加強(qiáng)物理教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生定性推理能力探究

周朋

摘 要：嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)推理和精當(dāng)?shù)墓竭\(yùn)用是解答物理問題的有效方法，必要的定性分析是指明解決問題方向的有效手段。文章從物理科學(xué)思維培養(yǎng)的角度分析物理定性推理能力的含義，探討高中物理定性推理能力的培養(yǎng)方法。

關(guān)鍵詞：物理;科學(xué)思維;推理能力;定性分析

中圖分類號(hào)：G421;G633.7文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1008-3561（2019）12-0031-01

一、物理定性推理能力的含義

物理定性推理能力是指?jìng)€(gè)體通過(guò)對(duì)物理情境的分析抽象出物理模型，并運(yùn)用物理概念和物理規(guī)律對(duì)其關(guān)系與因果性進(jìn)行定性的推理，從而有效完成物理求解任務(wù)的能力。物理定性推理能力的高低與學(xué)生對(duì)物理情境的分析和表征，以及對(duì)物理概念和規(guī)律的理解密不可分。定性推理能力的提高是培養(yǎng)學(xué)生物理科學(xué)思維能力的必要基礎(chǔ)。

二、高中物理定性推理能力的培養(yǎng)探究

例1：討論等量同種電荷中垂線上的場(chǎng)強(qiáng)大小。

定性分析：如圖1所示，兩等量同種正電荷在連線中點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相反，所以等量同種電荷連線的中點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)為0，兩電荷在無(wú)限遠(yuǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)也為0。而中垂線上除中點(diǎn)外任取一點(diǎn)，其合場(chǎng)強(qiáng)大于0，方向沿中垂線向外。因此可以判斷，從中點(diǎn)向兩側(cè)無(wú)窮遠(yuǎn)，場(chǎng)強(qiáng)先變大后變小，且從電荷連線中點(diǎn)到無(wú)窮遠(yuǎn)處之間一定有場(chǎng)強(qiáng)最大的位置。

例2：如圖2所示，置于固定斜面上的物體A受到平行于斜面向下的力作用保持靜止。若力F大小不變，將力F在豎直平面內(nèi)由沿斜面向下緩慢地轉(zhuǎn)到沿斜面向上（轉(zhuǎn)動(dòng)范圍如圖2中虛線所示），在F轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，物體始終保持靜止。在此過(guò)程中，物體與斜面間的（ ）。A.摩擦力可能一直增大，B.摩擦力一定一直增大，C.摩擦力可能先減小后增大，D.摩擦力可能一直減小。

定性分析：若力F較大，當(dāng)力F平行于斜面向下時(shí)，斜面對(duì)物體的摩擦力沿斜面向上;當(dāng)F平行于斜面向上時(shí)，斜面對(duì)物體的摩擦力沿斜面向下，所以將該力F在豎直平面內(nèi)由沿斜面向下緩慢地轉(zhuǎn)到沿斜面向上的過(guò)程中，斜面對(duì)物體的摩擦力先沿斜面向上減小到零再改為沿斜面向上增大。若力F較小，當(dāng)力F平行于斜面向下時(shí)，斜面對(duì)物體的摩擦力沿斜面向上;當(dāng)F平行于斜面向上時(shí)，斜面對(duì)物體的摩擦力還是沿斜面向上。所以將該力F在豎直平面內(nèi)由沿斜面向下緩慢地轉(zhuǎn)到沿斜面向上的過(guò)程中，斜面對(duì)物體的摩擦力方向一直向上，逐漸變小。故這道題C、D是正確的。

例3：如圖3所示，水平圓盤上有兩個(gè)質(zhì)量相等的、可以看作質(zhì)點(diǎn)的小物塊A、B，它們之間的連接細(xì)線經(jīng)過(guò)圓心，與圓盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)大小相等，且OB=2OA。開始時(shí)，細(xì)繩僅處于伸直狀態(tài)，沒有張力，現(xiàn)在讓圓盤從靜止開始繞著豎直軸做轉(zhuǎn)速越來(lái)越大的轉(zhuǎn)動(dòng)，直至剛要滑動(dòng)，則以下說(shuō)法正確的是（ ）。A.細(xì)繩中的張力從轉(zhuǎn)動(dòng)開始一直逐漸增大，B.物塊A的摩擦力先變大后變小，C.物塊A的摩擦力先沿半徑指向里再指向外，D.物塊B的摩擦力先沿半徑指向外再指向里。

定性分析：假設(shè)沒有繩子，圓盤繞著豎直軸以較小的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A、B做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由摩擦力提供，其摩擦力總是指向圓心且大小隨轉(zhuǎn)速增大而增大。由于B做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑大，所以B受到的摩擦力先達(dá)到最大摩擦力，先發(fā)生滑動(dòng)，這時(shí)候AB之間的細(xì)繩開始有張力。定性思考：若圓盤轉(zhuǎn)速較大時(shí)，AB會(huì)有向B的一側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì)，則A受到的摩擦力是背離圓心指向外。故細(xì)繩中剛開始沒有張力，A選項(xiàng)錯(cuò)誤;物塊A受到的摩擦力先指向里變大，再變小到零，然后改變方向向外變大，B錯(cuò)誤，C正確;物塊B受到的摩擦力一直是向里，D錯(cuò)誤。

例4：如圖4所示，物體A和B的質(zhì)量均為m，且分別與跨過(guò)光滑輕質(zhì)定滑輪的輕繩連接，在用水平變力F拉物體B沿水平方向向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（ ）。A.物體A也做勻速直線運(yùn)動(dòng)，B.物體A做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，C.繩子對(duì)物體A的拉力等于物體A的重力，D.繩子對(duì)物體A的拉力大于物體A的重力。

定性分析：物體A上升的速度等于滑輪到物體B之間細(xì)繩變長(zhǎng)的速度，當(dāng)物體B在滑輪的正下方（即α=90°）運(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)繩長(zhǎng)度不變，A的速度為零;隨著α角減小，A開始向上運(yùn)動(dòng)，且速度增大，若細(xì)繩無(wú)窮長(zhǎng)，當(dāng)向右運(yùn)動(dòng)無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí)，細(xì)繩的變長(zhǎng)速度無(wú)限接近B的速度，即最終A的速度無(wú)限接近B的速度，則A的加速度趨向0。故物體A做加速度減小的變加速運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;物體A運(yùn)動(dòng)的加速度向上，則物體處于超重狀態(tài)，即繩對(duì)物體A的拉力大于重力，故選項(xiàng)D正確。

參考文獻(xiàn)：

[1]林明華.高中物理教學(xué)質(zhì)量的提升需要“慢”教學(xué)[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2015（05）.

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