推理法在高中物理解題中的有效應用

劉 華

摘 要：高中物理作為高中教育體系中的一門重要學科，也是高考的一個必考科目，其學科特點具有較強的抽象性和邏輯化，對學生邏輯思維能力和推理能力有著較高要求。隨著新課程教育改革的不斷深入，越來越多新的教學方法出現(xiàn)在高中物理教學當中，其中推理法在高中物理解題中的應用，不僅能夠幫助學生更容易解題，提高學生解題的正確率，同時對于學生推理能力和學習能力的培養(yǎng)也能夠起到積極促進作用。基于此，本文就推理法在高中物理解題中的有效應用展開了詳細分析與討論，希望對相關教育工作者有所幫助，僅供參考。

關鍵詞：高中物理解題；推理法；有效應用

高中物理學習，要求學生需要對事物具備一定的理解能力和判斷能力，而判斷的前提便是需要有一個合理的預測，而這就是所謂的“推理能力”。如果學生能夠具備良好的推理能力，就能幫助學生更好地學習和理解掌握物理知識。但是通過對高中物理教學現(xiàn)狀的調查研究發(fā)現(xiàn)，教師在實際教學過程中只是一味地注重對學生理論知識的傳授和物理實驗的開展，忽略了學生推理能力的培養(yǎng)，這樣學生在解題過程中很容易出錯，制約學生學習能力的發(fā)展。而經大量教學實踐證明發(fā)現(xiàn)，將推理法應用到高中物理解題當中，可以促進學生物理學習能力的有效提升。而針對如何在高中物理解題中有效應用推理法，成為當前高中物理教師所面臨的一個主要問題和探討話題[1]。

一、物理推理能力的特征分析

要想實現(xiàn)對學生物理推理能力的培養(yǎng)和提升，首先需要對物理這門學科特點有所了解，透過事物表象，挖掘出物理原理的實質。從學科特點這一角度來分析，所謂的“物理推理能力”，簡單來說就是由事物表象粗淺層面的分析和判斷上升到學科性質的認識，這種思維方式即可稱之為“物理推理能力”。物理推理能力具有以下幾種明顯特征：（1）模式化。在相對一致的模式條件下，很容易找到事物的異同點。所以，物理的分析和判斷、推理需要一個模式化的過程。（2）多方向性。在物理解題中，雖然正確的解題答案只有一個，但是解題思路、解題方法卻有很多個，而這也就凸顯出了物理解題的多方向性特征。正是因為這一特征，賦予了物理推理思維明顯的靈活多變特點，幫助學生更好地進行物理學習和解題。（3）等級遞進性。在進行深層次物理知識的分析和研究時，要以物理推理思維為支撐，然后再結合相應的基礎知識，逐步由基礎階段向高級階段遞進。這種等級遞進，在一定程度上可以為物理推理思維的持續(xù)性提供有力的保障。（4）實驗特性。經過對物理知識的推理會得出相應結論，之后需要對所獲得的結論進行實驗驗證，只有這樣才能判斷推理是否正確。而這種實驗特性，也是物理學科特點的表現(xiàn)[2]。

二、物理推理能力的過程分析

（一）分析階段

所謂的“物理推理分析階段”，簡單來說就是學生在物理學習過程中遇到不解問題后進行的思考過程。這一階段的工作內容主要是對事物或問題做好層次分類，為接下來的推理提供有利條件。在高中物理學習中，分析階段對于學生物理問題的解決能夠起到很好的幫助作用。以“曲線運動”這一部分知識內容的學習為例，在實際學習中需要開展平拋運動實驗。但是有時候獲得的實驗結果會與預測結果相差很大，而這時就需要學生具備一定的物理推理能力，通過使用物理推理思維來進行分析和推理，可以很快地找到出現(xiàn)這一問題情況的原因所在。經過分析和推理得出這樣一個結論，即影響平拋實驗結果最大的一個因素便是“斜槽末端是否保持為水平狀態(tài)”。

（二）信息整合階段

在分析階段中，可以找出影響實驗結果的可變因素，然后再從多種可變因素中找出影響最大的因素展開重復實驗。之后便進入到第二個階段，即信息整合階段，在這一階段中可以更全面地認識物理問題[3]。

（三）差異類比階段

所謂的“差異類比”，簡單來說就是在類似的問題中找到相似點，通過差異類比，不僅能夠幫助學生更好地找到問題的突破口，順利解決問題，同時也非常有利于學生知識遷移能力的培養(yǎng)和鍛煉。在差異類比這一階段，可以幫助和引導學生構建起物理概念，并形成物理思維。

