淺談物理解題思路的邏輯思辨教學(xué)

李桂珍

摘? ?要：本文從注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科語(yǔ)言轉(zhuǎn)化能力，注重培養(yǎng)邏輯檢索、挖掘關(guān)鍵聯(lián)系的能力，注重培養(yǎng)思維構(gòu)建式解題能力，教師積極創(chuàng)設(shè)有效培養(yǎng)邏輯思辨的情景、習(xí)題，注重解題思路培養(yǎng)等四個(gè)方面闡述物理解題思路的邏輯思辨教學(xué)。

關(guān)鍵詞：邏輯思辨;習(xí)題教學(xué);解題能力

物理學(xué)科中蘊(yùn)含著豐富的邏輯思維方法，邏輯思辨能力是分析和解決物理問(wèn)題的關(guān)鍵，邏輯關(guān)系、邏輯思辨在物理教學(xué)中是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的主要途徑[ 1 ]。下面就物理解題思路中的邏輯思辨教學(xué)談?wù)剛€(gè)人的一點(diǎn)教學(xué)方法。

1? 注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科語(yǔ)言轉(zhuǎn)化能力

每個(gè)學(xué)科都有自己的學(xué)科語(yǔ)言，在物理的題目中也要清晰地明白題目所表達(dá)的意思和物理信息，充分理解物理中的各個(gè)物理量和物理過(guò)程的邏輯關(guān)系，將物理語(yǔ)言轉(zhuǎn)換成物理情景和物理模型。例如：在講整體法和隔離法的時(shí)候。如圖1甲所示：把兩個(gè)小球a、b用兩根質(zhì)量不計(jì)的細(xì)線懸掛在天花板上，現(xiàn)在對(duì)小球a持續(xù)施加一個(gè)向左偏下45°的恒力F，同時(shí)對(duì)小球b持續(xù)施加一個(gè)向右偏上45°的同樣大小的恒力F的作用，最后達(dá)到平衡，兩小球質(zhì)量關(guān)系未知，在下列圖1乙中正確表示兩球的平衡狀態(tài)的是（? ? ）

分析：在處理上端繩子的拉力時(shí)只要對(duì)兩小球看成整體進(jìn)行受力分析就可以知道上端繩必須是豎直的，這就得理解物理中繩子的偏向方向和力的關(guān)系，正確理解整體法的使用。拓展一步，如果給a、b兩小球帶上同種不等量的電荷，那么輕繩的方向又是那種情況呢？仍然通過(guò)整體法對(duì)a、b受力分析的，還是A答案，這樣學(xué)生比較容易得出。進(jìn)一步變形，把圖甲掛到一個(gè)小車(chē)車(chē)廂里，讓車(chē)向右勻加速運(yùn)動(dòng)，上下兩根輕繩子又會(huì)是怎么的情況？例如：車(chē)廂內(nèi)用細(xì)線懸掛兩個(gè)質(zhì)量不同的小球，上面小球的質(zhì)量比下面小球的大，如圖2所示，當(dāng)車(chē)廂水平向右做初速度為零的，加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，兩小球均相對(duì)車(chē)廂靜止時(shí)，不計(jì)空氣阻力，下述各圖正確的是

分析：兩小球與車(chē)廂具有相同的加速度，分別對(duì)質(zhì)量小的小球和兩球整體分析，可得兩小球的加速度是一樣的，得出繩子拉力的方向，從而確定正確的選項(xiàng)B.

2? 注重培養(yǎng)邏輯檢索、挖掘關(guān)鍵聯(lián)系的能力

在物理的學(xué)習(xí)中學(xué)生存在著較多的邏輯混亂的問(wèn)題，在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中無(wú)論是實(shí)驗(yàn)探究還是其他物理學(xué)習(xí)中都離不開(kāi)物理的邏輯思維思想，因此培養(yǎng)學(xué)生的邏輯檢索和挖掘關(guān)鍵信息的邏輯思辨能力，使學(xué)生在分析物理問(wèn)題時(shí)有一個(gè)比較清晰的邏輯關(guān)系思路。培養(yǎng)高中生的邏輯檢索、挖掘關(guān)鍵聯(lián)系的能力是一個(gè)重要的任務(wù)[ 2 ]。這就要求我們?cè)谧鲱}的時(shí)候要充分挖掘隱含條件，構(gòu)建邏輯關(guān)系。例如：我們?cè)诜治鲭娐返念}型時(shí)的電路邏輯關(guān)系比較多是電流關(guān)系、電壓關(guān)系、電阻關(guān)系、電功率關(guān)系，充分應(yīng)用這些關(guān)系可以更好地建立起邏輯的思辨方法。如圖3所示，在恒定電流中的電路一部分電路圖中，三個(gè)電壓表都相同，R1和R2是兩個(gè)定值電阻，電路穩(wěn)定后，電壓表V2和V3的示數(shù)分別為4V和10V，如何求電壓表V1的讀數(shù)？

分析：電壓表V2、V3 是并聯(lián)關(guān)系，再與電壓表V1串聯(lián)的關(guān)系，又因?yàn)槿齻€(gè)電壓表是一樣的所以內(nèi)阻一樣，并聯(lián)后分電路電流和等于總電流，這里的邏輯關(guān)系就是并聯(lián)后再串聯(lián)電流的關(guān)系問(wèn)題，隱含的關(guān)鍵信息就是電壓表可以當(dāng)成電流表，這樣問(wèn)題就簡(jiǎn)單了。學(xué)生容易受到R1，R2的影響。

