高中物理解題中推理法的應(yīng)用

【摘要】高中物理課堂上，解題教學(xué)是一項(xiàng)重要的教學(xué)內(nèi)容.作為教師，在解題教學(xué)中除了要幫助學(xué)生將題目中所涉及的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行羅列并復(fù)習(xí)，還要注重方法的傳授，使學(xué)生明確不同方法所適用的解題情境和題目類型，這樣他們?cè)诮獯鹞锢黼y題的時(shí)候就可以事半功倍[1].在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，推理法就是一種十分常用且較為適用的解題方法，學(xué)生對(duì)這種方法的接受程度還是比較高的.在掌握推理法之后，學(xué)生可以高效解答多種類型的物理學(xué)難題.

【關(guān)鍵詞】高中物理；解題方法；推理法

1 應(yīng)用歸納推理法，解決生活類問(wèn)題

與初中階段相比，高中物理題目涉及的范圍更加廣闊，其中有很多領(lǐng)域是學(xué)生所不熟悉的.但大多數(shù)內(nèi)容仍然是從學(xué)生的實(shí)際生活延伸和出發(fā)形成的，比如力學(xué)知識(shí)、光學(xué)知識(shí)等都是生活中十分常見(jiàn)的知識(shí)類型.在對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行考查的時(shí)候，出題者為了降低難度通常會(huì)將相應(yīng)的生活場(chǎng)景作為背景，使學(xué)生在熟悉的情境下找到解題方法[2].為了更加精準(zhǔn)和更加高效地對(duì)這類題目進(jìn)行解答，教師在解題教學(xué)中要關(guān)注學(xué)生思維能力的培養(yǎng)，引導(dǎo)他們結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)、通過(guò)類比推理的方法來(lái)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，在深入研究的基礎(chǔ)上找到方法，感受生活與物理的聯(lián)系，在今后的生活中主動(dòng)使用物理學(xué)的眼光來(lái)對(duì)各類現(xiàn)象進(jìn)行審視.

在對(duì)力學(xué)題目進(jìn)行解答的時(shí)候，學(xué)生需要先對(duì)題目中所涉及的運(yùn)動(dòng)對(duì)象進(jìn)行受力分析，找到受力平衡的狀態(tài)，并對(duì)該狀態(tài)下的平衡力進(jìn)行分析，通過(guò)平衡力相等的原則來(lái)進(jìn)行解題.這類題目的解題思路和解題方法都比較固定，通常會(huì)涉及生活化的場(chǎng)景.在解答的時(shí)候，學(xué)生就可以使用類比推理法來(lái)對(duì)題目數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)這一類型題目的解題方法進(jìn)行歸納.

例1 體重為80kg的李敏正在以2.5m/s的初速度從山頂?shù)奈恢孟蛳聞蛩傧禄?通過(guò)測(cè)量得知該山坡的角度為30°，在下滑4s的時(shí)候李敏的下滑路程為64m.求李敏在下滑過(guò)程中所受到的阻力.

解析 這一經(jīng)典力學(xué)題目中，學(xué)生需要結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)來(lái)對(duì)李敏的滑雪過(guò)程進(jìn)行分析，通過(guò)畫(huà)出受力分析圖來(lái)分析他在滑雪過(guò)程當(dāng)中的受力情況，然后根據(jù)受力平衡的條件找到與阻力相平衡的力，并根據(jù)合力公式來(lái)對(duì)阻力進(jìn)行求解.

圖1為李敏從山頂向下滑雪過(guò)程中的受力分析圖.由于李敏保持勻速下滑的狀態(tài)，因此受力平衡.由該圖可以得到F合=mgsin30°－Ff=ma.

在該公式當(dāng)中，為了得到Ff的數(shù)值，就要先得到加速度的數(shù)值.該數(shù)值可以根據(jù)題目當(dāng)中運(yùn)動(dòng)學(xué)的條件、結(jié)合位移公式來(lái)求解.得到a的數(shù)值之后，就可以代入到合力公式當(dāng)中對(duì)Ff的值進(jìn)行求解.

