基于試題歸類的高中物理科學(xué)思維方法研究

蔣禮波

摘 要：本文在試題歸類的基礎(chǔ)上，通過對正向思維、逆向思維;整體法、隔離法;類比與等效等各種不同類型的方法，展開對高中生的物理學(xué)科思維能力的有效培養(yǎng)。這樣不僅可以在實(shí)踐學(xué)習(xí)中逐漸養(yǎng)成學(xué)生們良好的思維模式，而且還可以提高高中物理試題教學(xué)的整體質(zhì)量和效率，為高中生的物理學(xué)習(xí)成績提升提供保證。

關(guān)鍵詞：試題歸類;高中物理;科學(xué)思維;思維方法

眾所周知，物理學(xué)科一直以來都是高中階段非常重要的學(xué)科，對學(xué)生們的學(xué)習(xí)成績將會產(chǎn)生直接性的影響。由于物理知識點(diǎn)過于復(fù)雜，同時還具有抽象性特征，學(xué)生們在學(xué)習(xí)以及記憶等方面很容易就會出現(xiàn)嚴(yán)重偏差，導(dǎo)致學(xué)習(xí)成績很難在實(shí)踐中得到有效提升。游戲是在當(dāng)前新課程標(biāo)準(zhǔn)不斷改革的背景下，素質(zhì)教育理念全面落實(shí)，對整個教育教學(xué)事業(yè)提出的要求越來越高，傳統(tǒng)的教學(xué)理念以及教學(xué)方式已經(jīng)無法滿足實(shí)際要求。因此，必須要在新時期背景下實(shí)現(xiàn)教育教學(xué)體制的改革、創(chuàng)新，以滿足新時期背景下學(xué)生們在日常學(xué)習(xí)以及物理習(xí)題解答時的個性化要求。

一、試題歸類下通過正向思維、逆向思維實(shí)現(xiàn)對高中生物理學(xué)科思維的培養(yǎng)

眾所周知，在素質(zhì)教育理念的影響下，傳統(tǒng)的教育教學(xué)方式必須要進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)、優(yōu)化，才能夠滿足新時期背景下教育教學(xué)體制在改革創(chuàng)新發(fā)展中的個性化要求。正向思維其實(shí)主要是指“循規(guī)蹈矩”，也就是從問題的開始一直到結(jié)束，整個過程全部都是直接按照物理的演變過程、基本流程等這種正常的發(fā)展，對各種不同類型的試題進(jìn)行思考和分析。逆向思維則與之相反，就是對常規(guī)性的研究進(jìn)行反過來的思考[1]。部分物理習(xí)題在分析和解答時，如果利用正向思維無法解決，或者是整個解題過程相對比較復(fù)雜，那么可以直接利用逆向思維進(jìn)行分析，可以從中得出良好的解題效果。

比如：高中物理試題當(dāng)中明確提出一顆子彈通常情況下會以700m/s的速度，將同樣、并排放置的三塊木板進(jìn)行穿透，緊接著子彈的速度下降成為零，如圖1所示。根據(jù)已知條件，子彈在三塊木板當(dāng)中的運(yùn)動，相互之間的時間比為多少。

在對該習(xí)題進(jìn)行解答和分析時，通常情況下如果是直接按照正向的思維進(jìn)行分析，將勻速減速直線運(yùn)動作為基礎(chǔ)，這種解題方法在應(yīng)用時，相對比較復(fù)雜。這種情況下，可以與實(shí)際情況的不同，與運(yùn)動自身的可逆性進(jìn)行結(jié)合，其自身在倒過來之后，子彈的運(yùn)動可以被看作是初速度在0的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)勻速加速的直線運(yùn)動。這種情況下，該問題就會簡單很多，也就在實(shí)踐中初期的速度是0，那么此時勻速加速直線運(yùn)動在具體開展中，主要是直接通過連續(xù)性的相等位時間比，對其進(jìn)行最終答案的求解。

在這一前提條件下，可以得出t3： t2： t1=1：（-1）：（-）。最終的結(jié)果就是t1： t2： t3=（-）：（-1）：1。通過對該習(xí)題進(jìn)行解答和分析，不難看出物理學(xué)當(dāng)中的可逆性過程當(dāng)中，包含運(yùn)動形式自身可逆性特征，在時間的反演、光路等方面都可以體現(xiàn)出一定的可逆性特征。這種問題在提出以及具體解答時，要想通過正向思維進(jìn)行解答相對比較困難，反向思維的應(yīng)用則更加簡單。

二、試題歸類下通過整體法、隔離法實(shí)現(xiàn)對高中生物理學(xué)科思維的培養(yǎng)

