突破思維障礙 巧解物理難題

王懷鵬

[摘? ?要]高中物理題型復(fù)雜多變，部分習(xí)題涉及的物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程復(fù)雜，對(duì)學(xué)生的思維能力要求較高，不少學(xué)生百思不得其解，成為學(xué)生學(xué)習(xí)物理的攔路虎。為幫助學(xué)生攻克物理難題，樹(shù)立解題自信心，教師可圍繞具體例題，與學(xué)生一起分析難題難在何處，幫助學(xué)生突破思維障礙，將陌生問(wèn)題轉(zhuǎn)化為熟悉的問(wèn)題，讓學(xué)生迅速找到解題突破口，從而提升學(xué)生的物理解題能力。

[關(guān)鍵詞]高中物理;難題;思維障礙;突破

[中圖分類號(hào)]? ? G633.7? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2020）29-0050-03

部分學(xué)生解答物理習(xí)題時(shí)感覺(jué)難度較大，主要有以下原因：其一，對(duì)高中物理基礎(chǔ)知識(shí)的理解不夠深入，思維不夠靈活;其二，對(duì)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程認(rèn)識(shí)不清，無(wú)法及時(shí)調(diào)動(dòng)頭腦中的物理知識(shí)，或思維受限，采用的解題方法較為煩瑣，導(dǎo)致半途而廢。為避免出現(xiàn)上述情況，教師教學(xué)中應(yīng)該注意幫助學(xué)生突破思維障礙，具體可以在平時(shí)教學(xué)中，重視學(xué)生的思維訓(xùn)練，注意解題思路方法的講解，并讓學(xué)生能夠舉一反三，拓展其思維，給其解答物理難題帶來(lái)良好的啟發(fā)。

一、借助幾何思維，巧解物理難題

高中物理與數(shù)學(xué)知識(shí)聯(lián)系緊密，尤其是部分難題，借助幾何知識(shí)進(jìn)行分析，能很快找到參數(shù)之間的關(guān)系，準(zhǔn)確構(gòu)建相關(guān)方程，進(jìn)而順利求解。教學(xué)中應(yīng)通過(guò)引導(dǎo)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)幾何知識(shí)的重要性，尤其要注意通過(guò)習(xí)題講解以及日常訓(xùn)練，提高學(xué)生運(yùn)用幾何思維解答物理難題的意識(shí)，總結(jié)運(yùn)用幾何思維解答物理難題的技巧與方法，使其在解題中少走彎路，提升解題效率。

【例1】一斜面A在水平面上固定，一細(xì)線左端與水平面平行連接于墻面，右端通過(guò)滑輪與斜面水平且靜止的物塊B相連。已知斜面A的傾角為[α]，A、B的質(zhì)量均為m。某一刻A不再固定，A和B均做直線運(yùn)動(dòng)。忽略所有摩擦，重力加速度為g。（1）A滑動(dòng)x位移時(shí)，求B的位移;（2）A滑動(dòng)x位移時(shí)，求其速度vA。

該題的情景并不復(fù)雜，但部分學(xué)生對(duì)兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)情景分析不夠清楚，無(wú)法找到兩個(gè)物體位移之間的關(guān)系，導(dǎo)致無(wú)從下手。對(duì)兩個(gè)物體進(jìn)行受力分析，如圖2-1，根據(jù)運(yùn)動(dòng)的合成與分解知識(shí)，繪制矢量三角形圖形，結(jié)合圖形不難求解。設(shè)物體A的位移為x時(shí)，B的位移大小為s，則其位移的矢量三角形，如圖2-2所示。

通過(guò)該題目的講解使學(xué)生認(rèn)識(shí)到一些高中物理習(xí)題看似難度較大，但只要明確物體的運(yùn)動(dòng)情況，借助幾何知識(shí)尋找參數(shù)之間的關(guān)系，便不難求解。

二、借助降維思維，巧解物理難題

高中物理部分習(xí)題創(chuàng)設(shè)的情境屬于三維情境，解題時(shí)需要借助降維思維，將三維情境轉(zhuǎn)化為二維情境，以便學(xué)生分析相關(guān)參數(shù)。為使學(xué)生能夠順利求解該類難題，教學(xué)中一方面要借助多媒體技術(shù)為學(xué)生動(dòng)態(tài)展示轉(zhuǎn)化過(guò)程，在增強(qiáng)學(xué)生空間立體感的同時(shí)，幫助學(xué)生構(gòu)建三維與二維之間的聯(lián)系。另一方面，重視相關(guān)例題講解，使學(xué)生體會(huì)降維思維的具體應(yīng)用，使其能夠借助降維思維打開(kāi)相關(guān)物理難題的解題思路，幫助學(xué)生樹(shù)立解題自信心。

