初中物理教學中物理思維的滲透

趙亮

[摘要]在初中物理教學中要在學生獲得知識的同時更應注重培養(yǎng)學生的物理思維能力。注重物理思維滲透首先要培養(yǎng)學生的物理思維方法，讓學生把繁雜的問題理解清楚，解題時思路更清晰、明確。初中物理教學中應用的物理思維方法很多，本文以學生接觸較多的建立模型思維和控制變量思維為例，介紹了培養(yǎng)學生物理思維的過程及在解題中應如何運用。

[關鍵詞] 初中物理;物理思維;建立模型思維;控制變量思維

初中物理課程標準提出：以學生終身發(fā)展為本，以提高全體學生科學素養(yǎng)為目標，通過學習物理知識，提高學生分析問題與解決問題的能力，學習物理學家在科學探索中的研究方法和物理思維。物理學是研究物質(zhì)運動最一般的規(guī)律、物質(zhì)的基本結構及物質(zhì)間的相互作用的一門學科。要認識這種自然界物質(zhì)的運動、相互作用等的本質(zhì)規(guī)律和特征，就必須在頭腦中形成對物理世界本質(zhì)的、完整的、深刻的反映，對觀察過的物理現(xiàn)象、物理事實、物理過程等在大腦中形成清晰的物理圖景，并反復加工、合理改造、去粗取精，把感性認識上升為理性認識，這就是物理思維。

一、建立模型思維方法

物理模型法是人們?yōu)榱朔奖阊芯课锢韱栴}和探討物理事物的本身而對研究對象所作的一種簡化描述。理想化的物理模型既是物理學賴以建立的基本思想方法，也是物理學在應用中解決實際問題的重要途徑和方法，這種方法的思維過程要求學生在分析實際問題中研究對象的條件、物理過程的特征，建立與之相適應的物理模型，通過模型思維進行推理。利用建立模型思維方法解題，思維方式可以歸納為：文字感知——物理現(xiàn)象——物理模型——已有知識模型——解答。

例1：少林功夫名揚天下，“二指禪”絕活令人稱奇，表演時，人體倒立，只用中指和食指支撐全身的重量，這時兩手指對地面的壓強最接近于? ? ? ? ?pa.

解答時通過文字感知，求的是人倒立時二個手指對地面的壓強?，F(xiàn)象就是人倒立在地面上，兩根手指接觸地面。頭腦中抽象概括為求固體壓強模型，回憶已有的求固體壓強模型，壓力除以受力面積，兩者對接后，進一步思考物體對地面的壓力等于重力，每根手指表面積約一平方厘米。P=F/S=G/S=600N/2×10-4m2=3000pa.

由例題可以看出，物理模型是通過對文字理解概括，抽象后而建立的。建立物理模型要根據(jù)所研究的問題，突出研究對象的主要因素，忽略其次要因素，將研究對象簡略化、理想化，并要和已有知識模型相對接后進行解答。

例2：在容器中放一個上、下底面積均為10cm2，高為5cm2，體積為80cm3的均勻?qū)ΨQ的石鼓，其下底面積與容器底部緊密接觸，容器中水面與石鼓上底面齊平，則石鼓受到的浮力是多少牛？如圖（1）

通過對文字理解，求水中石鼓受到的浮力，已知物體的體積，很容易和已有的求浮力模型F浮=ρgv排建立起聯(lián)系，進而想到V排=V物，然后解答，但這種思路是錯誤的。讀題時要注意理解“其下底面積與容器底部緊密接觸”這句話，讀這句時反應出物體和容器底部之間沒有水，思考浮力的實質(zhì)是上下表面的壓力差，底部沒有水是沒有浮力的模型。進一步分析所受浮力部分應該是全部體積減去中間圓柱體部分后剩下的體積，即V排=V剩=V總-V柱。再根據(jù)F=ρgv排=ρgv剩，可以解出所受浮力是0.3N。所以，在解題時文字感知一定要細致具體，物理情景要理解準確，抽象出來的物理模型才能正確。在理解過程中要忽略次要現(xiàn)象，抓住主要現(xiàn)象，深入思考現(xiàn)象引發(fā)的問題，通過嚴密的邏輯思維建立正確的模型，解答才能正確。

在教學中，應該使學生初步了解建立物理模型的意義及建立的過程，注意在日常教學中強化這種建立物理模型的思維，使學生在潛移默化中提高利用模型處理物理問題的能力。這是培養(yǎng)物理思維能力的重要途徑。

