高中物理解題中推理法的應(yīng)用實(shí)踐分析

周良喆

摘 要：物理是高中階段學(xué)生學(xué)習(xí)的主要學(xué)科之一，物理知識(shí)與學(xué)生的生活十分緊密，由此可見(jiàn)物理的重要性。為了提高物理綜合素質(zhì)與學(xué)習(xí)水平，習(xí)題求解是最為有效的方式之一，使用推理法進(jìn)行解題，可以在掌握物理知識(shí)的基礎(chǔ)上提高物理解題水平。文章以提高物理學(xué)習(xí)素質(zhì)為前提，分析了推理法在高中物理解題中的實(shí)踐應(yīng)用。

一、引言

高中階段的物理知識(shí)相比較初中物理知識(shí)而言，難度更高，且物理知識(shí)、體系也更為煩瑣，當(dāng)學(xué)生進(jìn)行物理知識(shí)求解時(shí)，如果只是使用簡(jiǎn)單的思維是無(wú)法得出真正答案的。所以，為了真正有效地掌握高中物理知識(shí)，在解題時(shí)可以使用推理法。所謂推理法，即利用習(xí)題中的已知條件，并對(duì)其進(jìn)行分析，掌握各條件的關(guān)聯(lián)，從而高效完成解題的一種方法。筆者在高中物理和推理法的基礎(chǔ)上，分析了推理法的實(shí)踐運(yùn)用，這對(duì)于學(xué)生物理推理能力的提升具有非常重要的意義。

二、推理法特征

為了對(duì)學(xué)生的物理推理能力進(jìn)行了解，就要先掌握物理學(xué)科的特點(diǎn)，透過(guò)表層表象確定事物中蘊(yùn)藏的物理原理。在此基礎(chǔ)上可以判斷，物理推理能力即對(duì)判斷并分析事物的表象，并將其過(guò)渡到學(xué)科性質(zhì)的一種思維模式。一般使用推理法進(jìn)行物理習(xí)題求解時(shí)，主要體現(xiàn)了幾點(diǎn)特征[1]：①規(guī)范性，學(xué)生在求解物理習(xí)題時(shí)，所運(yùn)用的思維模式都是一致的，通過(guò)這種規(guī)范化的思維模式，可以發(fā)現(xiàn)事物之間所具備的共同點(diǎn)，從而完成解題；②等級(jí)遞進(jìn)，學(xué)生使用推理性思維進(jìn)行物理解題時(shí)，一般會(huì)用物理基礎(chǔ)知識(shí)作為基礎(chǔ)，再循序漸進(jìn)地思考，而這種“等級(jí)遞進(jìn)”的特點(diǎn)，便是推理性思維得以持續(xù)進(jìn)行的保證；③方向多樣化，學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)，以及解題的過(guò)程中，盡管習(xí)題最終結(jié)果是唯一的，然而求解的過(guò)程卻可以多樣化，所體現(xiàn)的多方向性特點(diǎn)，也為推理思維賦予了靈活性、多變性的特征，學(xué)生可以更好地掌握物理知識(shí)；④實(shí)驗(yàn)性，物理學(xué)科的學(xué)習(xí)是伴隨著實(shí)驗(yàn)同步進(jìn)行的，這也是物理學(xué)科的一大特點(diǎn)，同時(shí)一些物理知識(shí)點(diǎn)經(jīng)過(guò)推理之后也需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)才能夠驗(yàn)證。

