巧用习题培养高中学生学习物理的科学思维方法

高成军

【内容摘要】为了提高学生的物理学科成绩，很多教学工作者不自觉地就陷入了“题海战术”，忽略对学生思维方法的培养，搞得师生都疲惫不堪却收效甚微。本文通过对物理学研究方法的概述，并结合一些平时常见题的解析，来阐述如何培养学生的科学思维方法，从而切实提高学生的解题能力，提高教学效率。

【关键词】科学思维方法 有效训练

一、物理学的研究方法概述

列宁指出：“从生动的直观到抽象的思维，并从抽象的思维到实践，这就是认识真理、认识客观实在的辨证途径。”物理学的研究方法正是遵循上述人类认识法则而逐步建立起来的。当前，物理学已形成了众多的分支学科，随之也分别出现了相应的专门化方法。在高中物理教学中常用的科学思维方法很多，如：抽象思维方法、整体思维方法、等效思维方法、发散思维方法等等。科学思维方法的培养对提高中学生解决物理问题能力起着关键性作用，下面谈谈如何巧用物理习题来培养中学生的这四种物理科学思维方法。

二、巧用习题培养中学生的物理科学思维方法

1.抽象思维方法

抽象思维的方法是指人脑把各种对象或现象间共同的、本质的属性提取出来，并同非本质的属性分离出来的过程。在物理解题时，抽象思维可以帮助学生把实际问题转化为典型物理模型，找出本质规律，找出解题方案，简化解题过程。

例1：如图1所示，小球在半径为R的圆弧槽一端无摩擦地向下滚动，求小球滚到圆弧槽最低点所用的时间（小球运动的弧长远小于圆弧半径）。

分析与解：有的同学拿到题目后一看，既然题目要求时间就从运动学角度考虑求解此题，但小球做变速曲线运动，没有合适的求解公式，于是无法解题。实际上，小球从圆弧槽上滚下，其受力和运动遵循的规律与单摆一样，从最高点到最低点所用的时间是周期的1/4，即： t=T4=π2Rg，并且此时间与小球开始的位置无关。

可见，把具体的物理问题进行科学的抽象，抓住本质规律，能快速找到解题突破口。而转化的关键就是对具体物理问题进行模型抽象的思维过程。

2.整体思维法

整体思维法即本着整体观念对系统进行整体上的分析。巧用整体思维法可以快速找出解题的简捷方法。

例2 如图2（a），质量为m的正方形物块放在质量为M的斜面上匀速下滑，则下列说法正确的是：

A.地面对M的支持力小于（M+m）g

B.地面对M的摩擦力向左

C.地面对M的摩擦力向右

D.地面对M的支持力等于（M+m）g

分析与解：此题用整体法特别简捷，由于m、M组成的整体加速度为零，其整体受力等效于m静止于大M上，故整体受力如图2（b），地面对M无摩擦力，支持力大小为（M+m）g。如果小物块加速下滑或加速上滑，也可用整体法分析M所受摩擦力和地面支持力的情况。

整体法使问题简化，容易理解。

3.发散思维方法

所谓发散思维就是多角度、多方位地思考问题，发散思维必须对某问题的共性有全面的掌握，联系得越多，发散得越广，产生对问题的求解就越多，从而做到一题多解，并从多种解法中选择出一种简单的方法。

例3  如图3（a）所示，当磁铁突然向圆铁环运动时，铁环的运动情况是（ ）

A.向左摆动

B.向右摆动

C.静止不动

D.不能判断

分析与解：

解法一：画出磁铁的磁感应线分布如图3（b），当磁铁向圆环运动时，由楞次定律判定出铁环的感应电流方向如图3（b）所示，把铁环电流等效为多段直线电流元，取上、下两小段电流元研究，由左手定则判定两段受安培力F的方向，由图3（b）可看出整个铁环受合力向右，从而铁环向右运动。此法又称为电流元受力分析法。

解法二：磁铁向环运动时，铁环因产生感应电流可等效为图3（c）所示的条形磁铁，而两磁铁相近处为同名磁极，具有排斥作用，故铁环向右摆动。

解法三：磁铁向铁环运动时，由楞次定律另一种表述：感应电流的磁场总是阻碍引起磁通量变化的原因，而此题中引起磁通量变化的原因正是条形磁铁与圆环之间的相对运动，故圆环中感应电流的磁场阻碍它们之间的相对运动，相互排斥，铁环受力向右。

发散思维可以使学生多角度分析问题，对所研究的问题有比较全面、深刻的认识。经常训练学生的发散思维，学生解决问题的方案也就会有较多储备，在面对一些新问题时也会多角度冷静分析，找到解决问题的突破口。

总之，学生的思维能力决定学生的终身发展，教师在教学过程中要合理利用习题培养学生的科学思维方法，切实提高学生的的物理學科素养。

【参考文献】

[1]  刘炳升，王丹东主编.中学物理教学通论[M].国际展望出版，1991.

[2]  银辉主编.创新设计[M].延边人民出版社，2003.

（作者单位：江苏省苏州市相城区陆慕高级中学）