隔離思維一直以來都是物理習(xí)題解答中比較常見的一種解題方法，同時也是培養(yǎng)學(xué)生們物理思維的重要措施。對隔離法進(jìn)行科學(xué)合理的引進(jìn)和利用，不僅有利于從中得出與題目相關(guān)的物理量，而且還可以從中得出與整體相關(guān)的物理量。在這一基礎(chǔ)上，通過整體思維方法的合理應(yīng)用，可以結(jié)合現(xiàn)實(shí)要求，對題目當(dāng)中的整體觀念進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃，同時還可以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)性的分析[2]。在這一基礎(chǔ)上，可以對隔離思維、整體思維相互之間的關(guān)系進(jìn)行重點(diǎn)分析，這樣不僅有利于從中找出更加便利的解題方式，而且還可以提高學(xué)生的物理綜合素養(yǎng)。

三、試題歸類下通過類比與等效法實(shí)現(xiàn)對高中生物理學(xué)科思維的培養(yǎng)

高中物理學(xué)科在日常教學(xué)活動的具體開展中，由于物理知識本身具一定的抽象性、復(fù)雜性特征，所以學(xué)生們在日常學(xué)習(xí)時相對比較吃力，整體學(xué)習(xí)質(zhì)量并不是很高。這種情況下，要想從根本上保證學(xué)生們的綜合素質(zhì)和專業(yè)能力可以得到有效的培養(yǎng)，就必須要在日常教學(xué)活動開展中，引導(dǎo)學(xué)生們養(yǎng)成良好的物理學(xué)科思維。其中，等效思維在某種程度上可以被看作是試題歸類背景下，實(shí)現(xiàn)學(xué)生們物理學(xué)科思維有效培養(yǎng)的重要渠道和措施。等效思維模式主要是指在實(shí)踐中，處于相同效果的狀態(tài)下可以直接將實(shí)際、陌生或者是一些具有復(fù)雜性特征的問題直接轉(zhuǎn)變成為一種理想、簡單方式展開深入研究，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對學(xué)生們物理學(xué)科思維的有效培養(yǎng)[3]。這種方法在實(shí)際應(yīng)用中，不僅可以對學(xué)生們的思維意識起到良好的啟發(fā)作用，而且還可以幫助學(xué)生們不斷擴(kuò)大其自身的視野。比如在力學(xué)當(dāng)中，合力一直以來都可以被看作是分力的一種等效替代方式。除此之外，在運(yùn)動學(xué)當(dāng)中的合運(yùn)動，則是分運(yùn)動的等效替代方式，同時還可以實(shí)現(xiàn)電路的等效、質(zhì)量等效等。

比如，根據(jù)圖2當(dāng)中的內(nèi)容可以看出，該裝置是指在豎直的平面范圍內(nèi)，其自身可以放置在相對比較光滑、絕緣的目前軌道當(dāng)中，在這一基礎(chǔ)上，其自身處于水平向右的勻強(qiáng)電場當(dāng)中。此時，與圖中的內(nèi)容進(jìn)行結(jié)合分析時，發(fā)現(xiàn)其中帶電負(fù)荷的小球直接從高h(yuǎn)對應(yīng)的A處，逐漸從靜止的狀態(tài)開始呈現(xiàn)出不斷下滑的趨勢，沿著軌道ABC進(jìn)行勻速運(yùn)動，同時在這一基礎(chǔ)上，提前進(jìn)入到對應(yīng)的圓環(huán)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)圓周運(yùn)動[4]。在現(xiàn)有已知條件背景下，小球所承受的電場力是小球自身重力的，與此同時，圓環(huán)的半徑為R，斜面的傾角是θ=60°，=2R。在現(xiàn)有的這些條件下，學(xué)生們需要求解出如果小球在圓環(huán)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)相對比較完整的圓周運(yùn)動，那么對應(yīng)的h為多少。

在針對該習(xí)題進(jìn)行解答和分析時，教師可以對學(xué)生們給予一定的引導(dǎo)，比如可以引導(dǎo)學(xué)生們將重力場與電場進(jìn)行疊加處理和分析，這種情況下可以重新構(gòu)建出一個相對比較等效的重力場來實(shí)現(xiàn)問題的客觀分析和解答。小球在新場當(dāng)中，由于受到恒定力F、之軌道對小球彈力FN的影響和作用，如圖3所示。根據(jù)圖中所呈現(xiàn)出的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)在新的重力場當(dāng)中，小球通常情況下在D點(diǎn)的時候，其自身可以與重力在最高點(diǎn)時的情境之間具有一定的相似之處。由此可以看出，在針對該問題進(jìn)行分析和解答時，通過等效方法的合理應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)快速、有效的解答。

在具體解題中，由于小球在其中所承受的重力、電場力都是恒力，所以可以直接將這兩種力等效成為一個新的力F。根據(jù)圖3當(dāng)中的內(nèi)容可以得出，F(xiàn)=1.25mg，在具體方向方面，與豎直方向之間呈現(xiàn)出37°角。由此可以看出，小球是否可以實(shí)現(xiàn)圓周運(yùn)動，其對應(yīng)的臨界點(diǎn)為D點(diǎn)，在此時，如果設(shè)置小球剛好可以直接通過D點(diǎn)，那么在到達(dá)D點(diǎn)時的小球與圓環(huán)之間的彈力正好是O。