三、推理法應(yīng)用流程

1.物理習(xí)題分析

當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)時(shí)，一旦遇到不理解的問(wèn)題便會(huì)加以思考，而思考的過(guò)程便是進(jìn)行物理推理、分析的過(guò)程。在這一過(guò)程中，學(xué)生主要是將不理解的問(wèn)題進(jìn)行層次和所屬領(lǐng)域的劃分，以此為之后的推理奠定基礎(chǔ)，提供推理?xiàng)l件[2]。高中階段的物理知識(shí)學(xué)習(xí)的分析過(guò)程，在求解某一領(lǐng)域問(wèn)題方面體現(xiàn)了非常關(guān)鍵的作用，比如，我們?cè)趯W(xué)習(xí)“曲線運(yùn)動(dòng)”這一部分知識(shí)時(shí)，便需要通過(guò)平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，極為容易出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)論和預(yù)期結(jié)論不符的現(xiàn)象，為此，便要用到推理法，對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行分析，確定兩種方法結(jié)論不吻合的原因。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，最終了解到導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確的原因在于其中的一些可變因素，利用推理法可以快速地確定這些可變因素，即導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果和實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)不符的原因。在實(shí)際的平拋實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)“斜槽末端的水平性”對(duì)于結(jié)果的真實(shí)性有非常重要的影響。

2.信息整合與差異對(duì)比

對(duì)物理習(xí)題進(jìn)行分析時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)其中包含對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響的因素，即可變因素，為了保證最終結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須在發(fā)現(xiàn)的可變因素中確定一個(gè)可能性最高的，并對(duì)其進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，整合所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)，這也就是物理推理法運(yùn)用的信息整合階段。

通過(guò)以上信息的整合，可以在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的基礎(chǔ)上，確定一些相似點(diǎn)，這一行為被叫作差異對(duì)比。差異對(duì)比可以有效提高學(xué)生物理知識(shí)的遷移能力，在問(wèn)題的不同點(diǎn)和相同點(diǎn)中間確定一個(gè)推理的突破口，從而順利開(kāi)始后續(xù)問(wèn)題的求解。此外，在差異對(duì)比的過(guò)程中，也能夠幫助學(xué)生形成物理思維與概念。

3.推理總結(jié)

當(dāng)已經(jīng)完成已知條件分析、信息整合、差異對(duì)比環(huán)節(jié)之后，便要總結(jié)物理問(wèn)題。在這一環(huán)節(jié)中，因?yàn)橐獙⑽锢韱?wèn)題進(jìn)行總結(jié)，所以也對(duì)學(xué)生平時(shí)知識(shí)點(diǎn)的掌握和分類(lèi)能力帶來(lái)了嚴(yán)格的要求。例如，我們?cè)趯W(xué)習(xí)高中物理與“力學(xué)”有關(guān)的知識(shí)時(shí)，便要學(xué)會(huì)分類(lèi)力的性質(zhì)。力的性質(zhì)的分類(lèi)也考驗(yàn)了物理概念的理解程度，按照“力”的不同來(lái)源，可以將其分為多個(gè)類(lèi)別，如在地球引力支持下的重力、在相互運(yùn)動(dòng)支持下的摩擦力、在形變支持下的彈力等。

通過(guò)以上分析可知，在物理解題中運(yùn)用推理法，不僅能夠有效扎實(shí)學(xué)生的物理基礎(chǔ)，深入了解并掌握物理知識(shí)，而且還可以鍛煉、培養(yǎng)物理知識(shí)的分類(lèi)能力。

四、高中物理解題中不同推理法的應(yīng)用

1.歸納推理法

所謂歸納推理法，也被叫作例證推理法，即通過(guò)對(duì)事物屬性的分析，在個(gè)別知識(shí)的基礎(chǔ)上歸納、總結(jié)出來(lái)的一般性結(jié)論，由此構(gòu)成的解題過(guò)程即為歸納推理法。在物理解題過(guò)程中運(yùn)用歸納推理法，需要按照“例子→例子→結(jié)論→檢驗(yàn)”的流程進(jìn)行，也就是通過(guò)具體實(shí)例歸納出結(jié)論，并對(duì)結(jié)論進(jìn)行檢驗(yàn)[3]。對(duì)例證推理法進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要注意的一點(diǎn)是，以推理為前提的例證務(wù)必要確保真實(shí)性，凡是經(jīng)過(guò)例證的命題，也要保證合理的推導(dǎo)過(guò)程。如果例證不真實(shí)，那么推導(dǎo)出來(lái)的結(jié)論也是錯(cuò)誤的。因此，為了能夠提升自身的推導(dǎo)能力，作為學(xué)生務(wù)必要謹(jǐn)慎推理。