2 應(yīng)用類比推理法，明確解題方法

在學(xué)科知識(shí)遷移應(yīng)用的背景下，很多高中物理題目都會(huì)涉及其他學(xué)科的內(nèi)容，這導(dǎo)致題目的復(fù)雜程度進(jìn)一步提高.在解答的時(shí)候，學(xué)生需要從多個(gè)層面做好綜合考慮，結(jié)合多學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)來(lái)理解題意，找到適合的解題方法和解題切入點(diǎn).在面對(duì)這些題目的時(shí)候，很多學(xué)生難以在有限的時(shí)間內(nèi)找到合適的方法.因此，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)類比推理的形式來(lái)尋找解題思路.要求學(xué)生將那些在解題方法或者考查知識(shí)點(diǎn)等方面有一定相似度的問(wèn)題進(jìn)行類比，找到它們的共同點(diǎn)和異同點(diǎn)，進(jìn)而找到正確的方向[3].

對(duì)于那些容易混淆的題目，也可以通過(guò)類比推理的方式來(lái)對(duì)解題方法進(jìn)行辨析.在這樣的情況下，學(xué)生在遇到類似問(wèn)題的時(shí)候就可以快速解答，還可以避免常規(guī)的錯(cuò)誤和問(wèn)題.

很多物理題目會(huì)給出很多已知條件，或者題干本身比較長(zhǎng)，如果只是按照題目所提供的思路進(jìn)行解題的話難度比較大.而如果將解題思路進(jìn)行轉(zhuǎn)化，從新的角度來(lái)對(duì)題目考察的內(nèi)容進(jìn)行審視的話，學(xué)生就容易找到解題方法.在面對(duì)這類問(wèn)題的時(shí)候，學(xué)生就可以使用類比推理的形式，對(duì)兩種不同的問(wèn)題進(jìn)行類比，思考二者是否可以相互轉(zhuǎn)化，然后通過(guò)更為直接和更為簡(jiǎn)單的方法來(lái)進(jìn)行解題.比如在面對(duì)一些運(yùn)動(dòng)類問(wèn)題的時(shí)候，學(xué)生可以先根據(jù)題干要求畫(huà)出運(yùn)動(dòng)對(duì)象行進(jìn)路線圖，在這個(gè)基礎(chǔ)上使用類比推理法來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使其成為光的折射問(wèn)題，從光學(xué)的角度來(lái)進(jìn)行解答.

例2 在湖邊停放著一艘小船，小船的繩索被無(wú)意解開(kāi)，在這之后船開(kāi)始隨風(fēng)向湖中央的位置飄蕩.已知船運(yùn)動(dòng)的方向與湖岸之間的夾角為15°，運(yùn)動(dòng)速度為2km/h.在管理人員發(fā)現(xiàn)船跑之后開(kāi)始從原本小船停放的位置追趕.為了在更短的時(shí)間內(nèi)追上小船，管理人員會(huì)先沿著湖岸跑，速度為5 km/h，然后找到合適的位置跳入水中游向小船，速度為3 km/h.求在這樣的情況下該管理人員是否能成功追到小船.

解析 這一題目中，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)如果直接按照運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)來(lái)進(jìn)行求解比較抽象，難度也比較大.該問(wèn)題的本質(zhì)是“最短時(shí)間”，這可以與“光的折射”類比.基于該思路，可以畫(huà)出如圖2所示的運(yùn)動(dòng)路線圖.

在該圖中，人和小船都是從O點(diǎn)位置出發(fā)，船沿著OP方向前進(jìn)，人則沿著OA方向奔跑，在這之后找到合適的點(diǎn)A跳入水中，沿著直線方向游到小船所在的位置B點(diǎn).

假定在該情況下管理者可以在最短的時(shí)間內(nèi)追上小船，那么該圖符合光的折射規(guī)律，可以得到sin90°/sinγ=5/3.由此可以得到角α的度數(shù).

在這樣的情況下，如果在小船到達(dá)B點(diǎn)之前管理人員就已經(jīng)追上小船.通過(guò)求解和對(duì)比該速度就可以判斷是否能夠追上.

3 應(yīng)用演繹推理法，培養(yǎng)良好思維

對(duì)物理問(wèn)題進(jìn)行解答的過(guò)程中離不開(kāi)良好思維的支持.在形成良好思維習(xí)慣之后，學(xué)生在面對(duì)各類物理題目的時(shí)候就可以更為從容，在對(duì)題干進(jìn)行分析之后進(jìn)行演繹推理，從而找到適合的解題方法[4].

演繹推理是一種常用的方法，在學(xué)生成功解題方面發(fā)揮了重要的作用.這種方法的特點(diǎn)是從簡(jiǎn)單的內(nèi)容入手，逐步過(guò)渡到復(fù)雜的內(nèi)容；從易于理解的地方出發(fā)，逐步向復(fù)雜抽象的部分進(jìn)行推理.演繹推理的對(duì)象通常都具有特殊的屬性，基于這些屬性來(lái)進(jìn)行推理可以得到必要的結(jié)論，且這些結(jié)論是合理和可靠的.在養(yǎng)成演繹推理習(xí)慣之后，學(xué)生在面對(duì)物理題目的時(shí)候就可以找到思維的著力點(diǎn)，沿著正確的方法來(lái)對(duì)題目的條件進(jìn)行分析，最終得到正確的結(jié)論.

