基于逆向思維的初中物理解題指導(dǎo)

李小勤

【摘要】物理本身的知識兼有抽象、復(fù)雜等特性，相應(yīng)題型復(fù)雜多變，綜合性強(qiáng)，對初中生思維能力、解題能力等具有較高要求，為了從根本上助力初中生解題能力提升，就需要拋棄“題海戰(zhàn)術(shù)”的方式，側(cè)重解題思維、方法與思想等的傳授及指導(dǎo).本文針對初中物理解題教學(xué)現(xiàn)狀，對逆向思維在解題中的運用意義與要點進(jìn)行了重點探討.

【關(guān)鍵詞】初中物理;逆向思維;解題方法

在學(xué)科核心素養(yǎng)下，“真學(xué)”、“真教”方面的話題越發(fā)受到關(guān)注.所謂的“真教”是指以培養(yǎng)初中生學(xué)科核心素養(yǎng)為根本出發(fā)點，基于大單元理念等有效教學(xué)方法對教學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新整合，以及實施多元化的新型教學(xué)方法與手段，保證可以全面促進(jìn)學(xué)生學(xué)科綜合素質(zhì)發(fā)展.其中逆向思維是一種相對正向思維或順向思維而言的有效思維方式，在某些復(fù)雜或者無法借助正向思維進(jìn)行求解的物理問題求解中常?？梢园l(fā)揮奇效.

1 逆向思維的內(nèi)涵

逆向思維也被稱作求異思維，主要是指反過來思考那些已經(jīng)近乎成定論的觀點或事物的一種思維方式，也就是所謂的“反其道而行”.

逆向思維本身是相對于正向思維而言的一種求異思維方式，側(cè)重從對立面來發(fā)展思維，或者從問題反方面來進(jìn)行探索，力求可以借助這種打破常規(guī)思維的思維方式來獲得全新的的結(jié)論或看法.

在分析問題中，正向思維下的思維是先得出條件或問題，后得出結(jié)論.而在逆向思維下，可以從結(jié)論反過來推導(dǎo)問題或條件.針對某些正向思考之后無法獲取解題思路的問題求解，如果可以靈活運用逆向思維，那么有時候常?？梢酝黄瞥Ｒ?guī)，簡化問題的整個求解過程.

2 初中物理解題中逆向思維的運用價值

物理是初中階段一門非常重要的學(xué)科，對學(xué)生的邏輯、抽象以及逆向等多樣化思維發(fā)展以及解題能力具有較高要求.為了有效鍛煉初中生的物理解題能力，離不開切實可行的解題訓(xùn)練，但是以往側(cè)重“題海戰(zhàn)術(shù)”的解題訓(xùn)練方式會使學(xué)生在反復(fù)解題的過程中形成思維定勢，尤其是在反復(fù)求解同類型的物理問題過程中更是容易限制思維能力發(fā)展，直接影響了學(xué)生最終的解題能力的發(fā)展.而如果可以在解題教學(xué)中有計劃地傳授給學(xué)生逆向思維這一解題手段，那么可以指導(dǎo)他們反過來從結(jié)果推導(dǎo)驗證問題的條件，以此就可以便捷地對問題求解過程進(jìn)行簡化.

初中生本身的閱歷尚淺，年齡比較小，同時邏輯思維、抽象思維等思維能力發(fā)展不足，以至于在分析物理問題的過程中常常無法開展深入思考，進(jìn)而直接影響了最終的物理問題求解能力的發(fā)展.而此時如果可以結(jié)合一些典型的物理問題，針對性將逆向思維法傳授給學(xué)生，讓他們可以在嘗試?yán)媚嫦蛩季S來求解物理問題的過程中持續(xù)性鍛煉及發(fā)展自身的解題能力.

3 初中物理解題中逆向思維的運用策略

3.1 基于逆向思維，解決運動問題

運動學(xué)問題是初中階段物理學(xué)習(xí)中比較常見的一類問題，相關(guān)問題求解中也經(jīng)常可以借助逆向思維來進(jìn)行求解.由于初中生本身初步學(xué)習(xí)物理學(xué)科知識，學(xué)習(xí)的時長相對較大，物理思維發(fā)展還處于初級階段，所以在碰到某些已經(jīng)學(xué)習(xí)過的物理知識的時候常常會因為印象不深而無法形成深刻認(rèn)知，以至于常常無法順利求解問題.

特別是在運動學(xué)問題設(shè)計過程中，出題人會對有關(guān)的條件進(jìn)行改變，這時候?qū)W生因為處于無法深入理解及掌握物體運動狀態(tài)，所以無從下手.而此時如果可以指導(dǎo)初中生在對運動學(xué)問題進(jìn)行剖析過程中巧用逆向思維，從末端物體運動狀態(tài)往回進(jìn)行推導(dǎo)，逐步還原到最初的“原態(tài)”，以此就可以幫助他們對物體運動特征及規(guī)律等進(jìn)行有效梳理，明確最終的運動狀態(tài)本質(zhì)，保證可以借此來助力他們快速找到解題突破口.