例如，我們?cè)趯W(xué)習(xí)“時(shí)間與位移”的相關(guān)知識(shí)時(shí)，其中一位學(xué)生提出問(wèn)題：“我們?cè)谏蠈W(xué)路途中，是如何來(lái)到學(xué)校的？”在這一問(wèn)題中，便涉及了關(guān)于位移和時(shí)間的問(wèn)題。我們通過(guò)畫(huà)圖的方式可以了解時(shí)間和位移之間的關(guān)系，由此引出時(shí)間間隔這一概念以及位移、時(shí)間的概念。在這一實(shí)例的背景下，我們對(duì)位移和時(shí)間之間的關(guān)系進(jìn)行分析，可以確定一個(gè)結(jié)論，即位移受時(shí)間長(zhǎng)短的影響而變化，隨后便可以對(duì)這一結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證，以此來(lái)證明該結(jié)論的準(zhǔn)確性。

再如，我們學(xué)習(xí)牛頓第三定律的相關(guān)知識(shí)，并且求解這一環(huán)節(jié)的習(xí)題時(shí)，要求證作用力與反作用力之間的關(guān)系，那么便可以通過(guò)一些生活中比較常見(jiàn)的內(nèi)容作為事例，如海平面的劃水運(yùn)動(dòng)員快速滑行過(guò)程中，為何這些運(yùn)動(dòng)員不會(huì)下沉？在這一問(wèn)題的引導(dǎo)下，便可以進(jìn)行猜測(cè)和推導(dǎo)：游艇帶領(lǐng)劃水運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)行向前運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)員自身在通過(guò)滑板運(yùn)動(dòng)，并且向水面同時(shí)施加了斜向下的力。通過(guò)繪圖的方式可以了解到，牽引力越大，那么運(yùn)動(dòng)員向水面施加的力也就越大。因?yàn)樗陨硖匦缘脑?，這時(shí)便可以按照力的特性，以例證推理的方式對(duì)牛頓第三定律進(jìn)行驗(yàn)證[4]，就像反作用力是怎樣使運(yùn)動(dòng)員不會(huì)下沉到水中的。在驗(yàn)證的過(guò)程中，學(xué)生可以畫(huà)出運(yùn)動(dòng)員的受力過(guò)程，并綜合分析這個(gè)受力過(guò)程，以此也可以對(duì)適才提出的猜測(cè)和推論組織實(shí)施驗(yàn)證，總結(jié)出以下結(jié)論：當(dāng)反作用力在豎直方向分力與運(yùn)動(dòng)員重力相同，那么運(yùn)動(dòng)員便不會(huì)下沉，一直漂浮在水面上。endprint

2.演繹推理法

演繹推理法和歸納推理法并不相同，這是一種在已知部分條件的基礎(chǔ)上對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，一般是選擇能夠有效反映該部分客觀規(guī)律的理論，對(duì)未知部分進(jìn)行推理的一種思維方法。該推理方法在物理解題應(yīng)用的具體流程如下：“如果……那么……”，即通過(guò)假設(shè)的方式推理出結(jié)論，同時(shí)這一方法也是物理解題分析當(dāng)中十分常用的方法，有助于鍛煉學(xué)生演繹推理水平，從而使其能夠更高效的分析、解答物理問(wèn)題，建立一個(gè)趨于完善的推理思維。那么以“牛頓第一定律”相關(guān)習(xí)題為例，對(duì)演繹推理法的運(yùn)用進(jìn)行分析。

例如：在一艘勻速向北行駛的輪船甲板上，一運(yùn)動(dòng)員做立定跳遠(yuǎn)，若向各個(gè)方向都用相同的力起跳，則（D）。

A.向北跳最遠(yuǎn)

B.向南跳最遠(yuǎn)

C.向東向西跳一樣遠(yuǎn)，但沒(méi)有向南跳遠(yuǎn)

D.無(wú)論向哪個(gè)方向跳都一樣遠(yuǎn)

