讓直覺(jué)思維成為高中物理解題的“助推器”

江蘇省吳江中學(xué) 沈宇峰

讓直覺(jué)思維成為高中物理解題的“助推器”

江蘇省吳江中學(xué) 沈宇峰

直覺(jué)思維是以人們一定的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、技能為基礎(chǔ)，通過(guò)一定的觀察、聯(lián)想、類比、歸納后，對(duì)所研究的問(wèn)題提出的“合情推理”.在高中物理求解探索性的物理問(wèn)題中，直覺(jué)思維起著重要的啟發(fā)和導(dǎo)向作用，是一種重要的洞察和領(lǐng)悟.本文結(jié)合具體的教學(xué)案例，從戰(zhàn)略性解決層次、戰(zhàn)術(shù)性解決層次、戰(zhàn)果性解決層次三個(gè)層面探討了在高中物理解題教學(xué)中直覺(jué)思維的巧妙運(yùn)用，以期能以高度省略、濃縮、簡(jiǎn)化的思維方式迅速解決物理問(wèn)題，優(yōu)化學(xué)生的解題思維.

高中物理 解題教學(xué) 直覺(jué)思維

什么叫做直覺(jué)？英國(guó)病理學(xué)家見(jiàn)弗里奇作出了這樣的解釋：“直覺(jué)是指對(duì)情況的一種突如其來(lái)的頓悟或理解.”我國(guó)科學(xué)家錢學(xué)森也這樣解釋道：“直覺(jué)是一種人們沒(méi)有意識(shí)到的對(duì)信息的加工活動(dòng)，是在潛意識(shí)中醞釀問(wèn)題然后與顯意識(shí)突然溝通，于是一下子得到了問(wèn)題的答案.”心理學(xué)認(rèn)為，直覺(jué)思維是以人們一定的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、技能為基礎(chǔ)，通過(guò)一定的觀察、聯(lián)想、類比、歸納后，對(duì)所研究的問(wèn)題提出的“合情推理”.在高中物理教學(xué)中，學(xué)生的直覺(jué)思維不僅客觀存在，而且是一種極具意義的思維方式，是學(xué)習(xí)物理和創(chuàng)造物理理論必不可少的思維形式.在解題中，直覺(jué)思維可以讓學(xué)生憑借已有的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，在分析問(wèn)題、解決問(wèn)題時(shí)可以對(duì)事物做出預(yù)見(jiàn)和判斷，形成一下子契入關(guān)鍵的能力.下面，本人將結(jié)合具體的教學(xué)實(shí)例，就直覺(jué)思維在高中物理解題中的妙用略談淺見(jiàn)，以供同行參考.

一、在戰(zhàn)略性解決層次，利用直覺(jué)思維迅速作出判斷

我們知道，解題的思維主要是邏輯的，但是，邏輯思維需要用非邏輯的直覺(jué)思維來(lái)啟動(dòng).面對(duì)題目時(shí)，首先要求學(xué)生能夠讀懂題目，弄清題述物理現(xiàn)象、狀態(tài)、過(guò)程，做到正確審題，這是正確解題至關(guān)重要的一步.在這一過(guò)程中，離不開(kāi)學(xué)生對(duì)問(wèn)題的直覺(jué)判斷，為解題確定方向或制定策略，甚至需要對(duì)問(wèn)題結(jié)果及中間狀態(tài)進(jìn)行大膽猜測(cè)，才能對(duì)解題作出總的提示.

案例1：某一個(gè)人在某一星球上以速率v豎直上拋一物體，經(jīng)t秒鐘落回手中，已知該星球的半徑為R，若要在該星球上發(fā)射一顆繞該星球旋轉(zhuǎn)的人造衛(wèi)星，則衛(wèi)星的速度為（）

但如果能引導(dǎo)學(xué)生利用直覺(jué)思維，求衛(wèi)星的速度的單位是m/s，這一直覺(jué)判斷一下子就能幫助學(xué)生選出答案C，其他選項(xiàng)的單位均不是速度的單位.可見(jiàn)，在弄清題意、仔細(xì)分析的基礎(chǔ)上，依靠直覺(jué)思維做出準(zhǔn)確判斷，大大縮減了解題時(shí)間.

二、在戰(zhàn)術(shù)性解決層次，進(jìn)一步邏輯證明和檢驗(yàn)

戰(zhàn)術(shù)性決策重在解決問(wèn)題，決策的過(guò)程其實(shí)就是不斷解決問(wèn)題的過(guò)程.在上面所描述的戰(zhàn)略性解決層次中，很明顯，學(xué)生已經(jīng)對(duì)問(wèn)題的解決有了基本的思路，而到了戰(zhàn)術(shù)層次，需要學(xué)生把基本思路予以表現(xiàn)，這正是體現(xiàn)學(xué)生對(duì)所學(xué)物理知識(shí)進(jìn)行應(yīng)變力的絕佳時(shí)機(jī)，是否能夠做出具有應(yīng)變力的決策，直接關(guān)系到問(wèn)題是否能夠得到正確的解決.

