高中物理中的思维错误及成因

李松霞

对学生学习物理情况的调查中，发现一半学生普遍存在物理成绩不理想的现象，这其中有一大部分初中学得挺好，到了高中，要么是同其他学科相比成绩偏低甚至偏低幅度较大，呈现学科间的显著不平衡；要么是物理学科的多次检测或是成绩欠佳，或是有一定下降.对这部分学生的进一步调查，发现他们的学习动机、学习态度、学习表现都比较好，为什么会出现效果与动机的明显反差呢？这促使我们不得不从学习方法尤其是思维方式、方法上寻找原因.

一、形象思维中的形象淡漠

形象思维在学生的物理学习中起着极为重要的作用.如果学生对特定条件下的物理现象和过程，在头脑中没有建立起正确的物理形象，不会利用物理形象进行思维，就难以把文字叙述、数学表达式和现实过程联系起来，也就难以正确地进行分析、推理、判断等逻辑思维活动.物理上为了使所研究的问题简化、形象化，往往将研究对象理想化如：质点、刚体等；将研究过程理想化如：匀速运动、简谐振动等；还将研究条件理想化如：光滑平面、绝热容器等.然而，如质点，匀速运动等在实际中都是不存在的，有的同学对此感到迷惑不解.既然不存在，那又何必研究呢？其实这正是物理学研究问题时常用的简化方法.它的实质是，忽略次要方面，突出主要方面的一种科学的抽象.

二、因果思维条件的制约

事物的因果联系总受条件制约.对条件的认识是一种较复杂的思维过程，一些思维能力不强的学生难于进行这类思维；对教材不理解或理解不透的学生也无法对一些条件进行分析和选用，从而使得在有条件关系的习题面前一些学生显得无能为力.如关于功的定义及计算方法，绝大多数学生都能流畅地表达出来，但解答具体问题时，很多学生又往往不自觉地把“在力的方向上” 这一限制条件抛在脑后，从而出现错误；又如公式U=Ed中的d，说起来都知道应该是“沿场强方向的位移”，做起题来便又不自觉地随便代入两点间的距离了.

三、逆向思维不知反其道而行之

逆向思维是从对立的角度去考虑问题.逆向思维解题的显著特点就是以未知为起点，运用有关概念、定律、定理找出有关物理量方面的联系，层层推理，确定解题路线的分析途径.由于受平时大量的从已知到未知解题方法的思维定势的影响，加之有的教师没有注意进行逆向思维的训练和能力的培养，很多学生不善于甚至不知道运用逆向推理、逆向论证、逆向分析.特别是初中物理，已知量不多，往往用一两个简单的公式便能解决问题，到了高中，物理量多了起来，有时一道题里面，字母就达到十个以上，学生一看就蒙.如一半以上的学生总认为抛出去的物体受到重力和抛力共两个力的作用，其原因除受“抛” 字的干扰外， 更主要的是不善于进行逆向分析或逆向论证，假如抛力存在，这个抛力的施力物体是谁呢？反过来想一想问题就迎刃而解了.再比如判断有无弹力、判断有无摩擦力时，假设法都行之有效，可见逆向思维在学习物理中的重要性.

四、比较思维中的操作不当

现行高中物理教材很注重向读者呈现知识类比的思想，如《静电场》中“点电荷类似于力学中的质点，也是一种理想化的物理模型”、“由于移动物体时重力做的功……具有确定的重力势能……同样地，由于移动电荷时静电力做的功……这种势能叫做电势能”、“在地理课中常用等高线来表示……与此类似，在电场中常用等势面来表示电势的高低”、“电容器的电容……这类似于用不同的容器装水……”、“带电粒子在匀强电场中的运动，跟重物在重力场中的运动相似……”等等知识类比性陈述都是显而易见的，而且这些陈述中既有物理学科内的知识类比，也有物理与其他学科或与生活实际的知识类比.

