基于邏輯思維能力培養(yǎng)的高中物理教學策略探討

摘 要： 物理學科邏輯思維是在物理學科教與學的過程中形成的一種思考物理問題的方式、方法、思路的動態(tài)習慣。高中物理教學中，教師要側重在學生學習、接受、理解、掌握并運用物理知識的過程中，創(chuàng)新地培養(yǎng)學生的邏輯思維能力，進而全面提升學生的物理綜合素養(yǎng)。本文從因果關系、等效替代關系、伽利略的邏輯推理等幾個實例運用入手，闡述了邏輯思維在物理問題解答中的培養(yǎng)策略，以期拋磚引玉。

關鍵詞： 邏輯思維;理解;因果關系;等效替代;邏輯推理

物理學是一門以實驗和觀察為基礎的自然科學，是觀察實驗和科學思維相結合的產(chǎn)物，講究思維理性，邏輯嚴密。初中物理重在識記和感知，高中物理的知識量大，理論性、系統(tǒng)性和綜合性都有所增強，課程難度加深，重在理解、分析和應用。學生從初中進入高中，首先要轉變學習方法，教師在教學中需要加強對學生的各種能力的培養(yǎng)，特別是邏輯思維能力的培養(yǎng)。高中物理教學中，教師要將邏輯思維能力培養(yǎng)貫穿于教學全過程，潛移默化中讓學生愿思考、會思考、善思考。下面結合教學實踐，就高中物理教學中，學生邏輯思維能力培養(yǎng)策略談一些粗淺看法，與同仁共勉。

一、 理順因果關系

（一）速度、加速度、力的關系

例1? ?下列說法中正確的是 （? ）

A. 物體的加速度不斷變大，速度也不斷越大

B. 物體的速度變化快，加速度大

C. 物體受到的合力跟加速度成正比

D. 物體的合力跟質(zhì)量成正比

在解答時，學生認為A、B、C、D都正確，學生能記住加速度公式a=Δv/t，背誦牛頓運動定律，但在分析中都不能運用相關規(guī)律分析問題，一面對問題就不知道怎么做了，每次做題跟著感覺走——猜！

牛頓第二定律的表述：物體的加速度大小跟它受到的作用力成正比，跟它的質(zhì)量成反比，加速度方向跟作用力的方向相同。從定律可以得出：“力是使物體產(chǎn)生加速度的原因”，加速度是描述速度變化快慢的物理量，“有加速度，物體的速度一定會發(fā)生變化”，在處理F、a、v之間關系時，強調(diào)因果關系把握，力F→加速度a→速度變化，通過因果關系梳理三種物理量的關系，再反過來看練習：

A. 加速度決定了速度變化快慢，速度的大小與加速度無直接關聯(lián);

B. 速度變化的大小Δv=v-v0，與加速度也無直接關聯(lián);

C. 由牛頓第二定律，物體的加速度與作用力成正比，由力來決定加速度;

D. 物體的質(zhì)量是指物體所含物質(zhì)的多少，與物體的受力無關。A、B、C、D四個選項似是而非，只有明確物理量之間關系，方能正確得出結論。

（二）彈力的理解

例2? ?玩具汽車停在模型橋面上，如圖，下列說法中正確的是 （? ）

A. 橋面受到向下的彈力，是由于橋梁發(fā)生形變而產(chǎn)生的

B. 汽車受到向上的彈力，是由于橋梁發(fā)生形變而產(chǎn)生的

C. 車沒有形變所以橋梁不受彈力

D. 書對斜面的壓力就是書的重力

發(fā)生形變的物體，由于要恢復原狀，對與它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用，這種力就是彈力。由定義可知，其因果關系：外力→形變→彈力，接觸且形變是產(chǎn)生彈力的原因，所以應該這樣分析：由于車的重力作用而使車與橋同時形變，橋梁形變要恢復原狀而對與它接觸的車產(chǎn)生向上的彈力，車形變要恢復原狀而對跟它接觸的橋產(chǎn)生向下的壓力。掌握了其中因果關系，本道題也就不難判斷了，A、C、D說法都是錯誤的。

物理中像這樣的還有很多，如：兩個相互接觸的物體，當它們發(fā)生相對運動或具有相對運動的趨勢時，就會在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對運動或相對運動趨勢的力，這種力叫摩擦力，接觸面粗糙擠壓且有相對運動或具有相對運動的趨勢是摩擦力產(chǎn)生的原因。電磁感應產(chǎn)生的原因：穿過閉合回路的磁通量發(fā)生變化等等。理順物理量間的因果邏輯關系，才能在解題中做到“火眼金睛”。

