物理抽象思維可視化的四種方法

王維生

《義務(wù)教育物理課程標準》中指出：“義務(wù)教育物理課程旨在提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，讓學(xué)生學(xué)習終身發(fā)展必需的物理基礎(chǔ)知識和方法，養(yǎng)成良好的思維習慣?！痹诔踔形锢淼膶嶋H教學(xué)中，讓抽象思維具體化、邏輯思維顯現(xiàn)化、形象思維直觀化，能大大地提高教學(xué)效果。筆者結(jié)合自身的教學(xué)實踐，談?wù)勛约旱囊恍┐譁\的做法。

解決實際問題中，教師將抽象思維可視化，可以使學(xué)生“提高分析問題和解決問題的能力”。常用的方法有極限法、比例法、求同法、求差法等。

極限法。在教學(xué)“直線運動”時，在“研究氣泡的運動規(guī)律”的實驗中，對如何使氣泡上升的速度變慢便于計時，學(xué)生經(jīng)過討論，采用“極限法”分析得出：如果玻璃管與水平面的夾角為零度時，那么氣泡上升速度為零。所以，減小玻璃管與水平面的夾角，便可達到目的。

比例法。有些物理題，按一般思路去解答，往往比較繁瑣，如能恰當運用“數(shù)學(xué)”這個工具，巧妙地利用“比例法”，則會出奇效，不但提高解題速度，而且增強創(chuàng)新意識。

【例題1】甲、乙兩同學(xué)多次進行百米賽跑，每次甲總比乙提前10m到達終點?，F(xiàn)讓甲遠離起點10m，乙仍在起點跑，則（ ）。

A.甲先到達終點

B.乙先到達終點

C.兩人同時到達終點

D.無法確定

分析：甲、乙均為勻速運動，在相同的時間內(nèi)，甲、乙走的路程應(yīng)成正比例。

解答：因為S甲/S乙=S′甲/S′乙，所以100/（100-10）=（100+10）/S′乙，解得S′乙=99（m），故選A。

求同法。有些物理題具有兩個物理過程，每個物理過程都有3種不同的物理量。在兩個物理過程的6個物理量（只有3種）中，往往有兩個同種物理量相等?？梢韵壤闷渲械哪硞€物理過程，求出這個相等的物理量，再將它代入另一個物理過程求出題目中的問題，便是解決這類問題的常規(guī)思路，我們不妨取名叫“求同法”。

【例題2】一節(jié)運油車裝20m3的油，從車中取出20ml油，稱得它的質(zhì)量為16.4g，求這節(jié)運油車所裝油質(zhì)量是多少？

分析：樣品油的質(zhì)量m1、密度ρ1、體積v1和一節(jié)油車所裝油的質(zhì)量m2、密度ρ2、體積v2這6個物理量中，密度是相等的。通過樣品油求出密度便是解題的關(guān)鍵。

解答： ρ=m1/v1=16.4g/20cm3=8.2g/cm3=8.2×103kg/m3，m2=ρv2=8.2×103kg/m3×20m3=16.4×103kg=16.4t。答：這節(jié)運油車所裝油質(zhì)量是16.4t。

求差法。有些物理題，三種不同的物理量中有一種物理量在兩個不同的狀態(tài)中保持不變，而另兩種物理量發(fā)生變化，可采用“求差法”解答。

【例題3】如圖所示，小明同學(xué)用“伏安法”測電阻的過程中，誤將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器的兩端?；瑒幼冏杵鞯幕谀硟牲c間移動時，電流表示數(shù)的范圍為0.3A到0.4A之間，電壓表的示數(shù)為2V到3V之間，且電源電壓恒定不變。求電源電壓和待測電阻各為多少？

分析：滑動變阻器的滑片移動前后處在兩個不同的位置上，在這個移動的過程中，待測電阻R1保持恒定不變。由歐姆定律可知：

U10=I10R1……①

U11=I11R1……②

用②式-①式可得：U11-U10= （I11-I10）R1，即R1=（U11-U10）/（I11-I10）=ΔU1/ΔI1，又因電源電壓U電恒定不變，U1+U2=U電，則|ΔU1|=|ΔU2|，故R1=ΔU2/ΔI1。

解答：R1=ΔU1/ΔI1=ΔU2/ΔI1=（3V-2V）/（0.4A-0.3A）=10Ω，U10=I10R1=0.4A×10Ω=4V，U電=U10+U20=4V+2V=6V。

答：電源電壓為6V，待測電阻為10Ω?！?/p>

（作者單位：江蘇省泰州市姜堰區(qū)第四中學(xué)）

注：本文為江蘇省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2013年度立項課題“思維可視化技術(shù)在初中學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用研究”的成果之一。

