不同思維方法在高中物理解題過程中的應(yīng)用

摘 要：高中物理是一門綜合性比較強(qiáng)的學(xué)科，學(xué)生學(xué)習(xí)物理需要具備一定的邏輯思維.高中物理中包含很多抽象知識內(nèi)容，學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)存在一定難度，因此教師需要強(qiáng)化學(xué)生解題能力的訓(xùn)練，提高學(xué)生的物理解題效率.高中物理有很多解題技巧，本文主要討論逆向思維法、整體思維法以及模型思維的應(yīng)用.

關(guān)鍵詞：高中物理；逆向思維；整體思維；模型思維

中圖分類號：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）18-0083-03

收稿日期：2023-03-25

作者簡介：周海建（1983.3-），男，貴州省貴陽人，本科，中學(xué)一級教師，從事高中物理教學(xué)研究.

物理問題的解決需要多種思維方法，下面通過例題討論逆向思維法、整體思維法以及模型思維的具體應(yīng)用.

1 運(yùn)用逆向思維法提高學(xué)生解決問題能力

隨著時(shí)代的發(fā)展，我國對于高中學(xué)生的解題能力的要求更高了.學(xué)生在實(shí)際的解決問題過程中，往往會聯(lián)系高中物理教材內(nèi)容直接思考，這種思維方法雖然在一定程度上能夠?qū)栴}的解決起到作用，但是當(dāng)學(xué)生遇到比較

新穎的物理題型時(shí)，傳統(tǒng)的邏輯思維就不能發(fā)揮有效作用^[1].這種時(shí)候，高中物理教師需要引導(dǎo)學(xué)生從另一個(gè)角度進(jìn)行思考，從物理題型的反面角度入手，反而能夠收獲意想不到的結(jié)果.而且高中物理教師將逆向思維方法引入高中物理解題過程中，掙脫了傳統(tǒng)的邏輯思維方法的束縛，有利于訓(xùn)練學(xué)生分析問題、解決問題的能力.

例1 如圖1所示，有兩個(gè)連接的物體，物體A和物體B一起被放置在一個(gè)斜面上，現(xiàn)在給物體A和物體B相同的加速度，將兩個(gè)物體同時(shí)從斜面上端滑下，物體A與物體B與斜面之間的動摩擦因數(shù)均為μ（μ

解析 當(dāng)學(xué)生遇到這種題型時(shí)，經(jīng)常會從正常的角度進(jìn)行思考，先根據(jù)題目中已知的條件，找出研究對象，分析物體受到力的作用，然后再驗(yàn)證物體A與物體B之間是否存在力的作用.這種方式雖然也可以得到答案，但是需要消耗學(xué)生大量的時(shí)間，而且學(xué)生容易陷入思維困境，無法繼續(xù)下一步的分析.當(dāng)學(xué)生陷入思維困境時(shí)，高中物理教師需要指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行逆向思維.題目要求學(xué)生證明物體A與物體B之間是否存在作用力，學(xué)生可以先假設(shè)兩個(gè)物體之間存在力，并且假設(shè)這個(gè)力的大小為F.基于學(xué)生的假設(shè)，以物體A為研究對象做出力的分析圖.如圖2所示，從物體A的受力分析圖上可以清楚地看到物體A受到的力的作用，物體A在從斜面下滑的過程中受到四個(gè)力的作用，分別是重力、斜面給物體的支持力、物體B給的彈力以及與斜面之間的摩擦力.學(xué)生根據(jù)高中物理教材內(nèi)容，聯(lián)系所學(xué)知識，建立方程：mgsinθ+F-f=ma，f=μmgcosθ，最后聯(lián)立兩式，可以得到a=sinθ-μcosθg+F/m.然后以物體B為研究對象，作出受力分析圖，如圖3所示，重復(fù)上述過程，建立方程：m′gsinθ-F-f ′=m′a′，f ′=μm′gcosθ，聯(lián)立兩式可以得到：a′=sinθ-μcosθg-F/m′.最后對比分析兩式，不難發(fā)現(xiàn)a>a′，與題目中給出的條件，即兩物體的加速度相同相矛盾，所以學(xué)生的假設(shè)并不成立，所以物體A與物體B之間并不存在力的作用.

