極值法在初中物理解題中的應(yīng)用

顧俊文

【摘 要】隨著新課改的進(jìn)一步推行，對(duì)學(xué)生物理思維能力的培養(yǎng)在初中物理教學(xué)中越來(lái)越重要。因?yàn)槲锢硭季S能力的培養(yǎng)對(duì)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題至關(guān)重要，因此，對(duì)于物理這一較難的基礎(chǔ)理科而言，教師應(yīng)注重學(xué)生物理思維能力的培養(yǎng)。與此同時(shí)，更要讓學(xué)生學(xué)會(huì)用物理思維高效思考問(wèn)題，讓學(xué)生逐漸借助“極值法”解決物理問(wèn)題?；诖?，筆者將結(jié)合具體教學(xué)案例，就極值法在初中物理解題中的應(yīng)用談?wù)勛陨淼目捶ā?/p>

【關(guān)鍵詞】初中物理；極值法；解題；應(yīng)用

在初中物理課堂，教師不僅要注重基礎(chǔ)物理知識(shí)的講授，更要注重采取多種創(chuàng)新的教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力，并給予學(xué)生正確的引導(dǎo)，進(jìn)而在激發(fā)學(xué)生物理學(xué)習(xí)興趣的基礎(chǔ)之上，讓學(xué)生逐漸形成自身獨(dú)特的物理思維能力。在此基礎(chǔ)上才能讓學(xué)生掌握更多、更有效的學(xué)習(xí)方法進(jìn)行解題，逐漸讓學(xué)生學(xué)會(huì)使用極值法解決相關(guān)物理問(wèn)題，最終有效提升學(xué)生的綜合物理素質(zhì)。

一、極值法的概念

極值法又稱為極端假設(shè)法，這種方法通常在數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用較為廣泛，極值法進(jìn)行解題也十分高效，即通過(guò)結(jié)合相關(guān)題型為物理題目予以極端假設(shè)，簡(jiǎn)化解題過(guò)程。所以，隨著初中物理教學(xué)內(nèi)容的增多以及難度的加大，對(duì)于相當(dāng)多的物理題目而言，教師可以在講授過(guò)程當(dāng)中將此方法傳授給學(xué)生，進(jìn)而讓學(xué)生逐漸學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)解題思想解決物理問(wèn)題，使物理解題的過(guò)程變得更為簡(jiǎn)潔、高效，與此同時(shí)，在鍛煉學(xué)生物理思維的同時(shí)，更能提升解題效率，進(jìn)一步活躍發(fā)展學(xué)生的思維。所以，教師應(yīng)當(dāng)拋棄以往傳統(tǒng)的講課方法，而應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科思維，讓學(xué)生意識(shí)到極值法并不僅限于某一個(gè)學(xué)科之內(nèi)。針對(duì)這種情況，教師應(yīng)該將極值法在物理學(xué)科中的具體應(yīng)用加以系統(tǒng)講授，讓學(xué)生在以后的解題過(guò)程中，自主地運(yùn)用此種方法，從而達(dá)到高效解決物理難題的目的。

二、極值法在初中物理中的具體應(yīng)用

極值法在物理解題中的應(yīng)用較為廣泛，所以，教師在講授過(guò)程中應(yīng)有意識(shí)地將不同題型的物理題目匯總、加以分類，并積極示范在解題過(guò)程中應(yīng)用到的極值法進(jìn)行講解，之后，再讓學(xué)生進(jìn)行專項(xiàng)訓(xùn)練，以此真正提升學(xué)生的物理思維以及物理學(xué)習(xí)能力。

（一）極值法在杠桿問(wèn)題中的應(yīng)用

力學(xué)知識(shí)作為物理學(xué)科的基礎(chǔ)，在教學(xué)過(guò)程中占有相當(dāng)大的一部分，所以，為了更為高效地讓學(xué)生解決這部分知識(shí)，教師可以引入極值法進(jìn)行授課。比如，教師在講授杠桿相關(guān)的內(nèi)容時(shí)，可以借助極值思維來(lái)進(jìn)行授課，讓學(xué)生對(duì)此部分的知識(shí)的理解更為透徹。與此同時(shí)，通過(guò)極值法的講授減輕學(xué)生學(xué)習(xí)這部分物理知識(shí)的難度，讓學(xué)生通過(guò)極端假設(shè)的方式解題，逐漸在動(dòng)態(tài)過(guò)程中找到極值點(diǎn)，通過(guò)這種方式還能有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，拓展學(xué)生的思維空間，讓學(xué)生對(duì)力學(xué)部分形成正確的認(rèn)知空間。

在另一層面而言，也會(huì)極大激發(fā)學(xué)生的物理學(xué)習(xí)熱情，而當(dāng)學(xué)生在真正理解這部分的題目時(shí)，這對(duì)學(xué)生解決與杠桿這一類問(wèn)題十分有益。