（四）總結階段

在經過上述四個階段以后，便要對問題展開總結，而這也是物理推理過程的最后階段。這一階段的主要工作內容就是對問題進行總結，最終獲得一種或多種物理原因，這一過程要求學生需要具備一定的知識點分類能力。例如：在教學“力學”這一部分知識內容時，便需要引導學生對力的性質做好分類。從某一角度上來講，分類的過程可以說是學生理解物理概念的過程。按照力的來源可以將力分為多種類型，包括重力、彈力和摩擦力、電場力等[4]。

三、高中物理解題中常用的幾種推理法分析

（一）歸納推理法

所謂的“歸納推理法”，簡單來說就是對事物屬性進行分析，然后將個別性知識歸納成一般性結論，這一過程即可稱之為“歸納推理法”。歸納推理法主要會涉及“舉例—分析—結論—檢驗”這幾個步驟。例如：在對學生教學有關質點概念這一部分內容時，教師便可以用“老鷹在空中翱翔時身上各點運動情況”來作為舉例，問學生是否可以準確描述出來。經過分析，學生會得出這一結論：“因為老鷹的翅膀大小和身體運動情況不同，所以無法將空中翱翔時身上各點運動情況準確地描述出來。”緊接著教師再向學生提問：“同學們，你們還知道哪些例子也是無法準確描述出運動情況的呢？”通過思考，聯(lián)系生活，學生會想到“自行車前進”“足球滾動”等例子。然后在教師的引領下與學生一起對鷹的運動軌跡展開分析和研究，最終得出這樣一個結論：“當物體的運動情況比較復雜，可以忽略一些屬性。”如果忽略鷹的形狀大小，則可以準確描述出鷹在空中翱翔時的運動情況。最后再讓學生分析“自行車的前進”或“足球的滾動”等例子來檢驗這一結論正確與否[5]。

（二）演繹推理法

所謂的“演繹推理法”，簡單來說就是從已經分析得到的部分事實中找到可以反映客觀規(guī)律的這一部分理論，然后再根據(jù)這一部分理論將未知部分的思維方法推理出來。演繹推理法在解題中常表現(xiàn)為“如果……那么……”。例如：當遇到“物體在力的作用下發(fā)生運動”這一相關問題時，學生便可以應用這一推理方法解決：若物體受到了F的作用而發(fā)生了運動，運動位移為I，此時的功為W＝FI；當對物體施加一個恒力后，物體開始保持勻加速直線運動，這時便可以直接套入這一公式計算。

四、推理法在高中物理解題中的具體應用分析

（一）在運動學解題中的具體應用

就剛剛步入高中階段的學生來說，其思維還未能完全由初中階段過渡到高中階段，所以“跳躍式”這種學習方法不適合剛進入高中學生的學習，相比，逐層遞進這種方法更適合學生學習。從高中物理課程中可以看到，運動學這一部分可以說是教學的重難點內容，對于學生整個高中物理學習有著非常大的影響。為此，作為高中學生需要結合自身思維特點和學習基礎情況，選擇適合自己的學習和解題方法，只有這樣才能更好地掌握知識。以下面一道題為例，對推理法在運動學解題中的具體應用展開分析。如：“已知在光滑的水平面上靜止一物體，首先向物體施加一個水平向右的恒力F1，經過時間t后，物體運動到距出發(fā)點s位置處，這時將F1去除掉，并對物體施加一個水平向左的恒力F2，然后又經過相同的時間t，物體運動到距出發(fā)點s/2位置處，問F1和F2的比值是多少？”第1步需要分析題目，經過分析可知這一題是典型的物體受恒力且是直線運動類型題，當遇到恒力運動時需要立即想到動量定理、動能定律和牛頓第二定律等相關定理。第2步需要選擇正確的解題方法。通過對題目分析可知，這道題屬于受恒力問題，因此選擇牛頓第二定律要更為合適一些，同時通過分析題目還可知這道題應從兩種情況入手進行解答。設物體的質量為m，根據(jù)牛頓第二定律可得這樣一個公式F1=ma1，通過轉換a1=F1/m，因為在題目中提到物體是從靜止開始運動的，因此可以選擇S=1/2＊a1＊t?這一直線運動的位移公式。第1種情況：假設物體運動到距出發(fā)點s/2這一位置處是位于出發(fā)點的右側，當把F1去除掉以后再作用物體F2時，可以將物體運動看作是一個向右勻速和向左均加速的合成（v1t-1/2＊a2＊t2=1/2s），根據(jù)公式可得F1與F2的比值為2：5。第2種情況，如果物體運動距出發(fā)點s/2這一位置處是位于出發(fā)點的左側，這時可以啟發(fā)學生，鼓勵學生自己嘗試、思考和分析，最終獲得解決方法。學生在自己動手解決問題的這一過程中，不僅能夠加深對題目的理解，同時還可以更好地掌握推理法，并能夠將其靈活運用到今后的解題當中，達到一種“學以致用”的教學效果[6]。

