高中物理解題中的直覺思維應(yīng)用

許波華

(江蘇省海安市實驗中學(xué) 226600)

物理學(xué)科是一門高度重視思維的學(xué)科，之所以很多人都認為物理學(xué)的好的人都是聰明的，實際上就是最樸素的關(guān)于思維的認識.從學(xué)理的角度來看，很多人將思維形容世界上最美的花朵，究其原因就是很多物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)就是思維的結(jié)果.因此在高中物理教學(xué)中重視思維的培養(yǎng)就顯得非常重要了.要培養(yǎng)學(xué)生的思維，首先要認識到思維是有多種形式的，一般認為思維包括形象思維、抽象思維以及直觀思維.形象思維意味著學(xué)生需要關(guān)注具體的事物，比如說物理實驗；抽象思維意味著學(xué)生需要關(guān)注科學(xué)的表述，例如物理概念或者規(guī)律的語言.形象思維和抽象思維都是學(xué)好物理知識的基礎(chǔ)，而相比較而言，直覺思維更為重要.直覺思維指的是不利用詳細的邏輯推理，也不對演繹過程進行分析，從而達到似乎正確但是還是試驗性的說明、推理性的結(jié)論思想過程，其屬于創(chuàng)造性的第一步.解題是能夠反映學(xué)生思維品質(zhì)的重要環(huán)節(jié)，同時又是培養(yǎng)學(xué)生思維的重要時機.很多物理學(xué)的好的學(xué)生，在拿到物理題目之后，能夠第一時間反映出正確的解題方法，這實際上就得益于直覺思維.那么對于更多的學(xué)生而言，如何培養(yǎng)學(xué)生的直覺思維呢？筆者以為可以抓住習(xí)題教學(xué)的契機，理解直覺思維形成的內(nèi)在機制，然后就可以實現(xiàn)對學(xué)生直覺思維的培養(yǎng).以此，本文就對高中物理解題過程中的直覺思維使用進行分析.

一、基于戰(zhàn)略性解決層次實現(xiàn)判斷

眾所周知，解題思維要求具有一定的邏輯，但是邏輯思維要求使用非邏輯直覺思維進行啟動，在面對題目的時候使學(xué)生讀懂題目，了解題目描述物理情況、過程及狀態(tài)，正確審題，此為正確解題過程中的主要步驟.在此過程中，和學(xué)生對于問題直覺判斷具有密切關(guān)系，能夠為確定解題方向或者策略制定提供基礎(chǔ)，還能夠大膽猜測問題結(jié)果和中間狀態(tài)，從而對解題進行總體提示.

例1某個人在某個星球上通過v速率豎直向上拋出物體，通過t秒鐘就會落回到手中.已知此星球的半徑表示為R，如果在此星球近地發(fā)射一顆繞著星球旋轉(zhuǎn)的人造衛(wèi)星，那么人造衛(wèi)星的速度為( ).

但是假如能夠引導(dǎo)學(xué)生通過直覺思維對衛(wèi)星速度進行求解，單位為m/s，此種直覺判斷就能夠使學(xué)生及時選出正確答案，因為其他的選項并不是速度單位.以此表示，仔細分析、了解題目含義，以直覺進行精準判斷，能夠使解題時間得到縮短.這個時候直覺思維的運用，就體現(xiàn)在很短時間之內(nèi)對物理問題進行準確判斷，而只要有了這一基礎(chǔ)，直線思維能力的進一步提升也就有了更大的空間.

二、復(fù)雜曲線運動解題

在研究的問題比較復(fù)雜時，運算也就比較的繁瑣，基于保證研究對象相應(yīng)數(shù)據(jù)不變，使用簡單明了的問題替代原本復(fù)雜的問題，此就是等效法.在高中物理中，合力和分力、總電阻和支路電阻、合運動和分運動、有效值和平均值等概念都是以等效思想實現(xiàn)引入的.如果能夠使此種方法在應(yīng)用分析過程中使用，不僅能夠使解決的問題變得更加的簡單，還能夠靈活使用知識，使知識朝著能力進行轉(zhuǎn)化.

例2圖1為質(zhì)量為m，帶電量為+q的小球在磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中運動，通過A點從靜止逐漸下落，求解小球下落最大的高度是多少.