《義務(wù)教育物理課程標準》中指出：“義務(wù)教育物理課程旨在提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，讓學(xué)生學(xué)習終身發(fā)展必需的物理基礎(chǔ)知識和方法，養(yǎng)成良好的思維習慣?！痹诔踔形锢淼膶嶋H教學(xué)中，讓抽象思維具體化、邏輯思維顯現(xiàn)化、形象思維直觀化，能大大地提高教學(xué)效果。筆者結(jié)合自身的教學(xué)實踐，談?wù)勛约旱囊恍┐譁\的做法。

解決實際問題中，教師將抽象思維可視化，可以使學(xué)生“提高分析問題和解決問題的能力”。常用的方法有極限法、比例法、求同法、求差法等。

極限法。在教學(xué)“直線運動”時，在“研究氣泡的運動規(guī)律”的實驗中，對如何使氣泡上升的速度變慢便于計時，學(xué)生經(jīng)過討論，采用“極限法”分析得出：如果玻璃管與水平面的夾角為零度時，那么氣泡上升速度為零。所以，減小玻璃管與水平面的夾角，便可達到目的。

比例法。有些物理題，按一般思路去解答，往往比較繁瑣，如能恰當運用“數(shù)學(xué)”這個工具，巧妙地利用“比例法”，則會出奇效，不但提高解題速度，而且增強創(chuàng)新意識。

【例題1】甲、乙兩同學(xué)多次進行百米賽跑，每次甲總比乙提前10m到達終點。現(xiàn)讓甲遠離起點10m，乙仍在起點跑，則（ ）。

A.甲先到達終點

B.乙先到達終點

C.兩人同時到達終點

D.無法確定

分析：甲、乙均為勻速運動，在相同的時間內(nèi)，甲、乙走的路程應(yīng)成正比例。

解答：因為S甲/S乙=S′甲/S′乙，所以100/（100-10）=（100+10）/S′乙，解得S′乙=99（m），故選A。

求同法。有些物理題具有兩個物理過程，每個物理過程都有3種不同的物理量。在兩個物理過程的6個物理量（只有3種）中，往往有兩個同種物理量相等?？梢韵壤闷渲械哪硞€物理過程，求出這個相等的物理量，再將它代入另一個物理過程求出題目中的問題，便是解決這類問題的常規(guī)思路，我們不妨取名叫“求同法”。

【例題2】一節(jié)運油車裝20m3的油，從車中取出20ml油，稱得它的質(zhì)量為16.4g，求這節(jié)運油車所裝油質(zhì)量是多少？

分析：樣品油的質(zhì)量m1、密度ρ1、體積v1和一節(jié)油車所裝油的質(zhì)量m2、密度ρ2、體積v2這6個物理量中，密度是相等的。通過樣品油求出密度便是解題的關(guān)鍵。

解答： ρ=m1/v1=16.4g/20cm3=8.2g/cm3=8.2×103kg/m3，m2=ρv2=8.2×103kg/m3×20m3=16.4×103kg=16.4t。答：這節(jié)運油車所裝油質(zhì)量是16.4t。

求差法。有些物理題，三種不同的物理量中有一種物理量在兩個不同的狀態(tài)中保持不變，而另兩種物理量發(fā)生變化，可采用“求差法”解答。

【例題3】如圖所示，小明同學(xué)用“伏安法”測電阻的過程中，誤將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器的兩端?；瑒幼冏杵鞯幕谀硟牲c間移動時，電流表示數(shù)的范圍為0.3A到0.4A之間，電壓表的示數(shù)為2V到3V之間，且電源電壓恒定不變。求電源電壓和待測電阻各為多少？

分析：滑動變阻器的滑片移動前后處在兩個不同的位置上，在這個移動的過程中，待測電阻R1保持恒定不變。由歐姆定律可知：

U10=I10R1……①

U11=I11R1……②

用②式-①式可得：U11-U10= （I11-I10）R1，即R1=（U11-U10）/（I11-I10）=ΔU1/ΔI1，又因電源電壓U電恒定不變，U1+U2=U電，則|ΔU1|=|ΔU2|，故R1=ΔU2/ΔI1。

解答：R1=ΔU1/ΔI1=ΔU2/ΔI1=（3V-2V）/（0.4A-0.3A）=10Ω，U10=I10R1=0.4A×10Ω=4V，U電=U10+U20=4V+2V=6V。

答：電源電壓為6V，待測電阻為10Ω?！?/p>

（作者單位：江蘇省泰州市姜堰區(qū)第四中學(xué)）

注：本文為江蘇省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2013年度立項課題“思維可視化技術(shù)在初中學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用研究”的成果之一。