【例2】如圖3-1，一半徑R為20 cm，質(zhì)量M為20 kg表面光滑的實(shí)心圓球B通過(guò)長(zhǎng)L為30 cm的細(xì)線懸掛在墻面上。在墻面與球接觸的中間放置一厚度[Δ]h為10 cm，質(zhì)量m為2 kg的正方體小物塊A，其與墻面的動(dòng)摩擦因數(shù)[μ]為0.2。某一時(shí)刻將一外力施加給物體A，使其在和球脫離前緊靠墻沿水平方向做加速度a為5 m/s2的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，求外力的大小和方向（g取10 m/s2）。

通過(guò)該題目的講解使學(xué)生認(rèn)識(shí)到題目難就難在如何將立體情境轉(zhuǎn)化為平面問(wèn)題進(jìn)行分析，使其意識(shí)到在以后的學(xué)習(xí)中應(yīng)注重提升自己的空間想象能力。

三、借助近似思維，巧解物理難題

解答高中物理難題時(shí)，一些習(xí)題采用常規(guī)思路無(wú)法求解。但應(yīng)用近似思維，將一些參數(shù)看作近似相等，便可柳暗花明。當(dāng)然使用近似思維時(shí)，并非想當(dāng)然地進(jìn)行近似處理，而應(yīng)選擇合理的研究對(duì)象，只有當(dāng)研究對(duì)象達(dá)到某一標(biāo)準(zhǔn)，如非常小時(shí)，才可用近似思維求解。教學(xué)中，教師為使學(xué)生能夠運(yùn)用近似思維解答物理難題，可與學(xué)生一起剖析經(jīng)典的物理問(wèn)題，加深學(xué)生的認(rèn)識(shí)，并運(yùn)用近似思維解題，使其能夠在以后的解題中靈活應(yīng)用。

【例3】一質(zhì)量為m，半徑為R的圓形繩圈，圍繞中心軸O以角速率[ω]，在光滑水平面上做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，求繩中的張力大小。

該題目難在合理選取研究對(duì)象以及參數(shù)近似處理上。通過(guò)該題目的講解，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到應(yīng)用近似思維解答物理難題時(shí)，既要選擇正確的研究對(duì)象，做好受力分析，靈活應(yīng)用力的合成法則，又要在近似處理時(shí)遵循相關(guān)的數(shù)學(xué)及物理規(guī)律，保證參數(shù)近似的合理性，如題目中當(dāng)角度非常小時(shí)，[sinα2?α2]才成立。

四、借助歸納思維，巧解物理難題

高中物理習(xí)題中部分物體的運(yùn)動(dòng)具有規(guī)律性，可通過(guò)分析某段的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，列出相關(guān)方程，分析物體運(yùn)動(dòng)所呈現(xiàn)的規(guī)律，進(jìn)行巧妙求解。為使學(xué)生應(yīng)用歸納思維正確解答物理難題，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生做好某階段物體運(yùn)動(dòng)情況的深入剖析，掌握物體運(yùn)動(dòng)中所受的力以及力的變化。同時(shí)，為了加深學(xué)生的認(rèn)識(shí)，可篩選代表性較強(qiáng)的習(xí)題，與學(xué)生一起分析解答，而后鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行歸納，在增強(qiáng)學(xué)生解題自信的同時(shí)，使其體會(huì)應(yīng)用歸納思維解題的細(xì)節(jié)，不斷提高其應(yīng)用歸納思維解答物理習(xí)題的能力。

【例4】如圖4，在光滑水平地面上有一質(zhì)量M=10 kg足夠長(zhǎng)的木板向右以[v0=5 m/s]的速度運(yùn)動(dòng)。在木板上方存在一固定擋板，當(dāng)木板運(yùn)動(dòng)至其最右端位于擋板正下方時(shí)，將一質(zhì)量m=1 kg的小鐵塊靜止放在木板上。小鐵塊和木板上表面的動(dòng)摩擦因數(shù)[μ]=0.5。當(dāng)木板運(yùn)動(dòng)L=1 m時(shí)，將第二個(gè)小鐵塊放在第一個(gè)小鐵塊上。以后約定只要木板運(yùn)動(dòng)了L就按照上述操作繼續(xù)放置小鐵塊，直到木板靜止不動(dòng)（g為10 m/s2）。問(wèn)最終木板上有多少小鐵塊？