物理習(xí)題教學(xué)中的思維變通性訓(xùn)練論文
盡管擺在我們面前的物理習(xí)題浩如煙海，模型花樣翻新，可謂五花八門(mén)，但其設(shè)計(jì)方法，大都采用變式，即依據(jù)提出的曲型（或理想化）模型交替變更提供材料的形式，設(shè)計(jì)新的模型，以顯示其物理本質(zhì)。其目的在于幫助讀者擴(kuò)大視野、加深理解、鞏固知識(shí)、增強(qiáng)思維變通性，進(jìn)而促進(jìn)創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展。
學(xué)生在練習(xí)中遇到新模型時(shí)感到陌生棘手，其思維障礙在于不善于把貌離神合的新模型與典型進(jìn)行比較，去認(rèn)識(shí)和把握新、舊模型物理本質(zhì)上的共性，從而望題興嘆，無(wú)處下手。對(duì)此，教師應(yīng)當(dāng)通過(guò)組織有效的習(xí)題教學(xué)，幫助學(xué)生在形態(tài)各異的模型分析和對(duì)比中，抽象出共性，洞察共同的物理本質(zhì)，從而跨越思維障礙，促進(jìn)其創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)由知識(shí)到能力的質(zhì)的.飛躍。
譬如：在動(dòng)量守恒定律的教學(xué)中，課本中的典型模型多是以?xún)蓚�(gè)相互作用的小球?yàn)槔齺?lái)展開(kāi)討論的，但在設(shè)計(jì)試題時(shí)，卻在不改變系統(tǒng)物理本質(zhì)——?jiǎng)恿渴睾氵m用的條件不變的前提下，把球魔術(shù)般地演變?yōu)楦鞣N形狀的物體。請(qǐng)看
例1 A、B兩小車(chē)質(zhì)量都為m，它們靜止在光滑的水平軌道上，一質(zhì)量為m的人先從A車(chē)跳到B車(chē)，而后又跳到A車(chē)，來(lái)回幾次手，人又跳回A車(chē)，則此時(shí)
A.A車(chē)和人的動(dòng)量大小等于B車(chē)動(dòng)量大小。
B.A車(chē)和人的速率小于B車(chē)速率。
C.在此過(guò)程中，兩車(chē)和人的總動(dòng)量守恒。
D在此過(guò)程中，兩車(chē)和人的總動(dòng)能守恒。
在這里，習(xí)題所提供的模型與課本提出的典型小球相比，已面目全非。但我們?nèi)舭杨}中A車(chē)與人視為甲球，把B車(chē)視為乙球后，就不難發(fā)現(xiàn)，人在兩車(chē)之間盡管來(lái)回幾次跳來(lái)跳去使人眼花繚亂，這不過(guò)是施行障眼法，借以擾亂你的視線，干擾你的定勢(shì)思維。其物理本質(zhì)是：人從兩車(chē)間跳來(lái)跳去仍等效于兩球的相互作用，仍未跳出動(dòng)量守恒定律，照樣適用這一物理本質(zhì)上的共性。一旦明確了這一點(diǎn)，學(xué)生的思維就立即變得開(kāi)朗流暢，其結(jié)論顯而易見(jiàn)：A、B、C正確。
例2 質(zhì)量為m的光滑斜面靜止在光滑的水平地面上，另一質(zhì)量為m的滑快A以初速度V滑上斜面底端：
A.若能越過(guò)斜面,則它落地速度為V。
B.若B不能越過(guò)斜面，斜面速率小于V/2。
C.若A不能越過(guò)斜面，則它滑回到地面時(shí)速度與初速方向相反。
D.若A不能越過(guò)斜面，則它滑回到地面時(shí)，斜面速度為V。
對(duì)于此題，同樣地，我們?nèi)钥梢园鸦瑝KA和斜面B等效為兩個(gè)質(zhì)量相等的彈性球相作用，它們遵從的物理規(guī)律（動(dòng)量、能量守恒）仍不變，即二者在相互作用中不斷地傳遞著動(dòng)量與動(dòng)能，而系統(tǒng)總動(dòng)量不變。由此，讀者很快即能得到答案：B、D。
可以說(shuō)，變式的運(yùn)用幾乎所有中學(xué)物理習(xí)題里都得到體現(xiàn)。如在電磁感應(yīng)教學(xué)中，關(guān)于楞次定律的應(yīng)用習(xí)題，其母式（典型模型）是以條磁鐵與線圈的相互作用來(lái)展示其物理性質(zhì)的。
例3 如附圖，閉合金屬圓物從高為h曲面頂端自由滾下，又沿另一面滾上，非勻強(qiáng)磁場(chǎng)沿水平方向，環(huán)平面與運(yùn)動(dòng)方向均垂直于磁場(chǎng)，環(huán)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中磨擦阻力不計(jì)，則：
A.環(huán)滾上的高度小于h。
B.環(huán)滾上的高度等于h。
C.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中環(huán)人有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，無(wú)感應(yīng)電流。
D.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中環(huán)內(nèi)有感應(yīng)電流。
上面例中，我們看不典型模型中的磁鐵與線圈了，可謂面目全非。但我們把它與典型模型加以比較，對(duì)其進(jìn)行去偽（表面形狀）存真（物理本質(zhì)）的分析，就不難看出其共同的物理屬性而顯示出其廬山真面目。在例3圓環(huán)從曲面自由滾下又沿另一曲面滾上的過(guò)程中，同樣等效于一條形磁鐵一端靠近或遠(yuǎn)離線圈的情形。根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)擇引起感應(yīng)電流磁場(chǎng)變化的阻礙作用。當(dāng)它滾至最低點(diǎn)時(shí)的速度必小于沒(méi)有磁場(chǎng)時(shí)的速度；而在上升中同樣受到阻礙作用，因而回升高度h′必小于h（若從能的轉(zhuǎn)化與守恒定律考慮，其結(jié)果的產(chǎn)生更簡(jiǎn)捷，即mgh=mgh′+Q，所以hh′）故正確答案是A、D。
限于篇幅，僅舉以上幾例。
通過(guò)上述例析，我們可以得到這樣一個(gè)解析通過(guò)變式的物理習(xí)題方法，都就是：反變式過(guò)程（從典型到一般）之道而行，從一般的模型中去發(fā)現(xiàn)、分析、對(duì)比，從中抽象與已知的典型模型所具有的共性——物理本質(zhì)，然后選擇反映這種物理本質(zhì)的物理知識(shí)（概念、規(guī)律、理論等）進(jìn)行解答。從這種“分析、對(duì)比、選擇、解”答過(guò)程中去加深對(duì)所學(xué)物理知識(shí)的進(jìn)一步理解和掌握，從而得到思維變通性的訓(xùn)練，進(jìn)而促進(jìn)創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展。
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