在面對(duì)電力學(xué)問(wèn)題的時(shí)候，學(xué)生就可以通過(guò)演繹推理的形式來(lái)對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析，使問(wèn)題的解決更加有條理、表現(xiàn)出更強(qiáng)的邏輯性.在應(yīng)用這種推理方法的時(shí)候，學(xué)生通常需要相應(yīng)的物理學(xué)公式或者定理來(lái)作為輔助，通過(guò)公式的延伸、拓展來(lái)解答題目，這不僅可以提高解題效率，還可以使他們加深對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解.長(zhǎng)此以往，學(xué)生在面對(duì)新的物理學(xué)問(wèn)題的時(shí)候也會(huì)主動(dòng)嘗試通過(guò)演繹推理的形式來(lái)進(jìn)行解答.比如在對(duì)電勢(shì)高低和磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比的題目中，題干通常會(huì)給出示意圖，要求學(xué)生讀圖找到已知條件.

例3 圖3為某靜電場(chǎng)中導(dǎo)體周圍電場(chǎng)分布圖.該圖中虛線代表的是等勢(shì)面，實(shí)線代表的是電場(chǎng)線.中間位置為導(dǎo)體，其中O點(diǎn)的位置在該導(dǎo)體的內(nèi)部，而A，B，C三點(diǎn)則位于導(dǎo)體之外.現(xiàn)需要判斷這四個(gè)點(diǎn)的電勢(shì)高低情況和磁場(chǎng)強(qiáng)度大小情況.

解析 在解答的時(shí)候，學(xué)生可以結(jié)合電勢(shì)高低規(guī)律和磁場(chǎng)強(qiáng)度判斷方法對(duì)該圖進(jìn)行演繹推理.

在靜電平衡的情況下，磁場(chǎng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度為0，基于此可以判斷出O點(diǎn)位置場(chǎng)強(qiáng)為0.

而對(duì)于磁場(chǎng)中的場(chǎng)強(qiáng)，則可以根據(jù)電場(chǎng)線的疏密程度直接判斷，讀圖可以發(fā)現(xiàn)B點(diǎn)位置電場(chǎng)線的密度是最大的，因此該位置的場(chǎng)強(qiáng)也是最高的.

其次是C點(diǎn)，最后是A點(diǎn).這三個(gè)點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)都大于0，即都大于O點(diǎn)位置的場(chǎng)強(qiáng).在對(duì)電勢(shì)高低進(jìn)行判斷的時(shí)候，則要根據(jù)電勢(shì)分布規(guī)律來(lái)進(jìn)行演繹推理.

根據(jù)圖3，A點(diǎn)和C點(diǎn)在同一條虛線上，二者的電勢(shì)大小相等.對(duì)于不同等勢(shì)面上的電勢(shì)，則會(huì)隨著電場(chǎng)線方向而降低.可以判斷B點(diǎn)電勢(shì)是最低的，O點(diǎn)電勢(shì)大小位于A，C和B之間.

4 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，推理法可以被細(xì)分為多種形式，本文主要介紹了幾種操作簡(jiǎn)單、學(xué)生容易理解、使用率比較高的方法.在應(yīng)用這些方法的過(guò)程中，要堅(jiān)持“因題適宜”的原則.教師要引導(dǎo)學(xué)生在對(duì)題目的類型和特點(diǎn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上選擇合適的推理法，必要情況下還可以同時(shí)選用多種方法來(lái)進(jìn)行解題，在快速找到題目突破口的同時(shí)節(jié)約解題時(shí)間、避免大量計(jì)算.

參考文獻(xiàn)：

[1]劉偉增.尋找隱含條件——掌握高中物理的解題方法[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)（教研版），2023（03）：10-11.

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[3]李明珠，劉小兵，劉真玲.利用一次函數(shù)巧解高中物理“特殊”圖象問(wèn)題[J].物理教學(xué)，2020，42（09）：23-25+37.

[4]趙宸宇.高中物理電路知識(shí)學(xué)習(xí)策略及解題思路分析[J].中國(guó)教育技術(shù)裝備，2017（21）：110-111+146.