《義務(wù)教育物理課程標準》中指出：“義務(wù)教育物理課程旨在提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，讓學(xué)生學(xué)習終身發(fā)展必需的物理基礎(chǔ)知識和方法，養(yǎng)成良好的思維習慣?！痹诔踔形锢淼膶嶋H教學(xué)中，讓抽象思維具體化、邏輯思維顯現(xiàn)化、形象思維直觀化，能大大地提高教學(xué)效果。筆者結(jié)合自身的教學(xué)實踐，談?wù)勛约旱囊恍┐譁\的做法。

解決實際問題中，教師將抽象思維可視化，可以使學(xué)生“提高分析問題和解決問題的能力”。常用的方法有極限法、比例法、求同法、求差法等。

極限法。在教學(xué)“直線運動”時，在“研究氣泡的運動規(guī)律”的實驗中，對如何使氣泡上升的速度變慢便于計時，學(xué)生經(jīng)過討論，采用“極限法”分析得出：如果玻璃管與水平面的夾角為零度時，那么氣泡上升速度為零。所以，減小玻璃管與水平面的夾角，便可達到目的。

比例法。有些物理題，按一般思路去解答，往往比較繁瑣，如能恰當運用“數(shù)學(xué)”這個工具，巧妙地利用“比例法”，則會出奇效，不但提高解題速度，而且增強創(chuàng)新意識。

【例題1】甲、乙兩同學(xué)多次進行百米賽跑，每次甲總比乙提前10m到達終點。現(xiàn)讓甲遠離起點10m，乙仍在起點跑，則（ ）。

A.甲先到達終點

B.乙先到達終點

C.兩人同時到達終點

D.無法確定

分析：甲、乙均為勻速運動，在相同的時間內(nèi)，甲、乙走的路程應(yīng)成正比例。

解答：因為S甲/S乙=S′甲/S′乙，所以100/（100-10）=（100+10）/S′乙，解得S′乙=99（m），故選A。

求同法。有些物理題具有兩個物理過程，每個物理過程都有3種不同的物理量。在兩個物理過程的6個物理量（只有3種）中，往往有兩個同種物理量相等?？梢韵壤闷渲械哪硞€物理過程，求出這個相等的物理量，再將它代入另一個物理過程求出題目中的問題，便是解決這類問題的常規(guī)思路，我們不妨取名叫“求同法”。

【例題2】一節(jié)運油車裝20m3的油，從車中取出20ml油，稱得它的質(zhì)量為16.4g，求這節(jié)運油車所裝油質(zhì)量是多少？

分析：樣品油的質(zhì)量m1、密度ρ1、體積v1和一節(jié)油車所裝油的質(zhì)量m2、密度ρ2、體積v2這6個物理量中，密度是相等的。通過樣品油求出密度便是解題的關(guān)鍵。

解答： ρ=m1/v1=16.4g/20cm3=8.2g/cm3=8.2×103kg/m3，m2=ρv2=8.2×103kg/m3×20m3=16.4×103kg=16.4t。答：這節(jié)運油車所裝油質(zhì)量是16.4t。

求差法。有些物理題，三種不同的物理量中有一種物理量在兩個不同的狀態(tài)中保持不變，而另兩種物理量發(fā)生變化，可采用“求差法”解答。

【例題3】如圖所示，小明同學(xué)用“伏安法”測電阻的過程中，誤將電壓表并聯(lián)在滑動變阻器的兩端?；瑒幼冏杵鞯幕谀硟牲c間移動時，電流表示數(shù)的范圍為0.3A到0.4A之間，電壓表的示數(shù)為2V到3V之間，且電源電壓恒定不變。求電源電壓和待測電阻各為多少？

分析：滑動變阻器的滑片移動前后處在兩個不同的位置上，在這個移動的過程中，待測電阻R1保持恒定不變。由歐姆定律可知：

U10=I10R1……①

U11=I11R1……②

用②式-①式可得：U11-U10= （I11-I10）R1，即R1=（U11-U10）/（I11-I10）=ΔU1/ΔI1，又因電源電壓U電恒定不變，U1+U2=U電，則|ΔU1|=|ΔU2|，故R1=ΔU2/ΔI1。

解答：R1=ΔU1/ΔI1=ΔU2/ΔI1=（3V-2V）/（0.4A-0.3A）=10Ω，U10=I10R1=0.4A×10Ω=4V，U電=U10+U20=4V+2V=6V。

答：電源電壓為6V，待測電阻為10Ω?！?/p>

（作者單位：江蘇省泰州市姜堰區(qū)第四中學(xué)）

注：本文為江蘇省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2013年度立項課題“思維可視化技術(shù)在初中學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用研究”的成果之一。