推陳出新 培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維

■ 武漢市第三中學(xué) 彭愛國

創(chuàng)新思維是指以新穎獨創(chuàng)的方法解決問題的思維過程，通過這種思維能突破常規(guī)思維的界限，以超常規(guī)甚至反常規(guī)的方法、視角去思考問題，提出與眾不同的解決方案，從而產(chǎn)生新穎的、獨到的、有社會意義的思維成果。隨著社會的快速發(fā)展，創(chuàng)新人才越來越受到社會的青睞，創(chuàng)新人才的培養(yǎng)也是國家進(jìn)步和發(fā)展的需要。物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，它是發(fā)展最成熟、高度定量化的精密科學(xué)，物理學(xué)的發(fā)展有力地促進(jìn)了人類文明的進(jìn)步，高中物理的學(xué)習(xí)對提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力起著積極的推動作用。

在高中力學(xué)問題中，整體法、隔離法、正交分解法、合成法、圖解法等這些基本方法可解決大量的力學(xué)問題，但是這些常規(guī)方法在解決有些問題時會有較大的難度，因而需要我們推陳出新，突破常規(guī)思維的界限，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，利用所學(xué)的基本知識創(chuàng)造性地去解決這些問題。

在涉及到轉(zhuǎn)動輕桿對固連物體的彈力作用時，很多情景下因桿對物體彈力的大小和方向在不斷變化，用常規(guī)方法很難解決。但如果我們能創(chuàng)新應(yīng)用基本的物理方法，就可很巧妙的解決問題。下題是筆者在教學(xué)過程中發(fā)動學(xué)生一題多解，推陳出新，由學(xué)生提出的三種解法，在此與各位同行分享。

A.在輕桿轉(zhuǎn)過1800的過程中，角速度先減小后增大

B.只有ω0大于某臨界值，系統(tǒng)才能做完整的圓周運(yùn)動

C.輕桿受到轉(zhuǎn)軸的彈力的大小始終為2mgsinθ

D.輕桿受到轉(zhuǎn)軸的彈力的方向始終在變化

分析與解:當(dāng)桿繞O點轉(zhuǎn)過任一α角時，對于小球a、b及桿組成的系統(tǒng)，所受外力的合力矩即為a、b小球重力下滑分力對O點產(chǎn)生的力矩之和，顯然a、b小球重力下滑分力對O點產(chǎn)生的力矩之和為零，即系統(tǒng)勻速轉(zhuǎn)動。所以A、B錯誤。

對于C、D選項的判斷，學(xué)生給出了以下三種解法：

方法一：矢量運(yùn)算法

醫(yī)院總務(wù)處進(jìn)行的綜合節(jié)能魚骨圖分析就展現(xiàn)了思考的細(xì)致程度。分析將綜合節(jié)能劃分為四大路徑，分別是重點用能單元節(jié)能降耗、管理節(jié)能、可再生能源使用以及更換老舊設(shè)備、使用節(jié)能產(chǎn)品。

對于處于任意位置的a、b小球及桿組成的系統(tǒng)，由牛頓第二定律有：

即輕桿受到轉(zhuǎn)軸的彈力的大小N=2mgsinθ，方向沿斜面向上。C選項正確。

方法二：非正交分解法

將a、b小球所受桿的彈力沿斜面方向和沿桿方向分解，如圖，沿斜面方向的分力分別為Fa1、Fb1，沿桿方向的分力分別為Fa2、Fb2，即有：

Fa1=Fb1=mgsinθ，F(xiàn)a2=Fb2=mω02R

對輕桿受力分析如圖，由牛頓第三定律：

Fa1′=Fa1=mgsinθ，F(xiàn)b1′=Fb1=mgsinθ

Fa2′=Fa2=mω02R，F(xiàn)b2′=Fb2=mω02R，沿桿向合力為零

則：N=Fa1′+Fb1′=2mgsinθ，方向沿斜面向上。C選項正確。

方法三：矢量圖疊加法

設(shè)小球a、b的重力沿斜面方向的分力分別為Gax、Gbx，輕桿對球的作用力分Fa、Fb，

小球a、b在斜面內(nèi)受力的矢量三角形如圖（垂直于斜面俯視圖）：

將兩矢量圖平移疊加可得桿對小球的作用力Fa、Fb的合力F=Gxa+Gxb=2mgsinθ，方向沿斜面向上。

對輕桿有：N=F′，而F′=F=2mgsinθ

即輕桿受到轉(zhuǎn)軸的彈力的大小N=2mgsinθ，方向沿斜面向上。C選項正確。

方法一避開了列繁瑣的牛頓第二定律分量式方程組及解方程組的復(fù)雜過程，巧用矢量式方程，再利用，輕松解決問題，體現(xiàn)了物理規(guī)律大道至簡的屬性。

方法二跳出常用的正交分解法的梏桎，根據(jù)具體情況采用了非正交分解法，將桿對球的作用力沿斜面方向和沿桿方向分解，這種反常規(guī)的方法使問題迎刃而解。

方法三巧妙地將兩個力的矢量三角形疊加，非常直觀地得到桿對兩球作用力合力的大小和方向，從而得到兩球?qū)U的作用力是一恒力，這種新穎、獨到的方法使問題拔云見日。

以上三種方法都體現(xiàn)了學(xué)生思維的創(chuàng)新性，對所學(xué)的基本知識和方法并不是機(jī)械地接受，而是進(jìn)行了加工和創(chuàng)新，根據(jù)實際情況來解決問題，這也正是我們教育要達(dá)到的目的。

21世紀(jì)呼喚創(chuàng)新人才，而創(chuàng)新人才的培養(yǎng)關(guān)鍵是教育。教育要與時俱進(jìn)，新課程改革要求高中物理教學(xué)要改變過去一味強(qiáng)調(diào)知識傳承的傾向，要不斷探索適合學(xué)生的教學(xué)，拓展學(xué)生的思維，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。在我們平時的教學(xué)中，我們應(yīng)利用好教學(xué)的素材，采取多種教學(xué)方式，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣與主動性，推陳出新，適時地去激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，為國家和社會培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。