3? 注重培養(yǎng)思維構(gòu)建式解題能力

平時(shí)應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真觀察生活中的物理現(xiàn)象，在物理學(xué)習(xí)中教師也應(yīng)把相應(yīng)的知識(shí)具體化到現(xiàn)實(shí)生活的問(wèn)題中，這樣有利于學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的知識(shí)內(nèi)容具體化和形象化，形成知識(shí)的模塊在大腦中更易存儲(chǔ)和記憶。在解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)，針對(duì)題設(shè)中的關(guān)鍵信息及條件的正確解讀，引導(dǎo)學(xué)生把題目的信息還原并正確構(gòu)建物理模型，充分挖掘隱含條件逐漸形成邏輯思辨的解題方法。我們?cè)诮虒W(xué)中可培養(yǎng)學(xué)生思維構(gòu)建進(jìn)行邏輯思辨的能力，建立物理模型，展示思維辨析過(guò)程。例如：在如圖4所示A、B兩滑塊質(zhì)量分別為mA、mB，A和B用輕質(zhì)彈簧連接起來(lái)在恒力F的作用下一起沿接觸面做勻加速運(yùn)動(dòng)，一種情況是水平面情況，一種是沿斜面，并且分成光滑面和粗糙面兩種情況，在這（1）-（5）五種情況下的運(yùn)動(dòng)中，求彈簧的彈力大小關(guān)系。

通過(guò)分析我們可以發(fā)現(xiàn)他們的模型可以由圖4（4）情景下進(jìn)行邏輯思辨，建立物理模型，只是夾角不同，以及摩擦因數(shù)不同，其他圖都是圖4（4）的特殊情況下的情形，因此只要在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行的辨析和拓展。先利用整體法，由牛頓第二定律可求出整體運(yùn)動(dòng)的加速度的大小，再利用隔離法可以求得彈簧對(duì)物體A的拉力的大小。

4? 教師積極創(chuàng)設(shè)有效培養(yǎng)邏輯思辨的情景、習(xí)題，注重解題思路培養(yǎng)

每個(gè)物理規(guī)律和概念的形成都來(lái)源于對(duì)物理現(xiàn)象和情形的分析、建模、思維構(gòu)建的一個(gè)過(guò)程，因此在解題過(guò)程中我們也要將題目的情形還原到物理邏輯思辨的情景，在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)精心設(shè)計(jì)和充分展現(xiàn)物理情景，讓學(xué)生更加深刻地領(lǐng)悟物理模型和掌握物理規(guī)律，從而更加有效地培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思辨能力，形成解題思路。

例如：分析電磁感應(yīng)的綜合題（廈門(mén)市 2018-2019 學(xué)年度第一學(xué)期高三年級(jí)質(zhì)量檢測(cè)16題）.有一間距為L(zhǎng)與水平方向成 θ 角的光滑平行軌道足夠長(zhǎng)如圖5所示，空間存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直軌道平面向上，軌道上端接有電容器C和定值電阻R，S為單刀雙擲開(kāi)關(guān)。單刀雙擲開(kāi)關(guān)先接到a點(diǎn)，一根電阻不計(jì)、質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒以初速度v0從軌道底端沿著軌道向上運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最高點(diǎn)單刀雙擲開(kāi)關(guān)再到接b點(diǎn)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后導(dǎo)體棒又返回到軌道底端，已知重力加速度為g，軌道電阻不計(jì)。求：（1）導(dǎo)體棒初速度v0時(shí)，電容器的帶電量q;（2）導(dǎo)體棒在上滑過(guò)程中加速度的大小a;（3）若已知導(dǎo)體棒到達(dá)軌道底端的速度為 v，求導(dǎo)體棒下滑過(guò)程中定值電阻產(chǎn)生的熱量Q和導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)時(shí)間t。

分析情景邏輯思路：本題從力和能量?jī)蓚€(gè)角度，分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象，根據(jù)歐姆定律、法拉第定律和電流的定義式推導(dǎo)出加速度與電流的關(guān)系是解題的關(guān)鍵。對(duì)于問(wèn)題2小題導(dǎo)體棒切割類型，關(guān)鍵要正確分析受力，把握其運(yùn)動(dòng)情況和能量轉(zhuǎn)化關(guān)系。（1）導(dǎo)體棒獲得初速度v0時(shí)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E，由E=BLv0求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)電容器板間電壓等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)U，從而求得電容器的電壓U，即可求得電容器的帶電量q=CU=CBLv0。（2）根據(jù)電流的定義式、歐姆定律、法拉第電磁感應(yīng)定律推導(dǎo)出感應(yīng)電流表達(dá)式，從而得到安培力表達(dá)式，再根據(jù)牛頓第二定律求得加速度（3）導(dǎo)體棒上滑過(guò)程做勻減速運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出導(dǎo)體棒上滑的最大距離s。對(duì)于下滑，運(yùn)用動(dòng)量定理和積分法求導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t。由能量守恒定律求熱量Q。

邏輯思辨教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生能更好更有效地應(yīng)用物理邏輯思辨思路解題能力的一個(gè)很好的途徑和方法。在解物理問(wèn)題中，我們要讓學(xué)生形成自己的邏輯思辨的方法和方式，同時(shí)也要有發(fā)散性的思辨能力的培養(yǎng)，進(jìn)而更加有效地提高解題能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王福新.試論物理學(xué)中的邏輯思維方法[J].教學(xué)與管理（理論版），2007（11）.

[2]周進(jìn).高中物理教學(xué)中學(xué)生邏輯思維的培養(yǎng)[J].中學(xué)生數(shù)理化（教與學(xué)），2016（1）.