從一道課本實驗題談物理邏輯思維能力的培養(yǎng)

文/暨南大學(xué)附屬實驗學(xué)校 郝宏波

人教版物理八年級課本，第十一章第4節(jié)《機械能及其轉(zhuǎn)化》(P72)中有這么一道實驗題:

實驗中的鐵鎖擺回來后為什么砸不到鼻子？——因為鐵鎖擺動過程中的機械能有損失，不守恒！這幾乎是絕大多學(xué)生的答案

于是，我又提出了下面的問題——題目條件中，如果不是穩(wěn)定后的松手，而是順勢往前把鼻子前的鎖推出去，鐵鎖擺回時會打到鼻子嗎？

面對我的質(zhì)疑和我改變條件后提出的問題，學(xué)生們的回答完全是沒有統(tǒng)一性了——“會打到”“不會打到”“不一定，沒法確定是否打到”。我并沒有急于給他們一個明確肯定的回答，而是指引著他們?nèi)ニ伎?，為何第一個問題的回答大家眾口一詞？第二個問題就存在如此明顯的爭議？

為了更好地引導(dǎo)他們建立邏輯思維能力，將物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)換為相關(guān)的物體規(guī)律，我讓學(xué)生們給各自的結(jié)論找個判斷依據(jù)，同時補充下面的習(xí)題：

尤其是上述2(2)的答案——正是小球的質(zhì)量和高度都相等，所以才有b點的重力勢能等于d點的重力勢能。結(jié)合2(1)(2)的答案，便可以很快寫出2(3)的答案了。再回到我們之前的“鐵鎖為何不會撞到鼻子”上，鐵鎖擺動過程中，靜止擺出去到擺回來的過程中，由于空氣阻力的存在，鐵鎖的部分機械能損失，擺回來時候的機械能小于擺出去時的，因為到達最高點速度為零，前后兩次的動能為零，因此出發(fā)點和返回點的重力勢能就等于機械能，返回點的重力勢能小于出發(fā)點的重力勢能，鐵鎖質(zhì)量不變，擺回點的高度小于擺出點的高度，因此鐵鎖擺回來后砸不到鼻子。

①機械能損失，不守恒砸不到鼻子

②擺回點的高度小于擺出點的高度砸不到鼻子

①和②誰更符合邏輯？這才是我們應(yīng)該思考的問題！如果不是穩(wěn)定后的松手，而是順勢往前把鼻子前的鎖推出去，鐵鎖擺回時會打到鼻子嗎？且看看對上述補充題2(5)的思考——①如果地面光滑，沒有空氣阻力，從a點靜止開始運動的小球可以剛好到達e點，但這個只是理想狀況；②如果參照補充題1的信息，讓小球以初速度v從a點出發(fā)，即小球從a點出發(fā)具有一定的動能，如果初始的這個動能大于或等于小球從a到e過程中因為空氣阻力、地面摩擦而損失的機械能，小球便能到達e點；如果初始的這個動能小于小球從a到e過程中因為空氣阻力、地面摩擦而損失的機械能，小球?qū)o法到達e點。

按照這個分析思路進行解答，層層相扣，環(huán)環(huán)相連，不僅能夠充分體現(xiàn)解題過程的邏輯思維流程，還可以讓學(xué)生簡單快捷的應(yīng)用所學(xué)物理知識進行作答，尤其是對學(xué)生中考過程中的快速準(zhǔn)確答題具有重要意義。

因此，教師在日常的教學(xué)活動中，要不斷引導(dǎo)學(xué)生對物理現(xiàn)象進行分析、比較物理原理以及綜合歸納，更要引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中通過猜想、驗證以及修正等手段與方法來探索簡單物理現(xiàn)象中所蘊含的內(nèi)在規(guī)律，從而提升自己的物理邏輯思維能力。