灵活选取思维起点 提高解决问题的能力

摘 要:物理教学过程中,不仅要教给学生基本的科学文化知识、技能,更重要的是要教给学生如何把握学习要领,灵活巧妙地运用学习方法和技巧。灵活选取思维起点,有意识地对学生进行思维起点的选取和训练,可以有效提高解题能力。

关键词:思维起点 解题能力 图象 模型 假想 临界 整体 转换 目标

思维是人脑对客观事物的概括的、间接的反映,是人脑对信息的分析、比较、综合、抽象、概括并作出决定的过程。高中阶段是学生思维开始趋于成熟的阶段,他们已不满足于对事物的表层认识,而是渴求探索事物的本质,叩开未知世界的大门。现行物理课本是按知识体系编排的,学习过程就是发掘课本中隐含的科学因素。在物理教学中,教师不仅要教给学生基本的科学文化知识,更重要的是要教给学生如何把握学习要领,灵活地运用巧妙的学习方法和技巧,帮助学生理清物体运动状态和过程,学会在各种具体的物理状态及过程中,巧选思维起点,有意识地对学生进行思维起点的选取和训练,从而有效提高解题能力。下面就在学习物理知识过程中如何灵活选取思维起点,提高解决物理问题的能力方面提出以下几点建议。

一、直观的图象法

图象法是一种最直观的、最基本的学习方法,也是学生最喜欢、最易接受的方法之一。在分析问题过程中,根据图象的物理意义和特点,作为思维的起点,可以轻易而简单地得出结果。如:利用v-t图象,可以比较速度的大小、方向;求出加速度、位移的大小和判断其方向;判断物体的运动规律。

二、逼真的模型法

物理模型通常是建立在物体本身结构基础上,是实际物体的缩影或类比。通过对物理模型观察、研究和探讨,将物理模型作为思维的起点,可以有效地帮助学生尽快建立起思考的空间,加速学生思维的启动,调动学生探究知识的积极性,加深学生对物理知识的理解和掌握。如:利用原子模型,可以让学生深入了解原子的内部结构;利用人船模型,可以使学生直观地理解运动的合成与分解;利用飞机投弹模型,可以让学生理解和掌握平抛运动的特点和规律。

三、合理的假想法

假想是建立在对所学知识有了正确认识的前提下,利用正确结论或规律,进行合理的推测或猜想,决不是胡乱地、无根据地瞎想。在物理学的发展过程中,许多重要的、著名的规律、结论都是在正确理论指引下,在现实中无法实现或无法完成的条件下,采用合理的假想和猜测得出来的。如:麦克斯韦的电磁场的预言;爱因斯坦的相对论等。在学习过程中,我们可以用假想法作为思维的起点,来探究一些物理规律。如:在探究验证牛顿第二定律时,我们就可以采用假想法来猜测加速度与质量、力的关系,进而通过实验进一步探究加速度与质量、加速度与力之间的关系,最后得出这三者之间的正确关系。正确的假想思维,有时可以简捷引导学生分析问题,起到事半功倍的效果,是非常有效的解题途径。

四、巧妙的临界法

物理状态的变化总是存在由量变逐渐到质的突变,突变时的一些物理量的值都有它的特殊性,寻找临界值作为思维起点的解题方法是不可不掌握的。在平时的学习过程中,很多学生害怕临界问题,对临界的问题接触较少,分析较少,理解也不到位,有时根本不考虑临界问题。然而,在解决具体问题时,注意从临界的思维起点角度出发,处理问题往往很简便。

例如:质量为M的物体放置在摩擦系数为μ的桌面上,在水平作用力F的作用下从静止开始运动,所受的摩擦力是多少?在本题中就要考虑物体先受静摩擦力作用,后受滑动摩擦力作用,其间就存在“刚要动还未动”这一临界状态。

再如:将其上放置物体的长木板上的一端固定,另一端逐渐抬高,分析在木板被抬高到与水平面垂直的过程中物体所受的摩擦力和物体对木板的压力将如何变化?本题在思考时就要考虑到随木板一端被抬高的过程中,物体受到的摩擦力从无到有,从先受静摩擦力到后受滑动摩擦力作用,压力从大到小。木板水平时,压力不为零,摩擦力为零;一旦木板与水平面垂直时这一临界状态,压力为零,摩擦力也为零。当然,用临界的思维观点来分析解决问题的例子很多,需要学生在平时学习过程中多多加以体会和应用,灵活熟练地使用临界法解决问题可以提高解题过程,加强解题的正确性。

五、简洁的整体法

整体法是将几个有关联的物体作为一个整体来处理。将整体法作为思维起点,可以做到复杂的问题简单化,繁杂的问题明朗化,在处理具体问题时显得十分简便。用牛顿定律求解时,大多数学生习惯地以隔离法为思维起点。在不研究系统中物体间的相互作用时,隔离法往往使问题复杂化,多走弯路;而用整体分析法求解,就可以避开系统内物体相互作用的复杂细节,把物理定律直接用于系统整体,使解题大为简化。

例如:如图所示,质量M=10kg的木楔ABC,静止于粗糙水平地面上,木楔斜面与水平地面间的夹角θ=30°,有一质量m=1.0kg的物体,从静止开始沿斜面匀加速下滑,当滑行1.4m时,其速度v=1.4m/s,木楔始终静止,求地面对木楔的静摩擦力和地面对木楔的支持力。

分析:取M、m系统整体为研究对象。水平方向的外力,只有地面的静摩擦力,木楔静止不动只起到了力的传递作用,使物体m具有了水平加速度,m沿斜面下滑的加速度,由v2=2ax得a=0.7m/s2。M、m系统整体为研究对象。竖直方向系统受三个外力:两个竖直向下的重力mg、Mg和一个竖直向上的地面支持力N。可见,解答此种类型的问题,用整体分析法为思维起点,可以大为简化。

六、恰当的转换法

转换法是觅得思维起点的有效途径。作为物理解题思维的重要方法和策略,有其独特的作用。解题过程的实质常常是对问题进行一连串的转化,进而达到求解的探索过程。以恰当、合理的转换为思维起点,可以打破常规、另辟蹊径。比如,在处理动力学有关问题时,通常利用牛顿第三运动定律来转换求解有关无法直接求出的力。

七、明确的目标法

以目标作为思维起点,是解题的直接体现。因为目标是问题要求的结果,是解题过程中重要的思维导向,解题价值都是以目标为标准来评价的。解题时常常要以目标作为思维的起点,分析题意,探究出题者的意图,注意关键的字、词、句,从题中获取有用的信息,寻找捷径,抓住目标特征,建立突破口,一旦目标确立了,思维方向就明确了、具体了,解题过程中的推理就有针对性了,然后再通过解题过程阶段性目标逐步推进和求出,问题最终得以解决,目标得以实现。

以上是在解物理问题时选择思维起点常用到的几种方式。由于物理问题千差万别,解题的思维起点很难由几种方法和模式所概括。只要在平时解题过程中,注意去探索和总结,总是可以掌握一些选择思维起点的规律。灵活选取思维起点,定能提高物理解题能力。

参考文献:

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[2]张长武.《探讨中学物理的学法》.哈尔滨师范大学出版社,1998.(10).

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作者单位:江苏省运河中学