何毅

摘要：高中物理課堂教學(xué)中應(yīng)該注重科學(xué)方法與科學(xué)思維的培養(yǎng)，本文通過理論聯(lián)系實(shí)際的方式探究如何巧妙利用外推處理高中物理問題，同時(shí)體現(xiàn)了新課程理念在高中物理教學(xué)中運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：圖像；外推；規(guī)律；求實(shí)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-6148（2014）2（S）-0052-2

物理在其早期的發(fā)展史上，曾作為哲學(xué)的內(nèi)容之一，物理思維體現(xiàn)著人類認(rèn)識(shí)自然過程中最一般的認(rèn)識(shí)規(guī)律。伽利略等前輩大師在研究物理學(xué)的過程中為后人樹立了科學(xué)研究的方法論典范。高中物理是物理學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)階段，在教學(xué)中應(yīng)該更突出科學(xué)方法與科學(xué)思維的培養(yǎng)。在現(xiàn)有的高中物理教學(xué)內(nèi)容中仔細(xì)挖掘，會(huì)發(fā)現(xiàn)這方面的教學(xué)素材豐富多彩；其中，物理圖像的“外推”就是極其重要的素材之一。物理圖像的“外推”，在教學(xué)中必須重視以下問題，才能真正發(fā)揮其物理教育的功能，下面略作剖析。

1 實(shí)驗(yàn)獲得圖像中，讓學(xué)生搞清為何“外推”，學(xué)會(huì)“由此及彼”，引導(dǎo)思考“外推”所得

“外推”就是將在一定范圍獲得的某種結(jié)論、規(guī)律和特征在合適的、相近的或有關(guān)聯(lián)的相近領(lǐng)域推廣。最常見的是由于實(shí)驗(yàn)條件的限制，不能直接研究而對實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行的合理推廣。比如，電學(xué)實(shí)驗(yàn)中對于過高電壓或電流有限制，使得只能借助于低壓和小電流時(shí)的數(shù)據(jù)，通過物理圖像呈現(xiàn)出一定規(guī)律，然后向較大電壓或大電流區(qū)“外推”。高中階段許多電學(xué)實(shí)驗(yàn)體現(xiàn)了這一特點(diǎn)，這里，體現(xiàn)了“由此即彼”的哲學(xué)思維。

范例1某興趣小組為測定某電源E和r，及一段電阻絲電阻率，設(shè)計(jì)如圖1電路。ab是粗細(xì)均勻的電阻絲，Ro=20是保護(hù)電阻。首先用螺旋測微器測得電阻絲直徑如圖2。閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)P位置，記錄aP長度x與U、I等數(shù)據(jù)如表1。根據(jù)表中數(shù)據(jù)，在圖3上描點(diǎn)連線作U-I關(guān)系圖線時(shí)將會(huì)發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)點(diǎn)，在U-I坐標(biāo)系中，只分布于一小段區(qū)域。在實(shí)際作圖時(shí)，可將圖像向左上端延伸至與U軸相交的位置，與U軸的交點(diǎn)其實(shí)就是I=0時(shí)的路端電壓，它等于電動(dòng)勢大小，這實(shí)際上就是外推，即將規(guī)律“外推”至電流為零時(shí)。當(dāng)然，還可以將圖像延伸至U=0電流極大至短路情形，這實(shí)際是將安全可測電流時(shí)的規(guī)律“外推”至實(shí)驗(yàn)中不能采用的大電流放電時(shí)的情形，即可得電源的電動(dòng)勢E、內(nèi)阻R。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)表中數(shù)據(jù)還可以作出U/I-x如圖4，利用該圖像可求得電阻絲電阻率p。不妨引導(dǎo)學(xué)生探究U/I-x：圖線縱截距物理意義是什么？若將圖4中利用已知數(shù)據(jù)所繪的圖像向左下方延伸交于軸，所得的橫坐標(biāo)為負(fù)，它有物理意義嗎？這說明“負(fù)”物理量一定無意義嗎？

2 在重要規(guī)律的探究中，讓學(xué)生注意“外推”與“理想情形”的關(guān)系，學(xué)會(huì)“虛中求實(shí)”

人類探究自然的過程中，自身的已有思維規(guī)律是一個(gè)巨大的寶庫。它幫助人類能夠?qū)⒂|角伸向?qū)嶋H工具不能到達(dá)的領(lǐng)域。這就是伽利略發(fā)軔、后世所有物理學(xué)大師們擅長的“理想化”思維方法。而“理想化”的過程往往就是將某些實(shí)際因素“弱化”“淡化”“忽略”的過程，“理想化”后的理想模型雖然有時(shí)在現(xiàn)實(shí)中無法實(shí)現(xiàn)，卻能反映現(xiàn)實(shí)中紛繁復(fù)雜的事物后面的本質(zhì)規(guī)律。而用圖像探究規(guī)律時(shí)，“理想化”的過程往往表現(xiàn)為圖像的適度“外推”。

范例二、小王參加的興趣小組利用圖5裝置研究一定質(zhì)量氣體的P-T的關(guān)系。在試管中封閉一定質(zhì)量的氣體。通過壓強(qiáng)傳感器和溫度傳感器測得試管內(nèi)氣體的壓強(qiáng)和溫度。（1）實(shí)驗(yàn)過程中一切操作均正確，根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出相同氣體在不同體積下的具體數(shù)據(jù)作出P-T圖像分別如圖6中的①②③所示，請?jiān)噷懗觫俚臄?shù)學(xué)表達(dá)式（P₁已知）；（2）圖線①②③表示為A、B、C、D中的哪一個(gè)？在這里教師在課堂教學(xué)中，尤其值得指出的就是，圖6中①②③這三根圖線向左下方延伸，為什么能相交于一點(diǎn)？相交點(diǎn)的位置為什么是t=-273℃？圖像中畫虛線的那一段事實(shí)上真實(shí)存在這樣的規(guī)律嗎？t=-273%代表的狀態(tài)實(shí)際能達(dá)到嗎？教師應(yīng)當(dāng)在教學(xué)中清楚地指出，①②③這三根圖線向左下方延伸獲得的相交點(diǎn)的位置代表的狀態(tài)其實(shí)是一種理想狀態(tài)，即絕對零度的狀態(tài)，它只能外推獲得。

總之，對于高中物理教學(xué)中出現(xiàn)的圖像，教學(xué)處理時(shí)，不僅要揭示圖像表示的直接的變量關(guān)系，更要挖掘圖像經(jīng)過“外推”所代表的物理過程與物理規(guī)律，在指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用“外推”這一科學(xué)思維方法的過程中，學(xué)生才會(huì)漸入佳境，領(lǐng)會(huì)、掌握物理學(xué)探究問題的一般方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]俞伯根.用倒數(shù)圖像法處理高中物理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)[J].物理教學(xué)探討，2011，（1）：59.

[2]張政.例談物理圖像與情景的轉(zhuǎn)換[J].物理教學(xué)探討，2009，（7）：19.

（欄目編輯 陳潔）