在求解例子時(shí)使用演繹推理法，如果人站立于船艙甲板上時(shí)和輪船一起向前運(yùn)動(dòng)，那當(dāng)人跳起來(lái)之后，出于慣性會(huì)在水平方向依然維持原來(lái)向北的速度，而人向各個(gè)方向跳出的力都相同，那么他跳出的距離都相等，據(jù)此選擇D選項(xiàng)。

再以足球運(yùn)動(dòng)為例，足球運(yùn)動(dòng)員在踢球時(shí)通過(guò)用力踢出足球而收獲動(dòng)能，足球運(yùn)動(dòng)在草地上因?yàn)樽枇Φ脑驅(qū)е缕渌俣戎饾u變緩，且動(dòng)能也不斷縮小。如果外力對(duì)物體做功，那么這一物體動(dòng)能是否會(huì)發(fā)生變化，且做功和動(dòng)能發(fā)生變化是否具有聯(lián)系。運(yùn)用演繹推理法對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行推理，如果物體原本已經(jīng)具備速度v1，并且水平面摩擦力為f，在外力F的作用下，歷經(jīng)一段位移s，其速度可以達(dá)到v2，以此證明外力做功和動(dòng)能的聯(lián)系。可以先列出需要的條件，分析并整合問(wèn)題要素，進(jìn)而推導(dǎo)出結(jié)論。

3.類(lèi)比推理法

類(lèi)比推理法主要通過(guò)分析事物對(duì)事物之間的相通屬性進(jìn)行分析和總結(jié)，并分析其中相同屬性，以此在通過(guò)聯(lián)想、推理的方式建立另一種和其他屬性相同的思維方式。類(lèi)比推理法在物理解題中應(yīng)用的步驟如下：“如果……則像……”，這一點(diǎn)與演繹推理法之間存在差異，演繹推理法是以假設(shè)的方式推理出結(jié)論，而類(lèi)比推理法則是通過(guò)對(duì)比的方式推理出結(jié)論。在學(xué)習(xí)“電勢(shì)能”這一部分知識(shí)時(shí)，便可以通過(guò)類(lèi)比推理的方式，對(duì)結(jié)論進(jìn)行推導(dǎo)。例如，正電荷q處于電場(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)內(nèi)，試求假設(shè)從A點(diǎn)到M點(diǎn)水平運(yùn)動(dòng)時(shí)電荷做功嗎？對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行求解時(shí)，可以先聯(lián)想一下之前學(xué)習(xí)的知識(shí)，想一些與該過(guò)程類(lèi)似的知識(shí)。這時(shí)可以想到物理在重力場(chǎng)中發(fā)揮的重力作用，且在問(wèn)題中要求解的是電荷由A點(diǎn)至M點(diǎn)水平運(yùn)動(dòng)，這與物體在重力場(chǎng)中移動(dòng)過(guò)程中重力對(duì)其做功、路徑毫無(wú)關(guān)聯(lián)，只是與初末位置相關(guān)的思維路徑類(lèi)似。因此，我們可以使用物體在重力場(chǎng)內(nèi)表現(xiàn)的實(shí)際情況組織類(lèi)比。聯(lián)想相關(guān)概念，通過(guò)重力勢(shì)能、電勢(shì)能等知識(shí)點(diǎn)的對(duì)比，了解帶電體處于靜電場(chǎng)內(nèi)具有“勢(shì)能”這一特點(diǎn)，因此可以總結(jié)其水平運(yùn)動(dòng)時(shí)做功這一結(jié)論。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，使用推理法求解高中物理習(xí)題，不僅能夠提高學(xué)生的推理能力，培養(yǎng)其邏輯思維能力，也能夠讓學(xué)生更加扎實(shí)地掌握物理基礎(chǔ)知識(shí)，將各部分知識(shí)進(jìn)行緊密連接，從而熟練地運(yùn)用在物理習(xí)題求解中，進(jìn)而達(dá)到提高物理學(xué)習(xí)水平的目的。

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