淺談物理解題思維的培養(yǎng)

姚曉春

(江蘇省蘇州市吳江區(qū)盛澤第一中學(xué) 215200)

物理來源于生產(chǎn)、生活或科學(xué)實(shí)驗(yàn)，也服務(wù)于人們的生活、工作.生活的多樣性、開放性、復(fù)雜性與剛進(jìn)入初中學(xué)校的中學(xué)生那種單一、規(guī)范、簡單的生活相比落差太大.物理學(xué)是一門科學(xué)，嚴(yán)謹(jǐn)、系統(tǒng)，其中貫穿著科學(xué)的思想，如：控制變量法，長度測量的估計(jì)值及取平均減小誤差.伴隨的是科學(xué)的方法，如：科學(xué)推理、轉(zhuǎn)換法、等效替代法，實(shí)驗(yàn)及其數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成為坐標(biāo)圖像等大量的手段、方法.對(duì)于初二剛接觸物理的學(xué)生來說，這些知識(shí)太新穎，奇特，難于掌握.當(dāng)運(yùn)用這些知識(shí)去解答問題時(shí)，困難有兩種：第一，太復(fù)雜，不知道怎樣分析；第二，亂套公式.如果采用題海戰(zhàn)術(shù)，學(xué)生大量答題，老師大量講解例題，“過程分析”“解答”二招就可以解決.但這樣教學(xué)僅僅得到結(jié)果，而不是解題思維.美國著名數(shù)學(xué)家及教育家波利亞，在數(shù)學(xué)領(lǐng)域最先對(duì)問題解決過程進(jìn)行了全面、系統(tǒng)的研究.他在這方面的名著有《怎樣解題》(1944)，提出四個(gè)步驟：第一，弄清問題；第二，找出已知數(shù)據(jù)和未知數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系；第三，實(shí)現(xiàn)你的計(jì)劃；第四，驗(yàn)證所得解.如果將上述解題思維與物理教學(xué)結(jié)合，問題解決系統(tǒng)大致可分為以下四個(gè)步驟：

第一步：審題一，分析題意，已知的條件有哪些，隱藏的條件有沒有.尋找間接條件及其聯(lián)系.當(dāng)一些物理概念、術(shù)語、圖形在題目中出現(xiàn)時(shí)，對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)將被聯(lián)想回憶起來，從而尋找到解題的線索.某個(gè)題目里直接給出的初始條件、信息，并不能讓人一眼就看出問題的解法，只有當(dāng)我們把問題中的初始條件、信息同一些特定的知識(shí)相結(jié)合，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃季S加工之后，才能從本質(zhì)上揭示出問題中那些深藏不露的內(nèi)在作用、聯(lián)系和物理現(xiàn)象，最終找出問題的解法.離開了物理知識(shí)的掌握和運(yùn)用，就不可能解答物理問題.

例1小明騎車過馬路，距小明60m遠(yuǎn)有一輛大卡車正以30m/s的速度沿馬路中間線駛來，如右圖，已知卡車長15m,寬5m,馬路寬30m,問：小明的速度為多少時(shí)可以避免相撞？

本題與生活緊密聯(lián)系，學(xué)生有生活的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過啟發(fā)，學(xué)生們很自然地把本題拆分為二個(gè)小題，即：(1)人先過線或(2)車先過線.進(jìn)一步分析，卡車以車身上具體哪個(gè)點(diǎn)為準(zhǔn)，完成了拆分和簡化后本題開始解答.

所以答案(1)是人的速度大于10m/s

審題二，分析解題方向.學(xué)生的思維可能被生活經(jīng)驗(yàn)局限或誤導(dǎo)，思路不夠開闊，看不到事物的多樣性，實(shí)際解題時(shí)，審題往往會(huì)有反復(fù)，解題中途回過頭來重新開始.所以審題還需要對(duì)解題的大方向做出判斷.在許多問題中，問題自身就包含著一些線索或特征信息，利用這些線索或特征信息可以從眾多可能的分支路徑進(jìn)行嘗試，優(yōu)先選擇成功希望最大的一條路徑.

例2夏天，小明從冰箱冷凍室中取出幾個(gè)冰塊，放入裝有常溫礦泉水的杯中.過一會(huì)兒，他用吸管攪動(dòng)冰塊時(shí)，發(fā)現(xiàn)這幾個(gè)冰塊“粘”到一起了，請(qǐng)解釋這個(gè)現(xiàn)象.

