初中物理教学中物理思维的渗透

赵亮

[摘要]在初中物理教学中要在学生获得知识的同时更应注重培养学生的物理思维能力。注重物理思维渗透首先要培养学生的物理思维方法，让学生把繁杂的问题理解清楚，解题时思路更清晰、明确。初中物理教学中应用的物理思维方法很多，本文以学生接触较多的建立模型思维和控制变量思维为例，介绍了培养学生物理思维的过程及在解题中应如何运用。

[关键词] 初中物理;物理思维;建立模型思维;控制变量思维

初中物理课程标准提出：以学生终身发展为本，以提高全体学生科学素养为目标，通过学习物理知识，提高学生分析问题与解决问题的能力，学习物理学家在科学探索中的研究方法和物理思维。物理学是研究物质运动最一般的规律、物质的基本结构及物质间的相互作用的一门学科。要认识这种自然界物质的运动、相互作用等的本质规律和特征，就必须在头脑中形成对物理世界本质的、完整的、深刻的反映，对观察过的物理现象、物理事实、物理过程等在大脑中形成清晰的物理图景，并反复加工、合理改造、去粗取精，把感性认识上升为理性认识，这就是物理思维。

一、建立模型思维方法

物理模型法是人们为了方便研究物理问题和探讨物理事物的本身而对研究对象所作的一种简化描述。理想化的物理模型既是物理学赖以建立的基本思想方法，也是物理学在应用中解决实际问题的重要途径和方法，这种方法的思维过程要求学生在分析实际问题中研究对象的条件、物理过程的特征，建立与之相适应的物理模型，通过模型思维进行推理。利用建立模型思维方法解题，思维方式可以归纳为：文字感知——物理现象——物理模型——已有知识模型——解答。

例1：少林功夫名扬天下，“二指禅”绝活令人称奇，表演时，人体倒立，只用中指和食指支撑全身的重量，这时两手指对地面的压强最接近于         pa.

解答时通过文字感知，求的是人倒立时二个手指对地面的压强。现象就是人倒立在地面上，两根手指接触地面。头脑中抽象概括为求固体压强模型，回忆已有的求固体压强模型，压力除以受力面积，两者对接后，进一步思考物体对地面的压力等于重力，每根手指表面积约一平方厘米。P=F/S=G/S=600N/2×10-4m2=3000pa.

由例题可以看出，物理模型是通过对文字理解概括，抽象后而建立的。建立物理模型要根据所研究的问题，突出研究对象的主要因素，忽略其次要因素，将研究对象简略化、理想化，并要和已有知识模型相对接后进行解答。

例2：在容器中放一个上、下底面积均为10cm2，高为5cm2，体积为80cm3的均匀对称的石鼓，其下底面积与容器底部紧密接触，容器中水面与石鼓上底面齐平，则石鼓受到的浮力是多少牛？如图（1）

通过对文字理解，求水中石鼓受到的浮力，已知物体的体积，很容易和已有的求浮力模型F浮=ρgv排建立起联系，进而想到V排=V物，然后解答，但这种思路是错误的。读题时要注意理解“其下底面积与容器底部紧密接触”这句话，读这句时反应出物体和容器底部之间没有水，思考浮力的实质是上下表面的压力差，底部没有水是没有浮力的模型。进一步分析所受浮力部分应该是全部体积减去中间圆柱体部分后剩下的体积，即V排=V剩=V总-V柱。再根据F=ρgv排=ρgv剩，可以解出所受浮力是0.3N。所以，在解题时文字感知一定要细致具体，物理情景要理解准确，抽象出来的物理模型才能正确。在理解过程中要忽略次要现象，抓住主要现象，深入思考现象引发的问题，通过严密的逻辑思维建立正确的模型，解答才能正确。

在教学中，应该使学生初步了解建立物理模型的意义及建立的过程，注意在日常教学中强化这种建立物理模型的思维，使学生在潜移默化中提高利用模型处理物理问题的能力。这是培养物理思维能力的重要途径。

二、控制变量思维方法

物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。控制变量法是初中物理实验探索和分析解决问题中一种最常用的、非常有效的物理思维方法。在解题中如果能灵活使用控制变量法，那么，既能提高解題速度，又能提高解题准确率。

