基于逻辑思维能力培养的高中物理教学策略探讨

摘 要： 物理学科逻辑思维是在物理学科教与学的过程中形成的一种思考物理问题的方式、方法、思路的动态习惯。高中物理教学中，教师要侧重在学生学习、接受、理解、掌握并运用物理知识的过程中，创新地培养学生的逻辑思维能力，进而全面提升学生的物理综合素养。本文从因果关系、等效替代关系、伽利略的逻辑推理等几个实例运用入手，阐述了逻辑思维在物理问题解答中的培养策略，以期抛砖引玉。

关键词： 逻辑思维;理解;因果关系;等效替代;逻辑推理

物理学是一门以实验和观察为基础的自然科学，是观察实验和科学思维相结合的产物，讲究思维理性，逻辑严密。初中物理重在识记和感知，高中物理的知识量大，理论性、系统性和综合性都有所增强，课程难度加深，重在理解、分析和应用。学生从初中进入高中，首先要转变学习方法，教师在教学中需要加强对学生的各种能力的培养，特别是逻辑思维能力的培养。高中物理教学中，教师要将逻辑思维能力培养贯穿于教学全过程，潜移默化中让学生愿思考、会思考、善思考。下面结合教学实践，就高中物理教学中，学生逻辑思维能力培养策略谈一些粗浅看法，与同仁共勉。

一、 理顺因果关系

（一）速度、加速度、力的关系

例1   下列说法中正确的是 （  ）

A. 物体的加速度不断变大，速度也不断越大

B. 物体的速度变化快，加速度大

C. 物体受到的合力跟加速度成正比

D. 物体的合力跟质量成正比

在解答时，学生认为A、B、C、D都正确，学生能记住加速度公式a=Δv/t，背诵牛顿运动定律，但在分析中都不能运用相关规律分析问题，一面对问题就不知道怎么做了，每次做题跟着感觉走——猜！

牛顿第二定律的表述：物体的加速度大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度方向跟作用力的方向相同。从定律可以得出：“力是使物体产生加速度的原因”，加速度是描述速度变化快慢的物理量，“有加速度，物体的速度一定会发生变化”，在处理F、a、v之间关系时，强调因果关系把握，力F→加速度a→速度变化，通过因果关系梳理三种物理量的关系，再反过来看练习：

A. 加速度决定了速度变化快慢，速度的大小与加速度无直接关联;

B. 速度变化的大小Δv=v-v0，与加速度也无直接关联;

C. 由牛顿第二定律，物体的加速度与作用力成正比，由力来决定加速度;

D. 物体的质量是指物体所含物质的多少，与物体的受力无关。A、B、C、D四个选项似是而非，只有明确物理量之间关系，方能正确得出结论。

（二）弹力的理解

例2   玩具汽车停在模型桥面上，如图，下列说法中正确的是 （  ）

A. 桥面受到向下的弹力，是由于桥梁发生形变而产生的

B. 汽车受到向上的弹力，是由于桥梁发生形变而产生的

C. 车没有形变所以桥梁不受弹力

D. 书对斜面的压力就是书的重力

发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种力就是弹力。由定义可知，其因果关系：外力→形变→弹力，接触且形变是产生弹力的原因，所以应该这样分析：由于车的重力作用而使车与桥同时形变，桥梁形变要恢复原状而对与它接触的车产生向上的弹力，车形变要恢复原状而对跟它接触的桥产生向下的压力。掌握了其中因果关系，本道题也就不难判断了，A、C、D说法都是错误的。

物理中像这样的还有很多，如：两个相互接触的物体，当它们发生相对运动或具有相对运动的趋势时，就会在接觸面上产生阻碍相对运动或相对运动趋势的力，这种力叫摩擦力，接触面粗糙挤压且有相对运动或具有相对运动的趋势是摩擦力产生的原因。电磁感应产生的原因：穿过闭合回路的磁通量发生变化等等。理顺物理量间的因果逻辑关系，才能在解题中做到“火眼金睛”。