分析本題是初二《物態(tài)變化》這一章的內(nèi)容，來自于實(shí)際生活的一個(gè)場景.學(xué)生自然地想到夏天冰會(huì)吸熱熔化.這就是被生活有限的經(jīng)驗(yàn)束縛了思維，造成解題方向錯(cuò)誤.轉(zhuǎn)變思維方向，思考從冷凍室取出的冰塊是否溫度很低？冰塊也許是好幾塊，水也許是一小杯？冰吸熱必然會(huì)使水溫下降，究竟是冰先熔化還是水先凝固呢？這里有兩種可能性，所以解題思維也應(yīng)該有兩個(gè)方向，最后結(jié)合題意確定合理的解題方向.所以本題的答案應(yīng)該是有部分水凝固造成冰塊“粘”到一起了.正確確定問題的相關(guān)方向和所運(yùn)用的相關(guān)知識(shí)，可以使我們從龐大的學(xué)科知識(shí)體系中，排除大量無關(guān)部分，把思考集中到一個(gè)狹小得多的范圍中，從而有效地簡化分析、思考的進(jìn)程.

第二步：尋找問題的解法，尋找顯性的條件和隱性的條件，以及條件之間的聯(lián)系.利用物理概念、公式或生活經(jīng)驗(yàn)、常識(shí)建立起這些條件之間的定量關(guān)系.一個(gè)計(jì)算問題的解法包含兩種要素：其一是若干個(gè)彼此關(guān)聯(lián)的具體方程式或公式；其二是與具體方程式或公式相對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算.

例3如圖所示，汽車以20m/s的速度勻速直線行駛，司機(jī)鳴笛后1.5s聽到回聲，問司機(jī)聽到回聲時(shí)汽車離山崖多遠(yuǎn)？

分析題意可知：顯性的條件是車速20m/s,1.5s聽到回聲，這一過程車開了：

s=vt=20m/s×1.5s=30m

隱性的條件是：聲音的速度是340m/s,在同一時(shí)間段內(nèi)經(jīng)起點(diǎn)到山崖又回到終點(diǎn)

s=vt=340m/s×1.5s=510m

生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們：這510m包含聲音的一來一回，進(jìn)一步得到等式：一來 + 一回=510m 即：(s+30m)+s=510m得：S=240m.

所以，司機(jī)聽到回聲時(shí)汽車離山崖240m.習(xí)題教學(xué)需要授人以“漁”，也就是思維方法和過程.不可以偷懶就講一些算法，得到答案就算完成.

第三步：表述解法.在解答計(jì)算題時(shí)，學(xué)生們一方面要在草稿紙上寫寫畫畫，同時(shí)又要開動(dòng)腦筋進(jìn)行思考，以便確定問題的每一個(gè)步驟，找出解決問題的具體路徑，以書面的形式推導(dǎo)、運(yùn)算，計(jì)算出答案.對(duì)學(xué)生個(gè)人來說，解答問題的過程就是一種認(rèn)識(shí)過程，運(yùn)用相關(guān)知識(shí)，完整、規(guī)范地書寫完成每一個(gè)步驟，能否清楚地看出公式及其變形，以及由題意而來的等式或方程組，這些演算是否正確.

第四步：總結(jié)經(jīng)驗(yàn).物理解題伴隨著公式、運(yùn)算、單位，包含物理意義,要清晰明了.物理題有些來自于實(shí)際生活，你的答案不能脫離生活實(shí)際.總結(jié)解題獲得經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)，提高分析判斷能力.

學(xué)生通過解題可以加深對(duì)知識(shí)的理解，思維分析能力，綜合比較能力以及抽象概括創(chuàng)新能力得到提高，也可以建立信心.所以習(xí)題教學(xué)是減少學(xué)生學(xué)習(xí)因難，提高物理教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一.當(dāng)一個(gè)剛學(xué)習(xí)了物理的學(xué)生，他運(yùn)用新學(xué)的知識(shí)解決了現(xiàn)實(shí)生活中一直困擾人們的疑惑時(shí)，這種奇異美妙的意境，學(xué)以致用的感覺會(huì)使他深深地喜愛物理這門學(xué)科.