智慧碰撞体现物理思维之美

摘要：物理学的逻辑性思维给人以神秘的感觉，仿佛蒙了一层捉摸不透的面纱，本文旨在探究与学生课堂上的智慧碰撞，以揭开物理思维之美．

关键词：圆；分类讨论；测电阻

在物理教学中有很多感触，与学生智慧的碰撞，让师生都收获欣喜，也体现了物理思维之美．

一、数学与物理的完美结合

记得在讲判断省力杠杆、费力杠杆时有道题如下：若在A点施加力，杠杆在这位置平衡时省力还是费力?

问题一出，有人说省力，有人说费力，一场争辩后学生明白了原来既可以省力又可以费力，因为作用在A点的力方向不确定．有一学生进一步思考提问：那也有可能是等臂的，这时作用在A点的力怎么画?无疑增加了题目的难度，虽然考试未必这样考，但学生的思考是值得肯定的，在想方设法解决问题获得成功的喜悦是不可替代的，锻炼了运用知识解决了问题的能力．有时可能连教师都没想到的问题，学生提出来了．此题解法很巧妙，运用圆的知识，在初中物理中用圆的知识解决问题的倒还不多，此题真可谓数学与物理的完美结合．方法如下：先画阻力臂，以支点为圆心，阻力臂为半径画圆，过4点作圆的切线，而力就在切线上，如图1所示．

二、活学活用单表法测电阻

伏安法测电阻电路如图2所示，当缺少电流表，无法直接测量电流时，要利用已知电阻R和串联电路电流处处相等的特点求出电流，其测量电路图如图3所示．但需要重新连接电路，如，再提供两个开关，怎样改进电路呢?循序渐进，引导学生思考，并加以提示，要测量两次电压，可测待测电阻两端的电压和已知电阻两端的电压或测待测电阻和已知电阻两端的总电压．学生是聪明的，很快设计了图4电路，诈一看，好像很完美，进一步要求学生分析可行性，不久学生发现这样会导致正负接线柱接反，那又怎样改进才可避免呢?凭着学生的智慧想出了图5的电路，可谓圆满解决了问题．

三、等效替代思想在特殊方法测电阻中的应用

曹冲称象的故事众所周知，故事引入，亲切自然．如何测未知电阻呢?将未知电阻接在电路中，用电阻箱替代未知电阻，使电路中的电流表或电压表示数相等．用电阻箱的好处是能改变电阻又能读出阻值．要求学生设计实验电路图．

首先给出电路图，如图6，进行分析，这对学生难度不大，往往都能说出来．

提问：除了电流表，还可以用什么?自然是电压表，那电路图是怎样的呢?如图7．假设所测电阻为几百欧，还能用电流表吗?为什么?

若不用单刀双掷开关，而用两个开关，电路图又是怎样的呢?如图8，并分析R0能否缺少?

如若要多次测量减小误差，电路图该怎样改进呢?想到的器材是滑动变阻器．如图9。

通过层层分析，对等效替代测电阻理解更为深刻．

四、分类讨论轻松解决求范围类问题

这类问题考查学生思维的缜密性和考虑问题的全面性，往往这也是初中学生的薄弱之处．突破方法由易到难，逐步提高．

1　由变化类问题入手，设置基本问题如图10：

滑片P向右移，滑动变阻器接入电路阻值______；总电阻_______；电流表示数_______；电压表V1示数_____；电压表V2示数_______．(写出理由)

2　增加条件，V1表去掉，电源电压U＝4.5V，R1=6Ω，R2最大电阻值为15Ω，电流表量程为0～0.6A，电压表量程为0～3V．要使电路处于安全工作状态，求变阻器R2的取值范围．若V2表去掉呢?答案截然不同．

3　改变条件，R1换成灯，标“3V，1.5W”，V1表去掉，情况又如何呢?此时不仅仅要考虑电流表、电压表的安全，还要考虑灯的安全．

追求讲精讲透，提炼方法，将所学知识得到升华，师生均受益．