探究極限思維在初中物理解題中的應(yīng)用

李 花

(江蘇省泰興市濱江實(shí)驗(yàn)學(xué)校 225400)

極限思維法始終在物理學(xué)發(fā)展史上占有一席之地，許多科學(xué)家都利用這種思維方法發(fā)現(xiàn)了物理規(guī)律． 它是在思考問題的過程中，從極端和特殊的情況進(jìn)行考慮，然后結(jié)合已學(xué)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)問題進(jìn)行正確的解答． 是一種重要的科學(xué)思維.

一、極限思維在初中物理解題中的應(yīng)用價(jià)值

極限思維也可以叫作極點(diǎn)思維，它是兩個(gè)量在某個(gè)空間領(lǐng)域的變化關(guān)系，這種關(guān)系可以單調(diào)遞增或單調(diào)遞減，然后連續(xù)改變其中的量，最后在特定空間領(lǐng)域區(qū)間的變化范圍內(nèi)，形成一個(gè)極限.把它應(yīng)用到初中物理解題中，可以有效的提升學(xué)生的解題思維.目前初中物理試題考察的角度已經(jīng)不是簡(jiǎn)單的物理定律和理論知識(shí),有許多內(nèi)容是學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力、邏輯思維能力和創(chuàng)新意識(shí)的考查，極限法和極限思維本來是一種數(shù)學(xué)的思維方法,但在物理學(xué)上近些年開始廣泛地使用.極限法在初中物理中的應(yīng)用主要是針對(duì)初中物理實(shí)驗(yàn)過程和狀態(tài)的變化進(jìn)行分析,按照物理過程的變化趨勢(shì)合理運(yùn)用極限思維，把這種思想方法應(yīng)用于解初中物理難題，在一定程度上簡(jiǎn)化了解題過程和提高了解題效率.

二、極限思維在初中物理解題中的應(yīng)用實(shí)踐

1.極限思維法在初中力學(xué)中的應(yīng)用

我們知道伽利略應(yīng)用極限思維法提出了“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”，而這一觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的，以下具體結(jié)合力學(xué)例題來討論極限思維法的解題過程．例如，將一個(gè)物體用細(xì)繩牽引起來，放在一個(gè)角度在 0° 到 90°之間可以調(diào)節(jié)的斜面上，并且要保持物體處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)把斜面坡度增加到最大90°，在有足夠大摩擦力的情況下，然后觀察物體受支持力的變化情況.應(yīng)用極限法來進(jìn)行解題的思路是：首先教師引導(dǎo)學(xué)生找到整個(gè)過程中變化的物理量和角度.但是在實(shí)際的解題過程中，學(xué)生往往會(huì)不知所措，很多學(xué)生會(huì)認(rèn)為支持力是始終保持不變的，變化的是斜面的角度，如果討論每個(gè)角度的變化情況，勢(shì)必會(huì)減慢解題的速度，基于此，教師可以指導(dǎo)學(xué)生研究、觀察物體在0°和 90°兩種極限的變化情況.即當(dāng)斜面處于水平狀態(tài)時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)物體是受豎直向上的支持力和豎直向下的重力，并且重力和支持力的大小的一樣的.當(dāng)斜面的角度為90°時(shí)，物體是沒有支持力的，因?yàn)樘幱陟o止?fàn)顟B(tài)的物體也沒有受到與支持力方向相反的水平力.

在初中力學(xué)問題中，往往會(huì)涉及一些長(zhǎng)度、角度變化之類的題，這就需要學(xué)生從特殊角度去思考問題，從長(zhǎng)度或者角度的端點(diǎn)入手來分析特殊情況下物體的受力情況.在遇到力學(xué)解題過程中不確定的問題時(shí)，可以選用極限法把問題推向一個(gè)極端的情況，來直觀的觀察物理量的變化，尋找解題規(guī)律.這樣很大程度上可以幫助學(xué)生理清思路，使力學(xué)問題迎刃而解.

