物理习题教学中培养学生思维能力探究

周云

摘 要：在物理习题教学中，教师可通过类比变换、逆向变换、拓展变换等，让学生经历多种探索手段，从而激发学生的创新意识，培养学生的创造性思维能力，达成提升学生的学科核心素养的目标。

关键词：物理教学；圆周运动；习题教学；思维能力；素养

中图分类号：G633.7；G421 文献标志码：A 文章编号：1008-3561（2017）33-0031-01

在习题教学中，教师在对原题分析之后，可以运用变换条件、改变设问方式等方法，通过动手实践、观察、比较、归纳、类比等探索手段，提高学生的创新意识和创造性思维能力。下面结合圆周运动习题教学，探讨如何在高中物理习题教学中培养学生的思维能力。

一、类比变换，培养学生迁移思维能力

类比法是人们所熟知的几种逻辑推理中最富有创造性的，科学史上很多重大发现、发明往往发端于类比，是它推动了假说的产生。康德曾说过：“每当理智缺乏可靠论证的思路时，类比这个方法往往指引我们前进。”基于类比变换，学生可针对提出与所给的问题具有某种相似点加以比较分析，来实现知识的正迁移。例1：小物块放在水平转盘上，随转盘同步做匀速圆周运动，下列关于物块受力情况的叙述，正确的是（ ）。A.小物块受到重力、支持力的作用。B.小物块受到重力、支持力、静摩擦力、离心力的作用。C.小物块受到重力、支持力、静摩擦力的作用。D.小物块受到重力、支持力、静摩擦力、向心力的作用。解析：本题考查的是向心力，由于向心力是物体做圆周运动所需要的力，小物块随转盘做圆周运动所需要的向心力由静摩擦力提供，因此小物块受到重力、支持力和静摩擦力三个力，故选C。变式1：A叠放在B上，A、B随水平圆盘绕轴匀速转动，物体B在水平方向所受的作用力有（ ）。A.圆盘对B及A对B的摩擦力，两力都指向圆心。B.圆盘对B的摩擦力指向圆心，A对B的摩擦力背离圆心。C.圆盘对B及A对B的摩擦力和向心力。D.圆盘对B的摩擦力和向心力。解析：本题考查的是向心力，由于向心力是物体做圆周运动所需要的力，物块A随转盘做圆周运动所需要的向心力由物块B提供的静摩擦力来充当，物块B受圆盘提供的静摩擦力，故选B。如果教师在教学中能时常培养学生的类比思维，使学生遇到新问题时能从具有类似属性的另一问题的研究上得到启发，去推测新问题的可能结论，就能培养学生丰富的联想能力、敏锐的目光，并通过联想举一反三，不断发现，不断创新。

二、逆向变换，培养学生创造性思维能力

人们习惯于沿着事物发展的正方向去思考问题并寻求解决办法。其实，对于某些问题，尤其是一些特殊问题，从结论往回推，倒过来思考，从求解回到已知条件，反过去想或许会使问题简单化，这就是通常所说的逆向变换。教师在教学中可将已知条件和未知条件进行转换，或将一些物理概念、定理、公式进行逆向应用，从而培养学生的逆向思维能力。例2：小物块放在水平转盘上，随盘同步做匀速圆周运动，则下列关于物块受力情况的叙述正确的是（ ）。A.静摩擦力的方向始终指向圆心。B.静摩擦力的方向始终与线速度的方向相同。C.静摩擦力提供物体做匀速圆周运动的向心力。D.盘对小物块的支持力提供物块做匀速圆周运动的向心力。解析：转盘匀速转动时，静摩擦力提供向心力，方向始终指向圆心，选项A、C正确，D错误；而线速度的方向沿圆周的切线方向，选项B错误。变式：有一物块置于水平转盘上随转盘一起运动，且与圆盘相对静止，当转盘匀速转动、加速转动、减速转动时，请分析物块受摩擦力方向可能朝哪个方向？

三、拓展变换，培养学生创新思维能力

拓展变换是指在原问题上进一步挖掘、深化。如果教师在习题教学中通过引导学生对习题原问题进行拓展变换，可以培养学生的创新思维能力。因此，教师要激发学生的创新意识，培养学生勇于探索、勇于求异、敢于质疑的创新素养。比如：在讲解变式1之后，教师可将题设条件稍作变换，即将两个叠加在一起的物体换成用轻绳将两物体连接放在水平圆盘上。例3：匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放置两个用细线相连的质量均为m的小物体A、B，它们到圆盘转轴的距离分别为rA=20 cm，rB=30 cm，A、B与盘面的最大静摩擦力均为重力的0.4倍，试求（g=10 m/s2）。1）当细线开始出现张力时，圆盘的角速度；2）当A开始滑动时，圆盘的角速度；3）当A即将滑动时，烧断细线，A、B所处的状态怎样？解析：1）因为rB>rA，当圆盘以角速度ω转动时，物体B所需向心力大，当ω增大到一定值时，细线开始被拉紧产生张力，所以由向心力公式kmg=mω12rB 得ω1=3.65 rad/s。2）当A开始滑动时，对B满足kmg+F=mω22rB， 对A满足kmg-F=mω22rA得ω2=4 rad/s。3）当A即将滑动时，将细线烧断，F突然消失，对B来说kmgFA，由此可知B将做离心运动，A仍隨圆盘做匀速圆周运动。

四、结束语

总之，提升学生的物理学科核心素养，培养学生的创新意识和创新能力已成为教学的发展方向，是学校长远发展的目标。因此，教师应该不断反思自己，努力改进教学方式，以培养学生的创新能力，提高教学效率。

参考文献：

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[2]胡静彦.变式教学的实践探索[J].中学物理教学参考，2014（04）.

[3]李绍森.在物理教学中培养学生的创新能力[J].物理教学，2010（09）.