物理習(xí)題教學(xué)中的思維變通性訓(xùn)練（安慶懷寧）

1、物理習(xí)題教學(xué)中的思維變通性訓(xùn)練（安慶懷寧）特征碼標(biāo)簽:特征碼物理習(xí)題教學(xué)中的思維變通性訓(xùn)練（安慶懷寧）3月20日盡管擺在我們面前的物理習(xí)題浩如煙海，模型花樣翻新，可謂五花八門，但其設(shè)計(jì)方法，大都采用變式，即依據(jù)提出的曲型（或理想化）模型交替變更提供材料的形式，設(shè)計(jì)新的模型，以顯示其物理本質(zhì)。其目的在于幫助讀者擴(kuò)大視野、加深理解、鞏固知識(shí)、增強(qiáng)思維變通性，進(jìn)而促進(jìn)創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展。學(xué)生在練習(xí)中遇到新模型時(shí)感到陌生棘手，其思維障礙在于不善于把貌離神合的新模型與典型進(jìn)行比較，去認(rèn)識(shí)和把握新、舊模型物理本質(zhì)上的共性，從而望題興嘆，無處下手。對(duì)此，教師應(yīng)當(dāng)通過組織有效的習(xí)題教學(xué)，幫助學(xué)生在形態(tài)各異的

2、模型分析和對(duì)比中，抽象出共性，洞察共同的物理本質(zhì)，從而跨越思維障礙，促進(jìn)其創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)由知識(shí)到能力的質(zhì)的飛躍。譬如：在動(dòng)量守恒定律的教學(xué)中，課本中的典型模型多是以兩個(gè)相互作用的小球?yàn)槔齺碚归_討論的，但在設(shè)計(jì)試題時(shí)，卻在不改變系統(tǒng)物理本質(zhì)動(dòng)量守恒適用的條件不變的前提下，把球魔術(shù)般地演變?yōu)楦鞣N形狀的物體。請(qǐng)看例1 a、b兩小車質(zhì)量都為m，它們靜止在光滑的水平軌道上，一質(zhì)量為m的人先從a車跳到b車，而后又跳到a車，來回幾次手，人又跳回a車，則此時(shí)a.a車和人的動(dòng)量大小等于b車動(dòng)量大小。b.a車和人的速率小于b車速率。c.在此過程中，兩車和人的總動(dòng)量守恒。d在此過程中，兩車和人的總動(dòng)能守

3、恒。在這里，習(xí)題所提供的模型與課本提出的典型小球相比，已面目全非。但我們?nèi)舭杨}中a車與人視為甲球，把b車視為乙球后，就不難發(fā)現(xiàn)，人在兩車之間盡管來回幾次跳來跳去使人眼花繚亂，這不過是施行障眼法，借以擾亂你的視線，干擾你的定勢(shì)思維。其物理本質(zhì)是：人從兩車間跳來跳去仍等效于兩球的相互作用，仍未跳出動(dòng)量守恒定律，照樣適用這一物理本質(zhì)上的共性。一旦明確了這一點(diǎn)，學(xué)生的思維就立即變得開朗流暢，其結(jié)論顯而易見：a、b、c正確。例2 質(zhì)量為m的光滑斜面靜止在光滑的水平地面上，另一質(zhì)量為m的滑快a以初速度v滑上斜面底端：a.若能越過斜面,則它落地速度為v。b.若b不能越過斜面，斜面速率小于v/2。c.若a不能

4、越過斜面，則它滑回到地面時(shí)速度與初速方向相反。d.若a不能越過斜面，則它滑回到地面時(shí)，斜面速度為v。對(duì)于此題，同樣地，我們?nèi)钥梢园鸦瑝Ka和斜面b等效為兩個(gè)質(zhì)量相等的彈性球相作用，它們遵從的物理規(guī)律（動(dòng)量、能量守恒）仍不變，即二者在相互作用中不斷地傳遞著動(dòng)量與動(dòng)能，而系統(tǒng)總動(dòng)量不變。由此，讀者很快即能得到答案：b、d?？梢哉f，變式的運(yùn)用幾乎所有中學(xué)物理習(xí)題里都得到體現(xiàn)。如在電磁感應(yīng)教學(xué)中，關(guān)于楞次定律的應(yīng)用習(xí)題，其母式（典型模型）是以條磁鐵與線圈的相互作用來展示其物理性質(zhì)的。例3 如附圖，閉合金屬圓物從高為h曲面頂端自由滾下，又沿另一面滾上，非勻強(qiáng)磁場(chǎng)沿水平方向，環(huán)平面與運(yùn)動(dòng)方向均垂直于磁場(chǎng)，環(huán)

5、在運(yùn)動(dòng)過程中磨擦阻力不計(jì)，則：a.環(huán)滾上的高度小于h。b.環(huán)滾上的高度等于h。c.運(yùn)動(dòng)過程中環(huán)人有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，無感應(yīng)電流。d.運(yùn)動(dòng)過程中環(huán)內(nèi)有感應(yīng)電流。上面例中，我們看不典型模型中的磁鐵與線圈了，可謂面目全非。但我們把它與典型模型加以比較，對(duì)其進(jìn)行去偽（表面形狀）存真（物理本質(zhì)）的分析，就不難看出其共同的物理屬性而顯示出其廬山真面目。在例3圓環(huán)從曲面自由滾下又沿另一曲面滾上的過程中，同樣等效于一條形磁鐵一端靠近或遠(yuǎn)離線圈的情形。根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)擇引起感應(yīng)電流磁場(chǎng)變化的阻礙作用。當(dāng)它滾至最低點(diǎn)時(shí)的速度必小于沒有磁場(chǎng)時(shí)的速度；而在上升中同樣受到阻礙作用，因而回升高度h必小于h（若從能的轉(zhuǎn)化與守恒定律考慮，其結(jié)果的產(chǎn)生更簡(jiǎn)捷，即mgh=mgh+q，所以hh）故正確答案是a、d。限于篇幅，僅舉以上幾例。通過上述例析，我們可以得到這樣一個(gè)解析通過變式的物理習(xí)題方法，都就是：反變式過程（從典型到一般）之道而行，從一般的模型中去發(fā)現(xiàn)、分析、對(duì)比，從中抽象與已知的典型模型所具有的共性物理本質(zhì)，然后選擇反映這種物理本質(zhì)的物理知識(shí)（概念、規(guī)律、理論等）進(jìn)行解答。從這種“分析、對(duì)比、選擇、解”答過程