一題多解思想在高中物理解題中的應(yīng)用

周曉峰

(江蘇省淮安市洪澤湖高級(jí)中學(xué) 223100)

物理本身是一門(mén)重思維的課程，本身對(duì)學(xué)生的思辨能力與解題能力具有較高要求，相關(guān)的題型綜合性比較強(qiáng)，且比較多變.如果在問(wèn)題求解中只是套用固有的解題思路，缺乏靈便性思維，不懂得“因題而變”，那么就容易影響他們順利解題.特別是在許多物理問(wèn)題稍微改變下條件和思路之后，許多學(xué)生就可能無(wú)法順利求解相關(guān)物理問(wèn)題.此時(shí)如果可以有效融入一題多解思想，那么可以顯著鍛煉他們的發(fā)散性思維能力，提高他們求解物理問(wèn)題中思維運(yùn)用的靈辯性.

1 高中物理解題中一題多解思想應(yīng)用的意義

一題多解思想主要是針對(duì)一道題目，從多角度出發(fā)來(lái)探討問(wèn)題的求解思路與方法，最終獲得多樣化的問(wèn)題求解方法.在當(dāng)下許多高中生求解物理問(wèn)題中伴有套用固定公式的情況，而一旦題設(shè)條件稍微發(fā)生改變，那么學(xué)生就無(wú)法靈活地求解這些問(wèn)題，這主要是高中生在解題訓(xùn)練過(guò)程中存在思維定勢(shì)問(wèn)題，沒(méi)有從根本上對(duì)物理問(wèn)題的求解本質(zhì)形成深刻認(rèn)知，也無(wú)法在求解問(wèn)題的過(guò)程中做到從多角度、多方面考慮問(wèn)題，影響了最終物理問(wèn)題求解能力發(fā)展.此時(shí)如果可以在指導(dǎo)高中生在求解物理問(wèn)題中融入一題多解思想，讓他們?cè)谇蠼鈫?wèn)題過(guò)程中可以從多角度和多方面思考問(wèn)題，探討同一道物理問(wèn)題的多元化求解方法，那么可以幫助他們消除思維定勢(shì)問(wèn)題的影響，真正鍛煉他們的思辨性和發(fā)散性思維能力，最終可以顯著提高他們的物理問(wèn)題求解能力.

2 高中物理解題中一題多解思想應(yīng)用的策略

2.1 基于動(dòng)態(tài)直流電路問(wèn)題，融入一題多解思想

關(guān)于動(dòng)態(tài)直流電路的問(wèn)題是當(dāng)下高中物理教學(xué)中一類(lèi)非常重要的類(lèi)型題，由于涉及到歐姆定律、電路分析等，所以整體的問(wèn)題求解難度比較大.為了幫助高中生快速求解這類(lèi)物理問(wèn)題，一般的常規(guī)解題方法主要為：首先可以對(duì)電路中外電阻(R外總)變化情況進(jìn)行判斷，之后需要借助閉合電路歐姆定律(I總=E/(R外總+r))來(lái)對(duì)電路當(dāng)中總電流的實(shí)際變化情況進(jìn)行判斷.再次要結(jié)合U內(nèi)=I總r來(lái)對(duì)電源內(nèi)電壓的改變情況進(jìn)行判斷，并結(jié)合U外=E-U內(nèi)來(lái)對(duì)電源路端電壓的改變情況進(jìn)行判斷.在此基礎(chǔ)上可以針對(duì)分電路電路分析中應(yīng)用歐姆定律來(lái)對(duì)各個(gè)干路上面定值電阻兩端電壓的實(shí)際變化情況進(jìn)行判斷.最后可以對(duì)動(dòng)態(tài)直流電路中各支路電流以及支路兩端電壓的改變情況進(jìn)行分析及判斷.而除了上述這種一般求解思路外，還可以采取“串反并同”這種快速答題技巧，即：針對(duì)任何一個(gè)閉合電路，如果某一電阻阻值出現(xiàn)快速減小(或增大)的變化，那么同其并聯(lián)，或者在相應(yīng)支路并聯(lián)的電路中的電壓與電流也會(huì)相應(yīng)地減小(或增大)，而與其相互串聯(lián)或者同其所在支路串聯(lián)的電壓和電流也會(huì)相應(yīng)地增大(或減小).

2.2 基于電場(chǎng)力做功的問(wèn)題，融入一題多解思想

電場(chǎng)力做功是電場(chǎng)方面知識(shí)和力學(xué)知識(shí)有機(jī)結(jié)合所形成的一道類(lèi)型題.由于其中涉及到力學(xué)做功問(wèn)題，以及電場(chǎng)力作用等方面的知識(shí)，所以相關(guān)物理題型比較復(fù)雜.針對(duì)該種類(lèi)型題的求解，也可以指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)化訓(xùn)練，期間有效地融入一題多解思想，保證可以使他們掌握該種問(wèn)題的有效求解思路與方法.歸結(jié)起來(lái)，相應(yīng)題型的求解方法如下：一是電場(chǎng)力做功的多少同電勢(shì)能和其他形式能之間具有對(duì)等關(guān)系，所以可以借助能量轉(zhuǎn)化來(lái)進(jìn)行求解；二是借助WAB=qUAB這一計(jì)算公式進(jìn)行問(wèn)題求解.