圖1

案例2：如圖1所示，將物體以初速v0豎直向上拋出，上升的最大高度為H，空氣阻力恒定，請(qǐng)問(wèn)：上升和下降過(guò)程中動(dòng)能和勢(shì)能相等的位置分別在H/2上面還是下面？

如果采用常規(guī)的解題思路是：設(shè)所求點(diǎn)為A，最高點(diǎn)為B，由于有空氣阻力，機(jī)械能不守恒，只能用動(dòng)能定理求解，即在物體上升過(guò)程中，可以得到如下三組式子：

然而對(duì)于這道題目，快速、直接的直覺(jué)思維讓人聯(lián)想到是否可以采用逆向思維：如果沒(méi)有空氣阻力，機(jī)械能守恒，即：由于有空氣阻力，上升時(shí)物體在A點(diǎn)的機(jī)

圖2

可見(jiàn)，運(yùn)用逆向思維，促成學(xué)生直覺(jué)顯現(xiàn)，在相反條件對(duì)比的解題中走向“柳暗花明又一村”的境界，對(duì)簡(jiǎn)單性的追求驅(qū)使學(xué)生選擇了一條邁向問(wèn)題目標(biāo)的簡(jiǎn)捷路徑.

三、在戰(zhàn)果性解決層次，培養(yǎng)學(xué)生大膽猜測(cè)的創(chuàng)新能力

在學(xué)生概略地“解決”問(wèn)題后，往往會(huì)閃現(xiàn)出一個(gè)念頭、一條思路、一個(gè)猜想、一種嘗試的方案等，問(wèn)題解法的猜測(cè)可以啟動(dòng)解題的思維，從而再具體確定與問(wèn)題相關(guān)的各事物之間的關(guān)系，開(kāi)闊思路，廣泛聯(lián)想，列出有關(guān)方程，作出有關(guān)圖形等，使得具體的問(wèn)題得以解決，并獲得最終的答案.

案例3：兩輛完全相同的汽車，沿水平直路一前一后勻速行駛，速度均為vo，若前車突然以恒定的加速度剎車，在它剛停住時(shí)，后車以前車剎車時(shí)的加速度開(kāi)始剎車，已知前車在剎車過(guò)程中所行距離為S，如圖2所示.若要保證兩輛車在上述情況中不相撞，則兩車在勻速行駛時(shí)保持的距離至少應(yīng)為多少？

本題的解法很多，若列出方程求解，則比較煩瑣.于是就有學(xué)生排除復(fù)雜過(guò)程諸多細(xì)節(jié)的糾纏，根據(jù)物理規(guī)律，經(jīng)過(guò)分析而猜想能否利用圖像法解此題呢？如果做出前、后兩車的速度—時(shí)間圖像即可很容易得出結(jié)果.如圖2中所示，圖中三角形AOC面積為前車剎車后的位移s，梯形ABDO面積為前車剎車后后車的位移，由于前后兩車剎車的加速度相同，所以圖中即梯形ABDO的面積是三角形AOC面積的三倍，即：SABDO=3S△AOC，為了使兩車不發(fā)生相撞，兩車行駛時(shí)應(yīng)保持的距離至少為Δs=SABDO-S△AOC=3s-s=2s.

從該案例中可以看出，學(xué)生一瞬間的直覺(jué)猜想，以圖像分析法反而能清晰的比較兩車速度圖線與坐標(biāo)軸所圍成的面積，通過(guò)進(jìn)一步的邏輯證明，很容易的看出后車比前車的位移多2s.簡(jiǎn)捷的思路，快速而準(zhǔn)確的解決問(wèn)題又能激發(fā)大腦的潛能，使學(xué)生感受到學(xué)習(xí)的樂(lè)趣.

綜上所述，對(duì)物理學(xué)科來(lái)說(shuō)，在掌握基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，思考、思維方法至關(guān)重要，而直覺(jué)思維在求解探索性的物理問(wèn)題中起著重要的啟發(fā)和導(dǎo)向作用.求解物理問(wèn)題本身就是一個(gè)智力活動(dòng)，我們教師應(yīng)當(dāng)積極鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)題意廣泛聯(lián)想，開(kāi)闊思路，只要善于引導(dǎo)，以必要、合理的直覺(jué)猜測(cè)實(shí)現(xiàn)思維上的跳躍，就能使直覺(jué)思維與邏輯思維有機(jī)結(jié)合和協(xié)調(diào)統(tǒng)一，從而培養(yǎng)學(xué)生總體觀摩、審時(shí)度勢(shì)的能力.

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