解答初中物理問題的幾種特殊思維策略

闞小勇

(江蘇省如皋市江安鎮(zhèn)濱江初中 226534)

物理學習作為一種有意義的學習，學生必須解答大量的物理習題以加深對物理概念、規(guī)律及物理思想方法的理解.物理解題的過程也是主體積極認知的過程，解答物理習題涉及到人如何獲取信息、加工信息，如何進行決策思維，以及如何儲存和提取知識等等.為提高學生解答物理問題的能力，在物理教學過程中必須教給學生一些特殊的解題思維策略.所謂物理習題的解題策略，是指在探求物理習題答案的過程中所采取的途徑和方法，它是對解題過程的概括性認識.而特殊思維策略，是指思考路徑不太常規(guī)，而對解題活動又能出奇制勝的思維策略.現(xiàn)結(jié)合具體習題的解答談幾種特殊思維策略的應(yīng)用.

1 變更問題策略

所謂變更問題策略，就是主體面對難以完成知識的提取和推理而無從下手的問題時，思維不要停留在原問題上，而是思考原問題的情境是否可以進行“反客為主”的變更，能否換一種表述方式來把它改變成一個等價問題，使它變得更熟悉、更簡單、難度大大降低而更加易于解決的新問題，以便通過解決其等價問題而達到解決原問題的目的，這顯然有助于提高學生思維的變通性與創(chuàng)造性.

例1 某游客去泰山旅游，第一天早上9∶00檢完票進入景區(qū)大門沿山路步行爬山，于下午14∶00到達山上某一賓館住宿，在第二天早上9∶00時又從該賓館處下山沿原路步行返回，正好于下午14∶00離開景區(qū)大門，則在該線路上____(選填“不一定”“一定”或“一定不”)存在這樣一個地點：該游客第二天返回經(jīng)過該地點的時刻與第一天經(jīng)過該地點的時刻相同.

解析本題采用變更問題法，在不改變問題實質(zhì)的情況下，恰當引入一個替代過程，可使原問題變得易于求解.題中給出的條件是同一個人在前后兩天走過相同的路程，現(xiàn)假設(shè)在第二天這個游客從賓館出發(fā)返回景點大門的過程中，有另一個“替身”游客模擬該游客第一天的行為從景點大門走向山上賓館，因為他們出發(fā)的時刻相同(均為早上9∶00)而又相向而行，所以他們必然會相遇在賓館與景區(qū)大門路途之間的某一位置，而且相遇時所經(jīng)歷的時間也必然相等，答案顯然是“一定”存在這個地點.

2 代入檢驗策略

有些問題通過正面求解也許不能得出正確答案，而問題本身存在幾個可能的答案，用常規(guī)的邏輯推理難以排除這些可能答案中的錯誤選項時，可以采用相應(yīng)的物理知識，寫出相關(guān)量之間的關(guān)系式后，將題給選項逐一代入這個關(guān)系式進行檢驗，使關(guān)系式成立的選項即為所需答案，這種代入檢驗策略有時是很奏效的.

例2 有甲、乙兩種物質(zhì)制成的兩個物體，它們的質(zhì)量之比為3∶1，吸收的熱量之比是2∶1，則它們升高的溫度之比和比熱之比分別為( ).

A.2∶3，10∶1 B.5∶3，2∶5

C.3∶2，1∶10 D.3∶5，5∶2

解析這里先用“等分量”法設(shè)甲、乙兩物體的質(zhì)量分別為3m和m，吸收的熱量之比分別為2Q和Q，比熱之比為c甲和c乙，升高的溫度之比分別為Δt甲和Δt乙，則根據(jù)吸熱公式Q=cmΔt可得：

2Q=c甲×3mΔt甲

①

Q=c乙×mΔt乙

②

聯(lián)立①②得：

③

將各選項分別代入③式，只有選項B正確.

3 模式識別策略

在物理解題活動中，解題主體通常都是首先辨別題目的類型或所涉及到的物理知識，以便與已有的知識發(fā)生聯(lián)系，從而迅速從記憶中提取有關(guān)知識來解決問題，這種解題策略叫做模式識別.如果很快識別出這個問題屬于哪一類，就能由此選擇大致的解題方向，縮小搜索的范圍，提取相關(guān)知識進行求解，問題的解法和答案也會很快的明朗起來.