二、 等效替代關系

（一）力的合成與分解

例3? ?如圖所示，重量為G的小球靜止在光滑斜面上，下列說法正確的是 （? ）

A. F1的大小等于小球?qū)醢宓膲毫Υ笮?/p>

B. F2是物體對斜面的正壓力，大小為 G cosθ

C. G一定比F1、F2都小

D. 物體同時受G、F1、F2、FN1、FN2五個力的作用

合力與分力是等效替代關系，在本題中，重力G是實際存在的力，F(xiàn)1、F2是它的兩個分力，它們只是重力產(chǎn)生的兩個效果而不是實際存在的力，合力與分力滿足平行四邊形定則，分析中要把握時刻“等效”，合力與分力不能共存，明確了合力與分力的關系，再判斷可知B、C、D都錯。

（二）電路簡化

高中的電路圖一般都比較復雜，學生很難清晰地理順其連接方式，在解答中可以作等效電路圖，來簡化電路，理想電流表在電路中相當于短路，理想電壓表在電路中相當于斷路。

例4? ?如圖所示的電路中，電源電動勢為E，內(nèi)電阻為r，R1是滑動變阻器，R2、R3是兩個定值電阻。閉合開關S、滑片P向左滑動：電流表示數(shù)變化量的絕對值為ΔI時，電壓表示數(shù)變化量的絕對值為

ΔU。下列說法中正確的是 （? ）

A.? ΔU ΔI =r________

B.? ΔU ΔI =r+R1+R2

C.? ΔU ΔI =R1

D.? ΔU ΔI =r+R2+R3

這道題考查了閉合電路歐姆定律的動態(tài)分析問題，要點是路端電壓與電流的變化關系：U=E-Ir，可在本題中電壓表測量的不是路端電壓，學生就不知道怎么分析。如果引入等效法本題就迎刃而解：

等效電路如圖：

r′=r+R2+R3

由閉合電路的歐姆定律：

U1=E-I1r′

U2=E-I2r′

聯(lián)立：U2-U1=（I1-I2）r′，即： ΔU ΔI =r′

通過等效電路，讓復雜的電路圖簡單化、直觀化，從而進行有效的分析和計算。

三、 伽利略的邏輯推理法

伽利略在自由落體運動的研究中，運用邏輯推理的方法，先假設重的物體比輕的物體下落快，重物體下落速度

v1=8，輕物體v2=4，如果重的物體下落快，那么兩塊石頭拴在一起速度會大于8，但在實際中，大快小慢，快的拉慢的，那么速度會大于4小于8，兩者相互矛盾，從而得出正確結論：重物與輕物，下落得同樣快。發(fā)現(xiàn)問題，提出假設，邏輯推理，實驗驗證，得出結論，這是伽利略的研究方法。在日常教學中也可以應用相似的方法來論證。

在講解完全失重現(xiàn)象中，兩接觸的物體間彈力等于0，由牛頓第二定律：mg-FN=ma，a=g，所以FN=0，雖然結論如此，但學生還是不能理解，于是想到了伽利略的方法——邏輯推理。兩個本書疊放在一起自由下落：

假設：兩本書之間有彈力，如圖

推理：由牛頓第二定律，對A有：GA-FA=mAaA，對B有GB+FB=mB，可知：aA<

aB，兩本書由靜止釋放，下落過程應是B比A快，那么B、A會分離。

實驗演示：讓兩本書疊放在一起從某高度下落，觀察現(xiàn)象，結果兩本書并未分離，落到講臺上時間相等。

結論：假設錯誤，兩本書之間無彈力作用，通過這種方式，學生對完全失重的理解更為透徹。

在受力分析中，彈力和摩擦力的分析是難點，在無法直接判斷是否存在的情況下可以采用這種方法進行判斷。

例5? ?如圖A、B兩物體疊放在水平桌面上，在F的作用下保持靜止狀態(tài)，判斷A、B間是否有摩擦力。

分析： 假設B對A有摩擦力，對A進行受力分析，如圖，如果有摩擦力，A的運動狀態(tài)將發(fā)生變化，與題設中A靜止相矛盾，所以A、B之間無摩擦力。

總之，高中物理內(nèi)容有著大量的邏輯關系的存在，或在概念與概念之間，或在規(guī)律與規(guī)律之間，本文所列舉的只是滄海一粟。作為教師，要在平時的教學活動中，注意積累，多多總結，對邏輯關系進行及時梳理。梳理的過程，就是引導學生建構知識網(wǎng)絡，加強學生思維能力的培養(yǎng)，讓學生善于從題中提取有效信息，進行分析，讓學生的邏輯思維能力、解題能力在分析中得以發(fā)展?！笆谥贼~，不如授之以漁”，這是教學的最好境界。

參考文獻：

[1]李斌.例談物理教學中邏輯關系的梳理[J].中學物理，2013（7）.

[2]劉生波.高中物理教學中如何培養(yǎng)學生的邏輯思維能力[J].教學管理與教育研究，2018（16）.

作者簡介：? 趙金花，湖南省湘西土家族苗族自治州，湖南省湘西州第二民族中學。