所以，為了讓學(xué)生系統(tǒng)了解極值法在解決杠桿類物理題型中的應(yīng)用，教師可以借助物理杠桿平衡習(xí)題進(jìn)行講授，具體而言，教師可為學(xué)生整理幾道類似的杠桿類題目，通過(guò)“讓學(xué)生判斷兩個(gè)鉤碼A和B分別向兩邊同時(shí)移動(dòng)相同距離，讓學(xué)生判斷杠桿的平衡情況”。在課堂講授過(guò)程當(dāng)中，教師可以首先讓學(xué)生闡述自己的解題思路，鼓勵(lì)學(xué)生積極發(fā)言，在學(xué)生表達(dá)自己的觀點(diǎn)之后，教師再引導(dǎo)學(xué)生從其他的思路予以解決，即借助假設(shè)極值的方式讓學(xué)生解題，通過(guò)分析力臂應(yīng)先增大或先減小的方式進(jìn)行假設(shè)，學(xué)生會(huì)驚奇地發(fā)現(xiàn)題目變得異常簡(jiǎn)單，“由于A和B移動(dòng)的距離相同，因此移動(dòng)的距離多少對(duì)答案的選擇沒(méi)有影響……”，在知曉這個(gè)知識(shí)點(diǎn)之后，讓學(xué)生自己假設(shè)判斷其平衡方向，這對(duì)學(xué)生解題十分有幫助。

（二）極值法在壓強(qiáng)部分的應(yīng)用

除了杠桿類問(wèn)題可以運(yùn)用極值法解題外，教師在講授壓力、壓強(qiáng)、浮力等問(wèn)題時(shí)，同樣也可以鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用極值法進(jìn)行解題。在以往的授課過(guò)程當(dāng)中，由于學(xué)生在生活中缺少發(fā)現(xiàn)物理知識(shí)的眼睛，對(duì)壓強(qiáng)等問(wèn)題理解不是那么透徹，相當(dāng)多的學(xué)生認(rèn)為這部分知識(shí)的學(xué)習(xí)較為抽象，經(jīng)常對(duì)解決題目束手無(wú)策。針對(duì)這種情況，教師同樣可以采用極值法進(jìn)行授課，讓學(xué)生對(duì)物理的受力情況進(jìn)行極端假設(shè)，進(jìn)而簡(jiǎn)化解題思路，提升解題能力。

具體而言，在講解這樣一道題時(shí)：“把一個(gè)20牛頓的空心鐵球浸入水中，判斷鐵球在水中的情況”。因?yàn)楦鶕?jù)題干可知，已知條件太少，鐵球的體積以及空心部分的體積都未提到，所以，利用所學(xué)的物理知識(shí)根本無(wú)法判斷鐵球是上浮還是下沉，所以，在講解過(guò)程中，教師要采用非常規(guī)方法，運(yùn)用極值法一一進(jìn)行假設(shè)，并對(duì)題目進(jìn)行深入分析。首先，讓學(xué)生假設(shè)空心部分體積非常大，引導(dǎo)學(xué)生判斷鐵球的情況；其次，當(dāng)空心部分體積小時(shí)，鐵球一定下沉；再次，空心部分的體積剛好為某一數(shù)值，即當(dāng)球的密度近似于水的密度，此時(shí)鐵球一定是懸浮的。綜上可知，針對(duì)此類題型，重要的是讓學(xué)生理解解題思路。在鼓勵(lì)學(xué)生解題前，首先為學(xué)生示范解題思路，讓學(xué)生抓住解這類題的精髓，在用非常規(guī)方法解題之后，可以讓學(xué)生對(duì)所要考查的知識(shí)點(diǎn)理解得更為透徹。除此之外，為了高效解題，教師同樣可以運(yùn)用極值法進(jìn)行講解，有效提升教師的物理授課效率。

（三）極值法在電學(xué)部分的應(yīng)用

在初中物理教學(xué)過(guò)程當(dāng)中，除了在力學(xué)部分運(yùn)用極值法解題之外，電學(xué)部分作為一個(gè)重點(diǎn)部分，它所占的分值比較多且十分重要，對(duì)于此類問(wèn)題的解決，教師同樣可以鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用極值法。因?yàn)檫@部分內(nèi)容對(duì)于學(xué)生而言難度偏大，會(huì)導(dǎo)致大量題目出現(xiàn)錯(cuò)誤。所以針對(duì)這種情況，教師可以借助專項(xiàng)訓(xùn)練的方式，讓學(xué)生學(xué)習(xí)極值法在電學(xué)部分的應(yīng)用，鞏固學(xué)生的電學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)這部分的興趣，綜合提高學(xué)生的電學(xué)學(xué)習(xí)能力，通過(guò)這種方式還能有效提升學(xué)生的綜合物理素養(yǎng)。

