抓教材·導(dǎo)學(xué)法·促思維

李興勝

[關(guān)鍵詞)思維自由度；非精確思維；跳躍性思維；敏捷性思維

[中圖分類號(hào)]G633.7

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[文章編號(hào)]1004-0463(2009)05(A)-0056-01

牛頓第二定律和動(dòng)量定理在整個(gè)高中物理教學(xué)中占有很大的比重，是整個(gè)力學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，二者之間有著非常緊密的聯(lián)系，動(dòng)量定理是由牛頓第二定律的公式F=ma和勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式V=V₀4-at推導(dǎo)出來(lái)的。本文就兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生的思維能力進(jìn)行了對(duì)比研究。

1思維自由度的增加

牛頓第二定律F=ma反映了力F，質(zhì)量m，加速度a間的瞬時(shí)關(guān)系，可以概括成物質(zhì)與運(yùn)動(dòng)的二維關(guān)系；而動(dòng)量定理F△t=△mv，左邊是力對(duì)時(shí)間的積累，右邊是一個(gè)過(guò)程的初末狀態(tài)動(dòng)量的變化，這里又多了時(shí)間這個(gè)參量，反映的是時(shí)間、物質(zhì)與運(yùn)動(dòng)的三維關(guān)系，因此，思維的自由度大大增加了。學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)量定理時(shí)，由于習(xí)慣了運(yùn)用牛頓第二定律解決問(wèn)題，形成了一種習(xí)慣的思維方向，這種思維定勢(shì)有時(shí)將學(xué)生的思維束縛在狹小的范圍之內(nèi)，一時(shí)很難把t這個(gè)參量納入到自己的思維體系中，因?yàn)樗季S由二維向三維的發(fā)展需要有一個(gè)逐步建立的過(guò)程，因此，教學(xué)中要通過(guò)各種實(shí)例反復(fù)突出t這個(gè)參量的作用。如，在演示實(shí)驗(yàn)中讓雞蛋從相同高度分別下落到水泥地上和海綿墊上，然后讓學(xué)生比較結(jié)果有什么不同，找出原因，從而得出作用時(shí)間t在其中所起的緩沖作用。除了要舉t增大F減小的例子外，還要舉t減小F增大的例子，通過(guò)這些具體例子讓學(xué)生充分認(rèn)識(shí)到時(shí)間t所起的作用。

2思維由精確向非精確發(fā)展

牛頓第二定律F=ma表示的是瞬時(shí)F與a的關(guān)系，F(xiàn)和a都有精確值；而動(dòng)量定理F△t=△mv中的F，大多數(shù)情況是0-t時(shí)間內(nèi)的平均作用力，是非精確值。學(xué)生在物理問(wèn)題(質(zhì)點(diǎn)的勻速直線運(yùn)動(dòng)等理想模型或理想過(guò)程)中得到的大多是精確解，遇到實(shí)際問(wèn)題時(shí)也習(xí)慣于求其精確值，找不到精確解就感到束手無(wú)策，如子彈水平射入木塊，學(xué)生往往想知道子彈在木塊中加速度到底是怎樣變化的，但加速度沒(méi)有精確值，學(xué)生就很難理解。因此，要通過(guò)該知識(shí)點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生的思維由精確向非精確發(fā)展。在教學(xué)中關(guān)鍵是要讓學(xué)生理解有些問(wèn)題必須用精確解，而有些問(wèn)題得到非精確解就可以了，求其精確解是沒(méi)有必要的，至于學(xué)生怎樣分清哪些問(wèn)題用精確解，這就要求學(xué)生具體問(wèn)題具體對(duì)待。

3思維由連續(xù)性向跳躍性發(fā)展

牛頓第二定律解決物理問(wèn)題時(shí)，一般都是從。時(shí)刻起跟蹤物體在各個(gè)時(shí)刻的受力情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，然后結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)中的公式去解決，雖然思維對(duì)象是瞬間情況，但對(duì)整個(gè)物理過(guò)程而言，思維是連續(xù)的；而動(dòng)量定理解答問(wèn)題時(shí)，學(xué)生只考慮作用的0時(shí)刻和t時(shí)刻的物體狀態(tài)的變化，這種跳躍式的思維雖然有利于學(xué)生減輕思維負(fù)擔(dān)，抓住問(wèn)題的要害，但思維跨度大，學(xué)生不好把握。實(shí)際問(wèn)題中學(xué)生面對(duì)的主要困難在于不能準(zhǔn)確找出初末兩個(gè)狀態(tài)。比如，一鉛球從高5米處下落到沙子里，在沙子中歷時(shí)2秒停止。求沙子對(duì)鉛球的平均作用力。可引導(dǎo)學(xué)生這樣思考：如果以阻力作用的起始時(shí)刻為初狀態(tài)，靜止在沙子里為末狀態(tài)，即(-F+mg)t=0-mv。如果以開始運(yùn)動(dòng)時(shí)刻為初狀態(tài)，靜止在沙子里為末狀態(tài)，則可列式為mgt'+mgt+Ft=O，解出平均阻力F。因此，用動(dòng)量定理解題時(shí)不必要詳細(xì)分析物體的運(yùn)動(dòng)情況。

4思維的綜合程度加大

在解答物理問(wèn)題時(shí)，單用牛頓第二定律往往不能得到解決，而必須與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式結(jié)合起來(lái)才能解決問(wèn)題，用F=ma求出a，再代人運(yùn)動(dòng)學(xué)公式中求解，思維分兩步走，過(guò)程復(fù)雜，運(yùn)算量較大；而用動(dòng)量定理解題時(shí)，將運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)融為一體，一步到位，列式簡(jiǎn)便，運(yùn)算量小，過(guò)程簡(jiǎn)單，但思維的綜合度卻大大加強(qiáng)了。如，一車廂在地面上由靜止?fàn)顟B(tài)勻加速前進(jìn)，牽引力F恒定不變，阻力跟車廂質(zhì)量成正比，t時(shí)刻車廂與車頭脫鉤，問(wèn)車廂前進(jìn)多長(zhǎng)時(shí)間后停下來(lái)?本題如用牛頓第二定律求解就比較復(fù)雜，而用動(dòng)量定理從整體上考慮F，△t△mv，解答過(guò)程大大可以簡(jiǎn)化，不再考慮加速或減速過(guò)程。