點(diǎn)評 逆向思維培養(yǎng)有利于促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)^[2].高中物理教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行逆向思考，從題目的反面入手，不僅減少學(xué)生時(shí)間上的花費(fèi)，提高學(xué)生的解決效率，同時(shí)拓展學(xué)生的思維，鍛煉學(xué)生的物理解題能力，學(xué)生的物理核心素養(yǎng)進(jìn)一步提升.

2 運(yùn)用整體思維法提高學(xué)生解決問題效率

高中生在解決高中物理習(xí)題時(shí)，經(jīng)常會以一個(gè)物體為研究對象進(jìn)行思考，這種思考方式適用于物體之間既存在明確的關(guān)系，又有自己的特性.但是有些物理習(xí)題中物體與物體之間的關(guān)系不明確，物體的特性也不突出，學(xué)生無法確定哪一個(gè)為最佳研究對象.當(dāng)學(xué)生遇到這種習(xí)題時(shí)，教師需要引導(dǎo)學(xué)生立足于整體，將整體作為研究對象進(jìn)行思考.通過整體思維方法解決高中物理習(xí)題，既提高高中物理解題效率，也保證了物理習(xí)題解答的準(zhǔn)確性，而且以一個(gè)整體為研究對象，過程簡明，學(xué)生不易混淆，解題思路明朗，解題效率更高.

例2 有兩個(gè)小球A和B通過一個(gè)繩索串聯(lián)在一起，現(xiàn)在將它們懸掛起來，如圖4所示，如果給小球A一個(gè)與地面呈60°方向的恒力，同時(shí)給小球B一個(gè)大小相等相反方向的恒力，那么最后平衡時(shí)，小球A與小球B所處的位置狀態(tài)為（）.

解析 學(xué)生在解決類似題型時(shí)，如果采取常規(guī)的思維解題，效果并不會很理想，按照常規(guī)解題思路，學(xué)生需要先分別對小球A與小球B進(jìn)行受力分析，但是兩個(gè)小球之間的力的情況非常復(fù)雜，學(xué)生在解決過程中會遇到很多困難，而且步驟繁瑣，容易造成遺漏現(xiàn)象，答案的準(zhǔn)確性沒有保障.所以，高中物理教師需要指導(dǎo)學(xué)生將整個(gè)裝置視為一個(gè)整體，這樣進(jìn)行受力分析更便捷.如圖5所示，因?yàn)閮蓚€(gè)小球

受到的兩個(gè)恒力大小相等，方向相反，可以互相抵消，合力等于0.除了繩子給整體的拉力，整體還受到重力作用，方向?yàn)樨Q直向下，設(shè)重力大小為G和G′，根據(jù)題目給出的條件，可以知道最后整個(gè)裝置處于平衡狀態(tài)，學(xué)生根據(jù)滿足平衡的條件分析出繩子給兩個(gè)小球的拉力與兩個(gè)小球所受重力大小相等，方向相反，繩子給兩個(gè)小球的拉力方向豎直向上，由此可以分析出物體受力情況，畫出受力分析圖，得出正確答案為A.

點(diǎn)評 立足于整體進(jìn)行思考是解決高中物理題型一種常用的方式，學(xué)生在解決物理題目時(shí)，正確運(yùn)用整體思維方法，從而提高解題效率，保證解題的準(zhǔn)確性.

3 運(yùn)用模型思維法加深學(xué)生理解問題深度

除了上述逆向思維方法、整體思維方法，在高中物理解題過程中，還有一種常見的解題思維方法，即模型思維法.物理模型思維的培養(yǎng)是現(xiàn)代物理教育的重點(diǎn)^[3]，因?yàn)楦咧形锢硎且婚T邏輯性和思維性較強(qiáng)的學(xué)科，其中包含很多抽象內(nèi)容，學(xué)生在理解上存在一定困難.因此，高中物理教師需要合理借助物理模型，幫助學(xué)生加深對物理知識內(nèi)容的理解，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力.