新授课教学中，教师大多会采用类比教学的手段来应对较为抽象的或难度较高的教学内容，如：“弹簧弹力做功和弹性势能变化”与“分子力做功和分子势能变化”的类比、“用试探电荷研究电场的强弱”与“用检验电流元研究磁场

的强弱”的类比、“人造地球卫星模型”与“原子核式结构模型”的类比、“机械波”与“电磁波（光波）”的类比、“加速度a=

ΔvΔt”与“感应电动势E=ΔΦΔt”的类比、“安培力F=ILB”与“洛伦兹力f=qvB”的类比、“左手定则→电动机”与“右手定则→发电机”的类比……这些惯常的类比教学实例中既有相似类比也有相反类比，既有原理类比也有方法类比，既有宏观情境类比也有微观情境类比.

比较思维是物理学习中最常见的一种思维方式，按理说高中学生应能较好的掌握比较思维的方法进行比较推理、比较分析、比较论证.但实际情况并非如此， 调查表明近一半的学生在比较思维中不善于通过比较来认识事物的本质，有的完全不理解两种事物的可比性， 有的不理解比较的一般作用在解题中的特殊作用， 不善比较两种事物的共性和个性，不善于舍同求异或舍异求同.

五、思维定势导致思维嵌塞

思维定势在习惯上也被称作思维上的“惯性”.在物理学习中， 思维定势还有着相当程度的影响作用.

例如：先入为主的标量概念对矢量概念的建立，就是一个干扰.如讲匀速圆周运动的向心加速度时，由于一些同学把加速度理解为速度的量值变化的快慢，而不习惯考虑其方向的变化.所以，一提匀速圆周运动物体的加速度，他们头脑中，预先就有这样的图景：“既然物体作匀速圆周运动，则v2跟v1就应该相等，从那儿来的速度的变化量Δv？ 加速度也就无从谈起了”.但其向心加速度公式a=ω2R或a=v2/R，充分说明了向心加速度确有实实在在的量值.这一事实，学生往往感到莫明其妙，思维也就阻塞在此.教学中不妨对“向心加速度”一节这样处理的：索性一开始就给出其结论a=ω2R或a=v2/R，以建立悬念；接下来复习矢量的概念，并突出其“方向”；然后用矢量的平行四边形法则，导出由于v2跟v1 “方向”不同而产生的Δv，这样加速度也就在其中了，接着导出向心加速度公式，最后用实验验证.可见，学了向心加速度后，既扩大了矢量和加速度的外延，又使学生对这些概念的内涵有了更深刻的理解.

又如“离心力”对做圆周运动物体或单摆摆球和受力分析，就起干扰作用；生活中积累的错误观点，如：“物体运动需要力来维持”，对牛顿第一定律的理解起干扰作用；“马拉车前进是由于马拉车的力大于车拉马的力”，对牛顿第三定律的学习起干扰作用等.还有学生的直觉经验（想当然）的思维定势对理性认识的干扰作用等，在教学中都不容忽视.

以上是学生学习物理中的几种主要思维错误，究其原因主要有：没有深入理解物理概念的物理意义和概念所反映的物理事物、现象的本质；不能准确区分相近的物理量；忽视或误解物理规律的适用条件；没有搞清物理公式中各物理量的含义而乱写乱套公式；片面分析问题，只见局部不顾整体；凭自己的主观想象， 缺乏从论证推理得出结论的习惯；死记硬背物理公式和某些结论，对具体问题不会具体分析；不能全面、准确地分析题目描述的全物理过程；不能对题意的分析建立起清晰的物理图景等等.此外还有物理知识本身抽象程度高，与实际联系紧密，运用物理知识解决实际问题时灵活多变；教材的编写比较原则，缺少形象化的说明；缺少训练学生思路的典型范例；学生还没有把握住学习物理的科学方法，不善于从多方面去理解物理概念，不善于作比较分类工作，没有掌握解决实际问题的科学思维方法，不能从分析题中抽象出物理模型--确定遵循的规律——找出已知和未知的联系——建立方程——探讨答案的物理过程等等.endprint