例1現(xiàn)有一輛裝滿支援災(zāi)區(qū)救濟(jì)貨物的貨運車，已知其載滿貨物之后的總重量是35000N.在裝滿貨物之后，貨運車以10m/s速度在水平路面上允許行駛，在行駛10min之后，已知行駛中貨車所受阻力是3000N，試求該輛貨運車在10min之內(nèi)牽引力對貨運車的作用是？貨運車的功率是？

解析 本道物理題是一道典型的關(guān)于運動的問題，如果初中生采取常規(guī)思維方式進(jìn)行思考與探究，那么就容易受到貨運車總載重35000N這一已知條件的干擾而造成錯解問題.

實際上，在求解本道運動學(xué)問題的過程中不需要運用到這一已知條件，為了可以幫助初中生意識到這一點，可以指導(dǎo)他們采取逆向思維來進(jìn)行思考，即：首先可以采取位移（距離）計算公式S-v×t來進(jìn)行計算.在10min時間之內(nèi)，貨車行駛的距離達(dá)到了10s×10m/s×60=6000m.在貨運車保持勻速行駛的狀態(tài)下，可以有效地調(diào)用“力的作用是相互的”這一基本物理定理來快速推導(dǎo)得到：貨運車本身所承受牽引力和阻力之間保持對等關(guān)系，即：F=f=3000N，相應(yīng)的貨運車發(fā)動機(jī)牽引力對貨運車作用是W=F×s=6000m×3000N=1.8×107J，對應(yīng)的功率是P=W/t=30000W=3×104W.

在求解本道物理運動學(xué)問題期間，通過指導(dǎo)學(xué)生采取逆向思維思考問題求解過程，可以幫助他們規(guī)避問題求解中存在的干擾條件及信息，同時可以從所求結(jié)論逆向推導(dǎo)已知的條件，確?？梢皂樌_定貨運車發(fā)動機(jī)牽引力、阻力以及功率三者之間所具有的緊密聯(lián)系.通過指導(dǎo)初中生反復(fù)開展解題訓(xùn)練，可以有效地提高他們分析及求解問題的效率.

3.2 基于逆向思維，解決磁場問題

在現(xiàn)實生活中，初中生比較熟悉的是能夠借助肉眼直觀觀察到的事物，如汽車的運動或者水的浮力，但是也存在著一些現(xiàn)實生活中肉眼無法直觀觀察或用手觸摸的事物，磁場、電場等都是該類的物理知識.

針對磁場問題，由于初中生本身無法直觀感受它們的存在，所以在分析及求解中容易陷入解題困境.這時候如果可以巧用逆向思維，則可以從磁場問題已經(jīng)給定的各種解題條件出發(fā)來進(jìn)行逐步推導(dǎo)，并且在推導(dǎo)過程中可以時刻思考“求解問題需要哪些必要的解題條件與數(shù)據(jù)？”“如何才能獲得這些解題條件與數(shù)據(jù)？”這兩個方面的問題，保證他們可以對相應(yīng)物理問題求解過程進(jìn)行簡化，不斷提高學(xué)生解題的準(zhǔn)確性.

例2圖1所示的是一個勻強(qiáng)磁場中擱置有一個忽略電阻的平行金屬導(dǎo)軌，已知大線圈m和導(dǎo)軌之間保持連接狀態(tài)，并且在導(dǎo)軌上面相應(yīng)地擱置一根裸體導(dǎo)線ab，為了可以使大線圈m上的閉合線圈形成順時針的感應(yīng)電流，那么這時候需要如何移動導(dǎo)線ab呢？

解析 本道題是一道非常常見的磁場問題，主要考查學(xué)生對磁場中電流形成機(jī)理的掌握情況，以及磁場方向與電流方向辨識能力發(fā)展情況.按照正向的解題思維，初中生在思考的過程中常常會運用“右手法則”，根據(jù)導(dǎo)線移動來判斷所產(chǎn)生磁感電流的方向.但是在分析本道物理問題過程中如果可以采用逆向思維，借助逆用“右手法則”的方式就可以快速判斷出導(dǎo)線ab的移動方向（向右）.

本道題雖然簡單，但是，確是運用逆向思維求解磁場問題的一個具體表現(xiàn)，對促進(jìn)他們自身解題能力與邏輯思維能力有積極意義.