二、控制變量思維方法

物理學中對于多因素（多變量）的問題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個單因素的問題。每一次只改變其中的某一個因素，而控制其余幾個因素不變，從而研究被改變的這個因素對事物的影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法?？刂谱兞糠ㄊ浅踔形锢韺嶒炋剿骱头治鼋鉀Q問題中一種最常用的、非常有效的物理思維方法。在解題中如果能靈活使用控制變量法，那么，既能提高解題速度，又能提高解題準確率。

例1 ：在探究壓力的作用效果與哪些因素有關的實驗中，利用了兩個相同的木塊和一塊海綿。如圖（2）

（1）實驗中通過觀察__________來比較壓力作用的效果;

（2）對比甲、乙兩圖，可以得出的結論是：_____________;

（3）如果想繼續(xù)探究“壓力的作用效果與壓力的關系”應選用對比_______和____________兩圖進行探究;

（4）對比甲、丁兩圖，得出壓力作用的效果與壓力的大小無關.你認為是否正確，并敘述理由：___________________。

①通過讀題了解要研究的物理量是“壓力的作用效果”（因變量），在頭腦中思考影響的因素是壓力大小和受力面積大?。ㄗ宰兞浚?，壓力的作用效果是由海綿形變的程度所反映的。也就是讀題后首先研究的物理量是什么，與什么因素有關，觀察什么可以看出研究物理量的變化，然后再解答。②“對比甲、乙兩圖，可以得出的結論是”這一問題要細致觀察甲乙兩圖的異同，物體的重力相同即壓力相同，受力面積不同，海綿凹陷的程度不同。思考出a一定的條件下，b對研究物理量產(chǎn)生了什么影響。③書寫結論時也要采用控制變量法即可，在某某一定（相同）時，某某與某某成正（反）比或某某隨某某的增大而增大（減?。?。得出的結論是在壓力一定時，受力面積越小壓力的作用效果越明顯。第四問中“對比甲、丁兩圖，得出壓力作用的效果與壓力的大小無關.你認為是否正確”答案是不正確，甲、丁兩圖中存在兩個變量，壓力、受力面積都不同，沒有采用控制變量法。

例2：在觀察導體電阻的大小跟哪些因素有關的實驗中：（導體截面積S1>S2）觀察如圖所示實驗，對照圖（3）內(nèi)容，回答下列問題。

（1）從電源負極引出的導線將導體A連入電路時，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)較大;將導體B連入電路時，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)較小，由此可以得出的初步結論______;

（2）從電源負極引出的導線分別將導體B、導體C和導體D連入電路時，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)均不相同，由此可以初步得出導體電阻的大小跟導體長度、______和______都有關.

①影響導體電阻大小因素有材料、長度、橫截面積以及溫度（不提及時一般不考慮）。實驗中通過觀察圖中電流表示數(shù)反應電阻的大小，即電壓一定時，電阻越大電流表的示數(shù)越小。我們要通過閱讀文字找出ABCDE幾根導線存在的區(qū)別。分析A、B兩根金屬絲，這兩根金屬絲的材料、橫截面積相同，但是長度不同，當將導體A接入電路時，電流表的示數(shù)較大，判斷A的電阻較小;將導體B接入電路時，發(fā)現(xiàn)電流表的示數(shù)較小，判斷B的電阻較大。在寫結論時也要采用控制變量法，即寫出相同的條件作為控制的條件，分析出變量和自變量的關系。結論：在導體的材料相同、截面積相等時，導體長度越長電阻越大。②分析B、C金屬絲的材料相同、長度相同、但橫截面積不同，將其接入電路后，電路中的電流表示數(shù)不同，表明導體的電阻與導體的橫截面積有關;B、D兩金屬絲的長度、橫截面積相同，但材料不同，將它接入相同電路中，電路中的電流不同，表明導體的電阻與導體的材料有關。答案為：橫截面積;材料。

要想準確地得出研究對象的特性，弄清事物變化的原因和規(guī)律，就要對研究對象施加人為的控制，造成特定的便于觀察的條件，這就是控制變量方法的價值所在。

物理思維模式有很多，教師在教學中要注重物理思維模式的滲透，有意識地培養(yǎng)、訓練學生物理思維，把物理思維模式貫穿于整個教學之中，使學生擁有良好的物理思維模式，從而，在解題時思路更加清晰，學習興趣也會大大提高，學習成績自然得到提升。

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（責任編輯 陳始雨）