具體而言，教師在面對(duì)電學(xué)類題目時(shí)，由于一些物理題目較為抽象，導(dǎo)致學(xué)生面對(duì)此類題型會(huì)出現(xiàn)無(wú)從下手。而這時(shí)，教師可以采取極值法的方式開展教學(xué)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的解題能力，拓展學(xué)生探尋問(wèn)題解決的新方法、新思路。而在講授“變阻器”這一節(jié)時(shí)，為使學(xué)生了解變阻器的構(gòu)造及變阻器的工作原理，知道正確使用變阻器的方法，也為了進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的形象思維能力，首先，讓學(xué)生動(dòng)手操作，借助實(shí)物，如“鉛筆芯”連入電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證“電阻對(duì)電燈泡亮度”的影響因素，讓學(xué)生借助鉛筆芯逐漸變短觀察燈泡亮度，進(jìn)一步感受電阻變化的情況；之后，讓學(xué)生借助類似的物理模型自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。最終，讓學(xué)生借助具體物理模型，進(jìn)一步鞏固對(duì)變阻器實(shí)驗(yàn)原理的掌握程度。再之后，為學(xué)生展示“滑動(dòng)變阻器的滑片P向下移動(dòng)，電壓表的示數(shù)將會(huì)發(fā)生何種變化”類型題目，并指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)極值法解決。當(dāng)學(xué)生拿到這樣一道題目，他們首先解決思路就是逐步分析，分析電壓的情況，再思考電流的情況，但是，在思考電阻在這個(gè)過(guò)程中，只要有一處出現(xiàn)疏忽就會(huì)導(dǎo)致大小的分析正好相反，導(dǎo)致問(wèn)題解答失敗。針對(duì)這種情況，教師鼓勵(lì)學(xué)生可以這樣進(jìn)行假設(shè)，“在一開始時(shí)，滑片位于最左端，此時(shí)滑動(dòng)變阻器相當(dāng)于沒(méi)有接入電路中，此時(shí)電壓表的示數(shù)為零，而當(dāng)滑片向下滑動(dòng)時(shí)，接入電路中的電阻是增加的……”借助此種特殊解法，讓學(xué)生的思維更為簡(jiǎn)潔，在潛移默化中提高學(xué)生的解題能力。

（四）極值法在物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

在物理教學(xué)中，物理實(shí)驗(yàn)作為重要的教學(xué)內(nèi)容，需要教師給予足夠的關(guān)注，因?yàn)榻柚鷮?shí)驗(yàn)教學(xué)可以有效加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，這既是對(duì)物理理論知識(shí)的鞏固，也是培養(yǎng)學(xué)生探究思維能力的最佳時(shí)機(jī)之一。具體而言，教師可以借助多媒體為學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，要讓學(xué)生獨(dú)自進(jìn)行操作，在此過(guò)程中為學(xué)生引入極值思維，讓學(xué)生在參與實(shí)驗(yàn)過(guò)程中規(guī)范操作步驟，掌握實(shí)驗(yàn)原理。這樣一來(lái)，可以讓學(xué)生將課堂上講授的理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐，進(jìn)一步培養(yǎng)其科學(xué)方法、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)思維。

在開展“探究串聯(lián)電路中各處電流的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，為進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的探究思維能力，使學(xué)生掌握串聯(lián)電路中電流的規(guī)律，體驗(yàn)科學(xué)探究的全過(guò)程，教師可開展物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。首先，為學(xué)生講述了基本原理，之后，采取播放視頻的方式為學(xué)生展示線路圖的連接方式；再之后，讓學(xué)生動(dòng)手自己進(jìn)行操作，在這個(gè)過(guò)程中，讓學(xué)生一邊操作，一邊記錄數(shù)據(jù)，并讓學(xué)生探究“僅測(cè)兩到三次電流是否能歸納出普遍適用下結(jié)論？串聯(lián)電路中各處電流的關(guān)系？如何進(jìn)行假設(shè)來(lái)推導(dǎo)電流關(guān)系？……”等問(wèn)題展開討論。之后，讓學(xué)生大膽操作，借助極端假設(shè)的方式進(jìn)行試驗(yàn)，直觀感受這部分的知識(shí)內(nèi)容，進(jìn)而有效培養(yǎng)并提升學(xué)生的物理探究思維能力。

三、結(jié)束語(yǔ)

極值法在物理學(xué)習(xí)中應(yīng)用較為廣泛，教師為了拓展學(xué)生的物理思維，提升學(xué)生的物理解題能力，便可以結(jié)合授課內(nèi)容將此種方法運(yùn)用到教學(xué)過(guò)程中。除此之外，物理解題方法并不僅限于極值法，培養(yǎng)學(xué)生物理思維的方式也并不僅限于此，作為物理教師的我們，應(yīng)靈活轉(zhuǎn)變教學(xué)思路讓學(xué)生將物理知識(shí)學(xué)活，注重學(xué)生物理思維能力的培養(yǎng)。所以，這就需要教師注重學(xué)生多種物理思維能力的培養(yǎng)，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用極值法解題，使問(wèn)題化難為易，化繁為簡(jiǎn)，思路靈活，判斷準(zhǔn)確，可使分析過(guò)程大為簡(jiǎn)化，解題速度及準(zhǔn)確率進(jìn)一步提高，最終促進(jìn)學(xué)生物理綜合素質(zhì)的發(fā)展。

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