根據(jù)圓周運(yùn)動相關(guān)知識點(diǎn)，可以得出F=m，也就是1.25mg=。緊接著在這一基礎(chǔ)上，根據(jù)動能定理可以得出mg（h-R-Rcos37°）-mg×（hcotθ+2R+Rsin37°）=，將這兩個公式進(jìn)行結(jié)合分析之后，可以最終得出h=7.7R。

由此可以看出，對這種類型的問題進(jìn)行解答和分析時，如果習(xí)題中涉及到的內(nèi)容已經(jīng)學(xué)習(xí)過的某些問題之間具有一定的相似之處，那么可以直接利用等效、類比等方法進(jìn)行客觀的分析和解答。通過等效方法在習(xí)題解答中的合理應(yīng)用，可以從中得出等效重力場，同時還可以保證結(jié)果的準(zhǔn)確性、合理性。緊接著可以對其進(jìn)行對比分析，將其與正常的重力場進(jìn)行對比，這樣可以得出最終的圓周運(yùn)動規(guī)律。

四、試題歸類下通過圖像與圖解法實(shí)現(xiàn)對高中生物理學(xué)科思維的培養(yǎng)

圖像思維的培養(yǎng)其實(shí)主要是通過圖像自身呈現(xiàn)出的物理意義對各種不同類型的問題進(jìn)行分析，這種思維方法在提出以及具體應(yīng)用時，對學(xué)生們的思維養(yǎng)成具有非常重要的影響和作用。比如運(yùn)動學(xué)當(dāng)中涉及到的振動、波等相關(guān)問題，同時還會涉及到熱學(xué)當(dāng)中有關(guān)氣體連續(xù)性不斷變化等相關(guān)問題。這些問題在解答時，都可以通過圖像的合理利用來進(jìn)行解答和處理，圖像方法在應(yīng)用時，不僅具有直觀性的特征，而且整個解題過程相對比較簡單。

比如在例題的解答當(dāng)中，一顆速度相對比較大的子彈，以水平的方式直接將原本處于靜止光滑平面上的模板進(jìn)行擊穿時，如果木塊對于子彈的阻力呈現(xiàn)出恒定的狀態(tài)，那么子彈在進(jìn)入到整個木塊當(dāng)中的時候，其自身入射速度有所增加時，以下幾種說法哪一種是正確的。

A：木塊從中獲得的動能逐漸變大

B：子彈損失的動能逐漸變大

C：子彈在穿過木塊時的時間逐漸變短

D：木塊在子彈擊穿之后，其整個擊穿過程的位移逐漸變下

在針對該問題進(jìn)行分析和解答時，由于子彈在進(jìn)入木塊之后，子彈與木塊相互之間的作用力，就會直接影響到子彈速度。此時，子彈會呈現(xiàn)出逐漸減速的狀態(tài)，而木塊則是以加速的狀態(tài)運(yùn)動，兩者之間的作用力處于恒定不變的狀態(tài)。此時，子彈與木塊相互之間都是以勻速變速直線運(yùn)動的方式進(jìn)行運(yùn)動，子彈在木塊當(dāng)中的運(yùn)動如果是直接按照一般的勻速變速直線運(yùn)動方式進(jìn)行處理和分析，那么學(xué)生們需要通過數(shù)學(xué)計算的運(yùn)算量非常大。同時這種傳統(tǒng)方式很難從結(jié)論的表達(dá)式當(dāng)中對需要求解的物理量進(jìn)行客觀合理的判斷，同時也無法對其中的運(yùn)算量進(jìn)行客觀分析。這種情況下，可以直接通過圖像方法的利用來實(shí)現(xiàn)習(xí)題的解答，對v-t圖像進(jìn)行合理利用，這樣不僅可以從中清楚的看到子彈在擊穿木塊時的時間、位移，而且還可以對整個運(yùn)算過程進(jìn)行簡化處理，保證解答的整個過程快速、方便、合理以及準(zhǔn)確。需要注意的一點(diǎn)就是，v-t圖像當(dāng)中，圖線與時間坐標(biāo)軸相互之間組合而成的圖形，其自身的面積應(yīng)當(dāng)與時間范圍內(nèi)的位移進(jìn)行結(jié)合，同時每次子彈在擊穿木塊時，要保證木塊位移的相同性，其位移直接等同于木塊自身的厚度。

結(jié)語

試題歸類基礎(chǔ)上可以實(shí)現(xiàn)高中物理科學(xué)思維的養(yǎng)成，這樣不僅能夠從根本上保證學(xué)生們逐漸養(yǎng)成良好的學(xué)科思維方式，而且還可以最大限度保證高中物理教育教學(xué)質(zhì)量的有效提升。

參考文獻(xiàn)

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