（二）在機械能守恒解題中的具體應用

就高中學生來說，正處在思維比較活躍階段，但是在邏輯性和嚴密性上會表現(xiàn)得明顯不足，大部分學生是采用“想當然”這一方式來解題的，未能真正將自己所掌握的知識靈活運用到問題解決當中。而推理法的應用可以很好地改善和解決這一問題，不僅能夠有效鍛煉學生耐心，而且對于學生嚴密推理能力的培養(yǎng)也能夠起到重要積極促進作用。以高中物理課程中的“機械能守恒”這一部分知識內容為例，借助下面一個例題來分析推理法在解題中的應用。如：“以下幾種情況哪個屬于機械能守恒？A.物體沿光滑斜面下滑的過程；B.物體作自由落體的過程；C.物體沿粗糙斜面下滑的過程；D.降落傘在空氣阻力作用下勻速下降的過程。”學生在解題過程中，當遇到機械能守恒問題時，首先需要知道機械能的概念。所謂的“機械能”，直接一點來說就是動能、彈性勢能和重力勢能的統(tǒng)稱。根據(jù)機械能守恒定律可知，要想物體的彈性勢能或重力勢能與動能之間發(fā)生相互轉化，其前提條件必須要保證重力或彈簧彈力做功，所以B選項滿足機械能守恒，因為物體是作自由落體運動。而A選項物體沿光滑斜面下滑，整個過程中重力在做功，滿足機械能守恒，所以A選項也是正確的。而C選項，物體沿粗糙斜面下滑，整個過程主要是阻力在做功，不符合機械能守恒，所以C選項是錯誤的。最后的D選項，降落傘在空氣阻力作用下勻速下降的這一過程中重力與阻力相等，除重力做功以外，還會涉及阻力做功，所以機械能不守恒，D選項也是錯誤的。通過這樣的一種推理，當學生在今后做題時遇到此類問題便會輕松解決，從概念和定義入手，逐層分析和挖掘題目中所涉及的相關信息，然后一點一點地去推理和求解，推理法更加適用于高中物理學習[7]。

（三）在電場解題中的具體應用

在高中物理課程中，電場同樣也是一個重要板塊。所以，就要求學生要提高重視，找到適合自己的學習方法去更好地掌握這一部分知識內容。以下面一道題目為例，幫助學生如何應用推理法來解決電場問題。如：“已知虛線為一組間距相等的同心圓，圓心處的點電荷帶正電。現(xiàn)有一帶電粒子進入電場，實線為粒子僅在電場力作用下的運動軌跡，虛線與實線的交點為a、b、c這三點，問以下選項中對該粒子的描述哪個是正確的？A.該粒子帶的是負電；B.該粒子在b點的電勢能比在c點的電勢能大；C.該粒子在c點時的受力是最大的；D.該粒子從a點到b點的動能變化比從b點到c點的動能變化大。”根據(jù)題目中給出的粒子僅在電場力作用下的運動軌跡這一已知條件可知，該粒子受到了圓心處正電點電荷的排斥，所以可以得出該粒子帶正電這一結論，這樣就可以排除A選項。同時，根據(jù)這一條件還可知該粒子在a點時的受力最大，這樣又可以排除C選項。最后，根據(jù)電勢能定理和動能定理可以推理出，B選項和D選項是正確的。通過引導學生這樣一層一層地推理，讓學生能夠將推理法更靈活地應用到解題當中，在一定程度上能夠有效提高解題效率，激發(fā)起學生對物理這門課程學習的自信心。

結束語

綜上所述，推理法可以說是高中物理一種有效的解題方法，不僅能夠幫助學生有效降低物理問題的解決難度，提高解題質量和效率，同時還可以促進學生嚴密的物理思維形成，培養(yǎng)學生分析問題、探索問題和解決問題的能力，在增強物理學習自信心的同時，感受解決物理問題過程的樂趣。所以，作為高中物理教師需要將這一方法積極傳授給學生，從而更好地應對各種物理問題。

參考文獻

[1]李燕.推理法在高中物理解題中的有效應用[J].高中數(shù)理化，2021（10）：45-46.

[2]鄭和建，呂曉玉.高中物理解題中推理法的應用探析[J].高中數(shù)理化，2018（24）：27.

[3]周芃池.推理法在高中物理解題中的應用探討[J].青年時代，2017（36）：233-234.

[4]周良喆.高中物理解題中推理法的應用實踐分析[J].求知導刊，2017（33）：126-127.

[5]姚志鵬.推理法在高中物理解題中的應用[J].赤子，2018（7）：210.

[6]關佳怡.淺談推理法在高中物理解題中的應用[J].赤子，2019（5）：41.

[7]李楊.高中物理解題中推理法的應用實踐[J].數(shù)理化解題研究，2022（15）：110-112.