例3 某同學在使用托盤天平稱量一個物體的質(zhì)量時，先把天平放在水平臺上，由于疏忽而沒有把游碼撥回“0”刻線處，當游碼位于0.2克處時去調(diào)節(jié)平衡螺母，使指針指到刻度盤的正中央，之后把被測物體放在左盤，在右盤中加入43克砝碼時，天平再次恢復平衡，由此可知被測物體的質(zhì)量為( ).

A.43.0克 B.43.1克

C.42.9克 D.不能確定

解析天平本身是個等臂杠桿，當天平放在水平臺上指針指在刻度盤的中央而使橫梁處于平衡狀態(tài)時，左盤中物體的質(zhì)量與右盤中砝碼的質(zhì)量是相等的，所以本題答案為A.顯然，這里只要能識別出天平的工作原理就能得出正確答案，至于題中游碼位于0.2克處時對天平所形成的影響，其實已被調(diào)節(jié)平衡螺母所抵消，這與游碼位于“0”刻度線處時去調(diào)節(jié)平衡螺母使橫梁平衡并沒有本質(zhì)區(qū)別.當然，此時若需要向右移動游碼才能使橫梁平衡，則物體質(zhì)量應(yīng)為m法+(m游-0.2克)，其中m游為游碼所對刻度值.

4 以退求進策略

解題時先退到我們最容易看清楚問題的地方，認清了，看透了，鉆深了，然后再去解決問題，這就是“以退求進”的策略.運用這一策略常見的情形有：從一般退到特殊；從復雜退到簡單；從多退到少；從整體退到局部；從較強的命題退到較弱的命題.使抽象的問題具體化，以便使其中的數(shù)量關(guān)系或空間形式更明確，也就更容易找到解題的途徑.

圖1

A.杠桿將失去平衡，右端會上升

B.杠桿將失去平衡，左端端會上升

C.杠桿始終保持平衡

D.無法判斷

解析本題的問題是“蠟燭燃燒的過程中”，可將這個條件退到特殊情況，因為蠟燭A、C較短，不妨選擇蠟燭A、C同時燒盡的時刻來分析，則此時蠟燭B還剩下一半，此時杠桿將失去平衡，且右端會上升，所以正確選項是A.

5 先進再退策略

這種解題策略與“以退求進”策略的思路恰好相反，即在解決一個特殊問題時，先將這個問題作一般化的探討，推進到一般情況來考慮問題，通過對一般問題的解決，再返回來解決原來給出的問題，以達到最終解決問題的目的.

A.0.28安 B.0.33安 C.0.11安 D.0.22安

圖2

解析本題通常用歐姆定律列出方程求解，但若能將問題作一般化的處理.將定量計算的問題轉(zhuǎn)化為定性分析問題，這里采用“逆向思考”的方法來分析.若把滑片向左移動到B點，滑動變阻器接入電路的電阻最大，電路的總電阻最大，電流最??；當滑片向右移動時，變阻器接入電路的電阻減小而導致總電阻減小，電流必然增大而大于開始時的0.3安，所以答案只能是B.這樣就免去了列式求解的繁瑣.

6 正難則反策略

對某些物理問題，若從正向(由因到果)的思路去尋找解題路徑時可能難以解決，此時若轉(zhuǎn)而從反向(由果到因)的思路去考慮，以突破思維定勢，使陷入僵局的思維進入新的境界而很快就能得出結(jié)論，這種對問題從正面解決有困難而轉(zhuǎn)向反面尋求解法的思維策略稱為“正難則反”策略，也可稱為逆向思維策略.使用這種策略解題往往能達到“柳暗花明又一村”的效果.常見的幾種方法是：分析法、反證法、淘汰法和逆推法.

例6 如圖3所示的電路中，R1、R2為定值電阻，若電源電壓恒定，開關(guān)閉合后，將滑動變阻器的滑片P向右移動，則( ).

圖3

A.電流表示數(shù)變小，電壓表示數(shù)變小

B.電流表和電壓表示數(shù)都變大

C.電阻R1消耗的功率增大

D.整個電路消耗的總功率不變

總之，我們在平時的教學過程中，要有意識地指導學生加強對解題策略的總結(jié)，積累一些特殊的思維策略，并學會靈活地運用這些策略來解決問題，以達到迅速、準確地解題的目的，也能優(yōu)化學生的思維品質(zhì)，提升創(chuàng)造性解題的能力.