自身的厚度。

結語

試題歸類基礎上可以實現高中物理科學思維的養成，這樣不僅能夠從根本上保證學生們逐漸養成良好的學科思維方式，而且還可以最大限度保證高中物理教育教學質量的有效提升。

參考文獻

[1]許冬保.基于能力要求及學科核心素養的試題分析——2019年高考電磁感應試題中“雙棒”問題的分析與教學策略[J].中學物理教學參考 2019 48（23）：58-63.

[2]尹慶豐.“情境化試題”對高中物理教學的啟示[J].物理教師 2019 40（09）：31-35.

[3]楊清源.基于核心素養的高三復習課的教學設計與分析——記“物理中的類比”課例的思考與設計[J].物理教學探討 2019 37（02）：32-36.

[4]鄭行軍、肖巧玲.耦合物理信息渠道 ?踐行習題設計與評價體系——信息技術條件下的物理習題重構策略思考[J].中國考試 2018（07）：66-71-78.