二、 等效替代关系

（一）力的合成与分解

例3   如图所示，重量为G的小球静止在光滑斜面上，下列说法正确的是 （  ）

A. F1的大小等于小球对挡板的压力大小

B. F2是物体对斜面的正压力，大小为 G cosθ

C. G一定比F1、F2都小

D. 物体同时受G、F1、F2、FN1、FN2五个力的作用

合力与分力是等效替代关系，在本题中，重力G是实际存在的力，F1、F2是它的两个分力，它们只是重力产生的两个效果而不是实际存在的力，合力与分力满足平行四边形定则，分析中要把握时刻“等效”，合力与分力不能共存，明确了合力与分力的关系，再判断可知B、C、D都错。

（二）电路简化

高中的电路图一般都比较复杂，学生很难清晰地理顺其连接方式，在解答中可以作等效电路图，来简化电路，理想电流表在电路中相当于短路，理想电压表在电路中相当于断路。

例4   如图所示的电路中，电源电动势为E，内电阻为r，R1是滑动变阻器，R2、R3是两个定值电阻。闭合开关S、滑片P向左滑动：电流表示数变化量的绝对值为ΔI时，电压表示数变化量的绝对值为

ΔU。下列说法中正确的是 （  ）

A.  ΔU ΔI =r________

B.  ΔU ΔI =r+R1+R2

C.  ΔU ΔI =R1

D.  ΔU ΔI =r+R2+R3

这道题考查了闭合电路欧姆定律的动态分析问题，要点是路端电压与电流的变化关系：U=E-Ir，可在本题中电压表测量的不是路端电压，学生就不知道怎么分析。如果引入等效法本题就迎刃而解：

等效电路如图：

r′=r+R2+R3

由闭合电路的欧姆定律：

U1=E-I1r′

U2=E-I2r′

联立：U2-U1=（I1-I2）r′，即： ΔU ΔI =r′

通过等效电路，让复杂的电路图简单化、直观化，从而进行有效的分析和计算。

三、 伽利略的逻辑推理法

伽利略在自由落体运动的研究中，运用逻辑推理的方法，先假设重的物体比轻的物体下落快，重物体下落速度

v1=8，轻物体v2=4，如果重的物体下落快，那么两块石头拴在一起速度会大于8，但在实际中，大快小慢，快的拉慢的，那么速度会大于4小于8，两者相互矛盾，从而得出正确结论：重物与轻物，下落得同样快。發现问题，提出假设，逻辑推理，实验验证，得出结论，这是伽利略的研究方法。在日常教学中也可以应用相似的方法来论证。

在讲解完全失重现象中，两接触的物体间弹力等于0，由牛顿第二定律：mg-FN=ma，a=g，所以FN=0，虽然结论如此，但学生还是不能理解，于是想到了伽利略的方法——逻辑推理。两个本书叠放在一起自由下落：

假设：两本书之间有弹力，如图

推理：由牛顿第二定律，对A有：GA-FA=mAaA，对B有GB+FB=mB，可知：aA<

aB，两本书由静止释放，下落过程应是B比A快，那么B、A会分离。

实验演示：让两本书叠放在一起从某高度下落，观察现象，结果两本书并未分离，落到讲台上时间相等。

结论：假设错误，两本书之间无弹力作用，通过这种方式，学生对完全失重的理解更为透彻。

在受力分析中，弹力和摩擦力的分析是难点，在无法直接判断是否存在的情况下可以采用这种方法进行判断。

例5   如图A、B两物体叠放在水平桌面上，在F的作用下保持静止状态，判断A、B间是否有摩擦力。

分析： 假设B对A有摩擦力，对A进行受力分析，如图，如果有摩擦力，A的运动状态将发生变化，与题设中A静止相矛盾，所以A、B之间无摩擦力。

总之，高中物理内容有着大量的逻辑关系的存在，或在概念与概念之间，或在规律与规律之间，本文所列举的只是沧海一粟。作为教师，要在平时的教学活动中，注意积累，多多总结，对逻辑关系进行及时梳理。梳理的过程，就是引导学生建构知识网络，加强学生思维能力的培养，让学生善于从题中提取有效信息，进行分析，让学生的逻辑思维能力、解题能力在分析中得以发展。“授之以鱼，不如授之以渔”，这是教学的最好境界。

参考文献：

[1]李斌.例谈物理教学中逻辑关系的梳理[J].中学物理，2013（7）.

[2]刘生波.高中物理教学中如何培养学生的逻辑思维能力[J].教学管理与教育研究，2018（16）.

作者简介：  赵金花，湖南省湘西土家族苗族自治州，湖南省湘西州第二民族中学。