梳理物理綜合題中隱性物理現象思維方法例談

摘 要：應用因果思維、逆向思維、建模思維等物理思維方法梳理出初中物理綜合題中隱性物理現象，全面理解其物理過程，厘清物體之間作用關系，突破解題難點。

關鍵詞：物理綜合題 隱性物理現象 思維方法

全面認識試題中物理現象是有效解答試題基礎，但初中物理綜合性試題中，有些物理現象具有隱蔽性，不易被學生觀察，成為學生解題難點所在，因此，梳理出試題中隱性物理現象成為突破解題難點的關鍵，本文列舉幾例，暢談物理思維方法在梳理試題隱性物理現象中的有效應用，對例題中學生答題難點和梳理該題隱性物理現象的具體思維過程作簡要分析，并從物理思維角度給出該題參考解答。

一、應用因果思維方法梳理出綜合題中隱性物理現象

在物理世界里，因果聯(lián)系是先行物理現象引起后續(xù)物理現象的一種必然聯(lián)系，它是普遍客觀存在的，一個物理現象發(fā)生，必然有另一個物理現象存在，應用因果思維方法，根據試題中一個物理現象梳理出對應的另一個隱性物理現象，使學生對試題中所包含的物理現象作全面了解，清楚認識試題中物理事件的發(fā)生過程。

例1：如圖1所示，簡析浸沒杯底塑料塊在上升到水面過程中能量轉移情況。

學生解題的難點：

本題中，學生不易觀察出水的重心位置下移的現象，對水的機械能減少原因不能明確理解，因此對機械能轉移的過程解釋不清楚。

應用因果思維方法解題思維分析：

本題中兩個物理現象，一個是塑料塊在液體中上浮，塑料塊位置在升高，這個現象比較直觀，學生易觀察，另一個現象是杯中水的重心在降低，這個現象不具有直觀性，不易被學生直接觀察，可應用因果思維方法把它梳理出來，即“塑料塊位置升高現象”必然導致“上層水位置下移現象”發(fā)生，即杯中水的重心在下降，機械能在減少，進而對試題中能量轉移的過程有了清楚認識。

參考解答：塑料塊位置升高時，導致上層水位置下移，杯中水的重心在下降，水的機械能減少，減少的機械能轉移到塑料塊上，塑料塊的機械能增加。

二、應用逆向思維方法梳理試題中隱性物理現象

物理概念是建立在物理事實基礎上，反映的是物理現象和過程本質屬性的思維形式，每一個物理概念都對應著本質物理現象，在物理綜合性習題中，有些本質物理現象與事物主體之間不是直接聯(lián)系，具有較強的隱蔽性，應用逆向思維方法，依據試題中主要物理概念，溯源到概念對應的本質物理現象，并梳理出與被研究物體之間的聯(lián)系，使研究物體有關的隱性物理現象得以顯現。

例2：如圖2所示，臺秤上放著裝有適量水的燒杯，彈簧測力計吊著一金屬塊慢慢放入燒杯中，問彈簧秤和臺秤的示數大小怎樣變化。

學生解題的難點：

本題中，金屬塊與臺秤不直接接觸，金屬塊對臺秤施加力的作用現象具有隱蔽性，進行臺秤受力分析時，學生通常只看到水和容器由于自重對臺秤施加了力，金屬塊對臺秤發(fā)生力的作用現象被忽視，對臺秤示數的變化情況也就無法說明。

應用逆向思維方法解題的思維分析：

本題從金屬塊所受浮力出發(fā)，溯源到浮力是“水向上托” 的本質物理現象，就會發(fā)現金屬塊與水之間有相互作用的關系，金屬塊對水施加了向下的作用力，這個作用力通過水和容器專遞給臺秤，厘出“金屬塊對臺秤施加了作用力”的隱性物理現象，進而總結臺秤示數大小的變化規(guī)律。