2.極限思維法在初中電學(xué)中的應(yīng)用

例如，將一個(gè)定值電阻與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)起來組成一個(gè)電路，滑動(dòng)變阻器的電阻 值可在0到100Ω之間變化，假如定值電阻為10Ω，那么在移動(dòng)滑片的過程中，定值電阻兩端電壓表的變化范圍是多少？根據(jù)極限思維的解題思路可知可以直接取0和100作為兩個(gè)極限值，即當(dāng)滑動(dòng)變阻器的電阻值為0時(shí)，電路中電流和電壓表都處于最大值，電壓為220V;當(dāng)當(dāng)滑動(dòng)變阻器的電阻值為100時(shí)，反之，電流和電壓表都處于最小值，電壓為20V.

在電學(xué)問題中，學(xué)生可能會(huì)遇到一些復(fù)雜的情況，因此，要結(jié)合題目所給的電路圖來進(jìn)行分析，找準(zhǔn)物理量在區(qū)間變化的規(guī)律來解題.

3.極限法在初中光學(xué)中的應(yīng)用

例如，在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)物體從距透鏡較遠(yuǎn)的地方逐漸移近焦點(diǎn)的過程中，下列說法正確的是( B ).

A．像越來越大，且為正立的實(shí)像

B．像越來越大，且為倒立的實(shí)像

C．像越來越小，且為正立的實(shí)像

D．像越來越小，且為倒立的實(shí)像

根據(jù)極限思維法分析：凸透鏡成像時(shí)，一倍焦距分虛實(shí)，二倍焦距分大?。矬w在凸透鏡的一倍焦距以外成實(shí)像，物距減小，像距增大，像增大．當(dāng)物體在凸透鏡的一倍焦距以外，成實(shí)像，凸透鏡成實(shí)像是倒立的，物體在凸透鏡的一倍焦距以外，物距減小，像距增大，像增大．所以在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)物體從距透鏡較遠(yuǎn)的地方逐漸移近焦點(diǎn)的過程中，像越來越大，且為倒立的實(shí)像.

4.極限思維法在初中運(yùn)動(dòng)學(xué)中的應(yīng)用

例如，氫氣球用繩子系著一個(gè)重物，共同以10m/s的速度勻速豎直上升，當(dāng)?shù)竭_(dá)某一個(gè)高度時(shí)，繩子突然斷開，這個(gè)重物將( ).

A．繼續(xù)上升一段，然后下落 B．立即下落

C．以原來的速度一直上升 D．以上說法都不對(duì)

通過分析我們可以得出重物由于慣性要保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，所以脫離氣球后還要上升一段時(shí)間，但由于重力的作用它會(huì)落下來，所以答案是A.

物理學(xué)發(fā)展史上始終都有極限思維法的一席之地,許多科學(xué)家都利用這種思維方法發(fā)現(xiàn)了物理規(guī)律，極限思維法即將物理問題中涉及到的物理量,從一般情況外推至極限情況,然后結(jié)合已學(xué)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),對(duì)問題進(jìn)行正確的解答，即從物體的特殊極限情況來思考問題.我們使用極限思維法進(jìn)行解題,可以幫助學(xué)生提高解題效率.

總而言之，把極限思維法應(yīng)用到初中物理解題中，不僅可以節(jié)省解題時(shí)間，還可以提高解題效率，讓學(xué)生突破慣性思維,開發(fā)創(chuàng)造性思維能力.正所謂“極限思維”,就是指在思考問題時(shí)從極端的情況、特殊的情況來考慮,他是一種重要的科學(xué)思想.物理學(xué)家伽利略正是應(yīng)用這一思想推翻了亞里士多德關(guān)于“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”這一錯(cuò)誤觀點(diǎn).因此，我們初中物理教師在教學(xué)過程中，要潛移默化地向?qū)W生“灌輸”極限思想,并結(jié)合相應(yīng)的例題，來強(qiáng)化極限思維的訓(xùn)練，幫助學(xué)生提高物理解題能力，促進(jìn)物理教學(xué)質(zhì)量的提高.