例1 ：在探究压力的作用效果与哪些因素有关的实验中，利用了两个相同的木块和一块海绵。如图（2）

（1）实验中通过观察__________来比较压力作用的效果;

（2）对比甲、乙两图，可以得出的结论是：_____________;

（3）如果想继续探究“压力的作用效果与压力的关系”应选用对比_______和____________两图进行探究;

（4）对比甲、丁两图，得出压力作用的效果与压力的大小无关.你认为是否正确，并叙述理由：___________________。

①通过读题了解要研究的物理量是“压力的作用效果”（因变量），在头脑中思考影响的因素是压力大小和受力面积大小（自变量），压力的作用效果是由海绵形变的程度所反映的。也就是读题后首先研究的物理量是什么，与什么因素有关，观察什么可以看出研究物理量的变化，然后再解答。②“对比甲、乙两图，可以得出的结论是”这一问题要细致观察甲乙两图的异同，物体的重力相同即压力相同，受力面积不同，海绵凹陷的程度不同。思考出a一定的条件下，b对研究物理量产生了什么影响。③书写结论时也要采用控制变量法即可，在某某一定（相同）时，某某与某某成正（反）比或某某随某某的增大而增大（减小）。得出的结论是在压力一定时，受力面积越小压力的作用效果越明显。第四问中“对比甲、丁两图，得出压力作用的效果与压力的大小无关.你认为是否正确”答案是不正确，甲、丁两图中存在两个变量，压力、受力面积都不同，没有采用控制变量法。

例2：在观察导体电阻的大小跟哪些因素有关的实验中：（导体截面积S1>S2）观察如图所示实验，对照图（3）内容，回答下列问题。

（1）从电源负极引出的导线将导体A连入电路时，发现电流表的示数较大;将导体B连入电路时，发现电流表的示数较小，由此可以得出的初步结论______;

（2）从电源负极引出的导线分别将导体B、导体C和导体D连入电路时，发现电流表的示数均不相同，由此可以初步得出导体电阻的大小跟导体长度、______和______都有关.

①影响导体电阻大小因素有材料、长度、横截面积以及温度（不提及时一般不考虑）。实验中通过观察图中电流表示数反应电阻的大小，即电压一定时，电阻越大电流表的示数越小。我们要通过阅读文字找出ABCDE几根导线存在的区别。分析A、B两根金属丝，这两根金属丝的材料、横截面积相同，但是长度不同，當将导体A接入电路时，电流表的示数较大，判断A的电阻较小;将导体B接入电路时，发现电流表的示数较小，判断B的电阻较大。在写结论时也要采用控制变量法，即写出相同的条件作为控制的条件，分析出变量和自变量的关系。结论：在导体的材料相同、截面积相等时，导体长度越长电阻越大。②分析B、C金属丝的材料相同、长度相同、但横截面积不同，将其接入电路后，电路中的电流表示数不同，表明导体的电阻与导体的横截面积有关;B、D两金属丝的长度、横截面积相同，但材料不同，将它接入相同电路中，电路中的电流不同，表明导体的电阻与导体的材料有关。答案为：横截面积;材料。

要想准确地得出研究对象的特性，弄清事物变化的原因和规律，就要对研究对象施加人为的控制，造成特定的便于观察的条件，这就是控制变量方法的价值所在。

物理思维模式有很多，教师在教学中要注重物理思维模式的渗透，有意识地培养、训练学生物理思维，把物理思维模式贯穿于整个教学之中，使学生拥有良好的物理思维模式，从而，在解题时思路更加清晰，学习兴趣也会大大提高，学习成绩自然得到提升。

参考文献：

[1] 明峰华.初中物理渗透物理思维教学的经验分析[J].数理化解题研究.2017，（20）.

[2] 张仁夕.思维导图在初中物理实践性教学中的实际应用研究[J].数理化解题研究：初中版，2013，（11）.

[3]阎金铎.物理思维论[J].广西：教育出版社，1999，（03）.

（责任编辑 陈始雨）