例3 國家對工廠排放的污水具有嚴(yán)格的控制.現(xiàn)在想要檢測一個(gè)化工廠的污水排放量是否超標(biāo)，技術(shù)人員在管道末端安裝流量計(jì)，如圖6所示.流量計(jì)裝置由不導(dǎo)電的材料制成，裝置為一個(gè)立體，長寬高分別為a、b、c，裝置上下封閉，左右貫通.現(xiàn)在給裝置一個(gè)垂直向下的磁場，磁場感應(yīng)強(qiáng)度為B（均勻），同時(shí)在裝置的前后方分別安裝一個(gè)金屬板，作為電極，這樣就制成一個(gè)簡易的流量計(jì).技術(shù)人員可以根據(jù)污水通過裝置時(shí)產(chǎn)生的電勢差U的變化檢驗(yàn)污水排放量的情況，如果用Q表示污水排放量，那么以下哪種說法是正確的.

A．正離子較多的時(shí)候，前面金屬板相較于后面金屬板的電勢高.

B．不論是什么離子多一點(diǎn)，前面金屬板的電勢都比后面的低.

C．當(dāng)污水中的離子濃度越高，電壓表上顯示的數(shù)字越高，即兩者成正比關(guān)系.

D．兩金屬板電極之間的電壓隨污水量的增加而增加，和裝置的長和寬沒有關(guān)系.

解析 學(xué)生根據(jù)洛侖磁力的相關(guān)知識，通過左手定則判斷在洛侖磁力的作用下，水中的正離子向后面的金屬板聚集，負(fù)離子向前聚集.根據(jù)上述分析，可以知道不論哪一類離子多，前面金屬板電極的電勢都會比后面金屬板電極的電勢低，選項(xiàng)A錯誤、選項(xiàng)B正確.事實(shí)上，這個(gè)污水流量計(jì)是以單根導(dǎo)體棒切割磁感線的物理模型為參考進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此學(xué)生只需要根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行分析即可得到答案.求解電勢公式為U=Bbv，污水流量公式為Q=Sv=bcv，由此可以知道電勢和污水流量之間的關(guān)系為Q=Uc/B，根據(jù)上述分析，選項(xiàng)D正確.因?yàn)閮蓚€(gè)金屬板電極之間的電勢和離子的濃度并沒有任何關(guān)系，選項(xiàng)C錯誤.本題正確正確答案為選項(xiàng)B、D.

點(diǎn)評 通過這種方式，引導(dǎo)學(xué)生從物理模型入手，加深學(xué)生對物理知識的理解，加快學(xué)生解題速度，保證學(xué)生解題準(zhǔn)確性，從而提升學(xué)生的高中物理解題效率.

在高中物理實(shí)際解題過程中，學(xué)生經(jīng)常會遇到各種各樣的題型，有的題目還非常新穎，某些題常規(guī)的解題方法無法快速得出正確答案^[4].因此，教師需要指導(dǎo)學(xué)生利用其他方法進(jìn)行求解.如本文中提到的逆向分析思維、整體分析思維以及模型思維等，這些都是高中物理解題過程中經(jīng)常用到的解題技巧，應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生在應(yīng)用中熟練掌握.

參考文獻(xiàn)：

[1]李樹倩.淺談高中物理解題策略的方法訓(xùn)練[J].數(shù)理化解題研究，2022（36）：83-85.

[2] 李萬金.高中物理教學(xué)中學(xué)生逆向思維的培養(yǎng)策略研究[J].學(xué)周刊，2023（05）：75-77.

[3] 袁光榮.基于物理模型思維培養(yǎng)的物理課堂教學(xué)探究：以“質(zhì)點(diǎn)”對象模型構(gòu)建為例[J].數(shù)理天地（高中版），2022（22）：68-70.

[4] 劉麗娟.基于整體法的高中物理解題教學(xué)研究[J].數(shù)理化解題研究，2022（33）：92-94.

[責(zé)任編輯：李 璟]