3.3 基于逆向思維，解決浮力問題

浮力問題也是一類中考物理考試的必考題型，本身涉及到的題型靈活多變，可以幫助初中生快速求解相關(guān)的物理類型題，單純依靠正向思維是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的.因為浮力方面的物理計算公式比較多，并且根據(jù)解題指標(biāo)的不同將相應(yīng)的物理計算公式進(jìn)行相應(yīng)地變形，為了可以更好地幫助他們求解浮力問題，同樣可以指導(dǎo)初中生采取逆向思維來逆用相應(yīng)的浮力計算公式.

通常而言，在浮力作用下，假定物體本身不發(fā)生改變，那么在同一個g下浮力大小也不會發(fā)生改變.在求解相關(guān)物理問題過程中如果可以緊抓這一物理知識點與規(guī)律來運用逆向思維分析問題，那么就可以幫助他們在反向思考問題求解方向與流程的過程中判斷出最終的正確結(jié)果.

例3 圖2展示的是一個盛有清水的水杯中擱入一個銅制實心小球和鐵質(zhì)實心小球，它們分別借助一根可以忽略體積與質(zhì)量的細(xì)線進(jìn)行連接并懸掛在同種類型的彈簧測力計下面.在兩個實心金屬球完全沉入水杯中的清水時發(fā)現(xiàn)兩個彈簧測力計的示數(shù)相同，那么在將它們提出水杯中的清水面之后，哪一個彈簧測力計的示數(shù)更大一些？

解析 本道浮力題涉及到比較繁瑣的實驗描述過程，雖然整體描述比較清晰，但是大多數(shù)初中生一般都不習(xí)慣對拿出的2個金屬小球之后的質(zhì)量進(jìn)行測定，所以分析起來難度比較大.

如果在指導(dǎo)他們求解問題過程中可以靈活運用逆向思維，對題干給出的物理實驗來設(shè)計如下一個相反的實驗：假如現(xiàn)有兩個金屬小球在提出清水面之后的重量保持一致，那么結(jié)合浮力計算公式：F浮=ρ液×g×V排發(fā)現(xiàn)大體積的鐵球本身承受的浮力要更大，為了可以保證提出水面之后彈簧測力計測得的示數(shù)保持相等，那么這時候就需要給鐵球相應(yīng)地多懸掛一些事物，這樣就可以借助逆向思維的運用來順利求解問題.如果2個彈簧測力計顯示相同示數(shù)，那么在提出小球之后懸掛有鐵球的測力計會具有更大的示數(shù).

在指導(dǎo)學(xué)生靈活應(yīng)用逆向思維對問題進(jìn)行反復(fù)簡化的過程中，可以拓展他們的解題思維，提高他們解題效率.

例4 現(xiàn)有一個空的玻璃瓶子，將其進(jìn)行密封處理之后插入到盛有清水的水盆中，發(fā)現(xiàn)該瓶子正好懸浮于盆中清水當(dāng)中，試求該玻璃瓶子體積與瓶中空氣體積二者之比？（已知玻璃密度是2.5×103kg/m3）.

解析 針對本道浮力問題求解，許多初中生在求解的過程中會聯(lián)想到采用正向思維來分析及求解問題，即：他們通過發(fā)現(xiàn)玻璃瓶子懸浮于盆中清水當(dāng)中，所以可以假定這時候玻璃瓶子密度和水的密度均是1，也就是說玻璃瓶子本身缺少容積部分質(zhì)量之后，剩余的同玻璃瓶子之內(nèi)空氣這一整體密度可以近似看作是1.此時假定總體積是V1，容積是V2，玻璃和水的密度分別是ρ1和ρ2，這樣就可以得到如下解題公式：ρ1V1-ρ2V1=ρ1V2，代入已知條件之后可以相應(yīng)地通過求解來得到如下比值：2.5∶2.除了這種正向求解思維外，如果可以指導(dǎo)學(xué)生采取逆向思維來求解問題，那么就可以根據(jù)本道題所要求解的體積比，逆向思考運用密度公式來進(jìn)行解題，之后即可調(diào)用二力平衡方面的知識來進(jìn)行列式求解問題（具體步驟同上述的正向思維方法一樣）.

相較于正向思維而言，如果可以靈活地應(yīng)用逆向思維，那么就可以從問題出發(fā)來反推解題條件，這樣可以快速簡化問題求解過程，保證快速確定解題的突破口與思路.

4 結(jié)語

綜上所述，逆向思維是助力初中生高效求解物理問題的一個有效思維方法，具體可以將其應(yīng)用于解決運動問題，電磁問題、電學(xué)問題和浮力問題等不同類型的物理問題中.

在指導(dǎo)學(xué)生利用逆向思維解決物理類型題中，必須要加強(qiáng)逆向思維運用的有效指導(dǎo)，保證他們可以借助逆向思維來簡化整個問題求解過程，最終快速求解問題，有效鍛煉及發(fā)展他們的物理解題能力.