題目中帶電小球運動的軌跡較為復(fù)雜，學(xué)生對此問題進行分析的過程中較為困難，會認為小球在最低點的時候受到洛倫磁力及重力平衡.但是其實上小球在進行曲線運動的時候，其受力并不平衡.使小球在剛運動時候的靜止狀態(tài)等效成為朝著左右兩個大小一樣的水平初速度v01和v02，使小球向右的分運動v01所產(chǎn)生洛倫磁力和重力相互平衡，那么qv01B=mg，從而得出v01=mg/qB，所以小球運動就是水平向右速度為v01勻速直線運動及豎直平面內(nèi)速度為v02逆時針方向勻速圓周運動的合運動.勻速圓周運動半徑表示為R=mv02/qB=g(m/qB)2，所以小球在運動過程中下落最大的高度為Hm=2R=2g(m/qB)2.

在對其進行深入分析之后，使原本復(fù)雜曲線運動等效成為水平方向中的勻速直線運動及豎直面中的勻速圓周運動，從而使此道復(fù)雜的題目得到解答，使學(xué)生的創(chuàng)新思維能力得到有效的培養(yǎng).

三、基于直覺猜想解決層次

在學(xué)生能夠概略解決問題之后都會具有一個思路、念頭、猜想及嘗試方案等，猜測問題的解決能夠使解題思維得到啟動，以此對和問題相應(yīng)各個事物之間關(guān)系進行確定，有效開闊思想，廣泛聯(lián)想，將方程列出，做出圖形，以此解決具體問題，并且得到最終答案.

例3兩輛完全一樣的汽車在水平直路前后勻速的行駛，速度為v0，如果前面的車突然通過恒定加速度剎車，在停住的時候后面的車以前面車剎車過程中的加速度剎車，已知前面車輛在剎車過程中行駛的距離為s，如果要使兩輛車在以上情況中不相撞，那么這兩輛車在勻速行駛過程中應(yīng)該保持多遠的距離.

在對此道題目進行解答的過程中有多種解法，如果列出方程進行求解會比較的繁瑣.所以學(xué)生可以排除復(fù)雜過程中的細節(jié)糾纏，以物理規(guī)律，通過分析猜想是否能夠通過圖像法解此道題目.假如做出前后兩輛車速度的同一時間圖像就能夠得到結(jié)果，詳見圖2，其中三角形面積就是前面車輛剎車之后的位移s，梯形面積為前面車輛剎車之后后車的位移.因為前面兩輛車剎車之后的加速度是一樣，所以圖中的AC平行于BD，OC=CD，也就是梯形面積為三角形面積三倍.為了使兩個車輛不撞到一起，兩個車輛在行駛的過程中需要保持的距離為2s.

通過此案例，學(xué)生一瞬間直覺猜想，比圖像分析法更簡潔，不僅能夠有效解決問題，還能夠使學(xué)生感覺到物理學(xué)習(xí)樂趣.以上的分析都是結(jié)合具體物理習(xí)題的解決來進行的，物理習(xí)題千變?nèi)f化，但是從思維的角度來看又有章可循.因此抓住習(xí)題去培養(yǎng)學(xué)生的直覺思維，可以說是一個事半功倍的選擇.

總而言之，在高中物理教學(xué)當中要培養(yǎng)學(xué)生的直覺思維，一個很重要的著力點就是習(xí)題教學(xué).在核心素養(yǎng)培育的背景之下，教師應(yīng)當認識到直覺思維就是關(guān)鍵能力的重要元素，培養(yǎng)學(xué)生的直覺思維，就是發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng).站在核心素養(yǎng)培育的高度來認識直覺思維的培養(yǎng)，可以將高中物理教學(xué)的傳統(tǒng)與現(xiàn)代銜接起來，這種銜接意味著一方面繼承高中物理教學(xué)的優(yōu)秀傳統(tǒng)，即重視思維的培養(yǎng)；另一方面也開辟了核心素養(yǎng)培育的空間，可以用包括直覺思維在內(nèi)的所有要素，去驅(qū)動學(xué)生在物理知識學(xué)習(xí)的過程中能力的提升與核心素養(yǎng)的落地.