參考解答：

金屬塊在水中下降時，與水發(fā)生相互作用，對水施加了向下的作用力，這個作用力通過水和容器專遞給臺秤，臺秤受到燒杯、水、金屬塊三個物體施加力的作用，由于燒杯和水的自重不變，即在金屬塊沒有完全浸沒水中前，金屬塊慢慢放入燒杯過程中，金屬塊受到的浮力在增加，彈簧秤示數在變小，臺秤的示數在變大，當金屬塊完全浸沒水中后，金屬塊受到的浮力大小不變，這時，彈簧秤和臺秤的示數大小都不發(fā)生變化。

三、利用物理建模思維方法梳理試題中有特例關系的隱性物理現象

物理模型具有以實物或圖片形式直觀表達認識對象的特征，物理建模就是根據問題所提供的各種信息， 以抽象分析和形象想象為基本手段， 對事物或過程進行直觀處理，最終使物理規(guī)律得以顯露。在有些物理綜合性習題中，各事物物理現象之間聯(lián)系只具有普遍性，事物之間沒有等量關系的特例現象，但用物理建模方法，將有聯(lián)系的物理現象建構成客觀物體模型，在保留原型物理現象本質特征基礎上，從中梳理出模型之間有等量關系的隱性物理現象，給解題提供新的思路。

例3：大飛機為了減重，使用了大量新型合金材料。飛機一個合金部件由甲乙兩種金屬構成，已知甲乙兩種金屬按質量比2：1混合后的密度與甲乙兩種金屬按體積比3：4混合后的密度相等，則甲乙兩種金屬的密度之比為 。

學生解題的難點：本題中，學生通常從配比方式的角度去認識飛機零件之間的質量和體積關系，采用合金密度定義的方法來求解兩種金屬密度的比值：

學生解答該題的難點是解題過程復雜，計算量大，用的時間多，解題過程易出錯，在心理上產生了畏難情緒。

應用建模思維方法解題的思維分析：

根據題意，將兩種配比標準的零件制成實體，從實體零件質量和體積特點去認識兩種標準零件之間的質量和體積關系。因為，按照兩種配比標準分別制成體積和質量都相等的零件，構成了零件個體之間存在密度、體積和質量都相等的隱性物理現象，將不同標準配比的零件之間質量比和體積比，轉換成同種零件內部兩種金屬之間質量比和體積比，進而將根據“合金密度定義”式求兩種金屬密度比，間化成由“密度定義”式直接求兩種金屬密度比。

參考解答：

將試題中兩種配比的合金做成體積和質量都相等的相同零件，即這兩個零件符合同一個物體的基本特征：質量、體積、密度都相同，即該零件由甲乙兩種金屬組成，其甲乙兩種金屬的質量之比為2：1，體積之比為3：4，則甲乙兩種金屬密度之比：

物理思維是有意識的人腦對物理客觀事物本質屬性、內部規(guī)律及物理事物間相互關系間接的、概括的和能動的反映，除具有一般思維特征外，還具有獨特的物理研究方法特點，它是是物理學家研究物理問題的基本方法，也是初中生學習物理、解答物理具體問題的科學方法，將其運用到初中物理綜合性習題解答中，方法巧妙，能夠達到事半功倍的效果。

作者簡介

丁根發(fā)，男，1963年生，安徽南陵人，1985年7月畢業(yè)于安徽省蕪湖師范?？茖W校，現在任教于安徽省蕪湖市南陵縣籍山鎮(zhèn)新建初級中學，中學物理高級教師，注重物理教學實踐研究，主持的國家社科基金“十二五”規(guī)劃（教育學科）國家專項課題《信息技術環(huán)境下初中生學習物理發(fā)展性評價方案研究》于2014年9月結題，并獲良好等級；主持安徽省教育科學規(guī)劃課題《農村初中物理學習資源的整合與發(fā)展性評價的實踐研究》于2016年5月結題；主持研究2016年6月申請中國教育技術協(xié)會國家專項課題《基于初中物理“翻轉課堂”模式下，有效發(fā)揮學生學習主體作用的教學案例研究》正在研究之中，2篇課題研究論文分別獲得安徽省二、三等獎。