例1在某一電場(chǎng)中有一個(gè)點(diǎn)電荷q的帶電荷量為-3×10-6C從A點(diǎn)向B點(diǎn)移動(dòng)，已知這一點(diǎn)電荷在這個(gè)過(guò)程中克服電場(chǎng)力所做的功是6×10-4J.從點(diǎn)B向點(diǎn)C移動(dòng)的時(shí)候，已知電場(chǎng)力所做的功是9×10-4J，試求AB、BC和CA之間電勢(shì)差各是多少？

解析針對(duì)這一電場(chǎng)做功的物理問(wèn)題求解，可以指導(dǎo)學(xué)生大膽思考，從多角度找尋問(wèn)題求解的思路，力求更好地求解這道問(wèn)題.

由于該點(diǎn)電荷從點(diǎn)A向點(diǎn)B移動(dòng)期間需要克服電場(chǎng)力做功，所以可知其是從高電勢(shì)向低電勢(shì)方向移動(dòng)，故可知φA>φB，進(jìn)而可以求得UAB=200V.

由于該點(diǎn)電荷自點(diǎn)B向點(diǎn)C移動(dòng)的時(shí)候電場(chǎng)力做正功，故可知其是從低電勢(shì)向高電勢(shì)方向轉(zhuǎn)變，故可知φB<φC，進(jìn)而可以求得UBC=-300V.

UCA=UCB+UBA=300-200=100V

UAC=UAB+UBC=200+(-300)=-100V

UCA=-UAC=100V

通過(guò)上述這道問(wèn)題求解可知，在求解電場(chǎng)力做功的類(lèi)型題中，除了可以運(yùn)用公式求解法外，也可以巧妙運(yùn)用能量守恒思想來(lái)求解問(wèn)題，這樣都有利于提升整體問(wèn)題求解效果.

2.3 基于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的問(wèn)題，融入一題多解思想

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的問(wèn)題也是當(dāng)下高中物理階段學(xué)習(xí)中比較多見(jiàn)的一類(lèi)題，相關(guān)類(lèi)型題的求解也主要包括兩種思路，即：其一，借助法拉第電磁感應(yīng)定律對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析及求解；其二，借助E=BLv這一計(jì)算公式來(lái)進(jìn)行求解.在指導(dǎo)學(xué)生求解這類(lèi)物理問(wèn)題中，也可以指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用一題多解思想來(lái)求解問(wèn)題.

例2現(xiàn)在同一水平面之內(nèi)固定一個(gè)同心圓形導(dǎo)軌(半徑為r與2r)，現(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量m，長(zhǎng)r的導(dǎo)體棒AB擱置在上面，且AB延長(zhǎng)線通過(guò)中心O點(diǎn)，具體裝置的俯視圖如圖1所示.現(xiàn)將整個(gè)裝備擱置在某一場(chǎng)強(qiáng)強(qiáng)度為B的均勻磁場(chǎng)中，并且場(chǎng)強(qiáng)的方向保持垂直向下.現(xiàn)在C點(diǎn)和D點(diǎn)之間連接有電阻R，將AB棒在水平外力作用下保持ω的角速度繞著O點(diǎn)作逆時(shí)針勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，期間使其同導(dǎo)軌之間保持緊密接觸.假定AB棒和導(dǎo)軌間動(dòng)摩擦因數(shù)是μ，且可以忽視二者的電阻值，試求通過(guò)電阻感應(yīng)電流的大小與方向？

圖1

解析針對(duì)這道感應(yīng)電勢(shì)的物理類(lèi)型題，整體的題干信息比較復(fù)雜、抽象，學(xué)生理解起來(lái)伴有一定難度，而從中挖掘有價(jià)值的信息更是難上加難.此時(shí)許多可以指導(dǎo)學(xué)生有效地融入一題多解思想來(lái)積極思考，那么可以有效鍛煉他們的問(wèn)題分析及求解能力.

2.4 基于運(yùn)動(dòng)學(xué)方面綜合題，融入一題多解思想

“運(yùn)動(dòng)學(xué)”是高中物理教學(xué)的一個(gè)重要教學(xué)知識(shí)模塊，本身同電磁學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等其他物理知識(shí)模塊之間具有非常強(qiáng)的聯(lián)系性，所以有關(guān)運(yùn)動(dòng)學(xué)的綜合題類(lèi)型也比較多，是高中生必須要掌握問(wèn)題求解方法的一種類(lèi)型題.而針對(duì)該種物理類(lèi)型題的求解，也可以將一題多解思想融入其中，保證可以借此來(lái)幫助學(xué)生簡(jiǎn)化問(wèn)題分析及求解過(guò)程，有效鍛煉他們的問(wèn)題求解能力，尤其是要借助相關(guān)類(lèi)型題的求解來(lái)鍛煉他們自身的思維能力，使他們可以靈活應(yīng)對(duì)自己所面對(duì)的各種物理問(wèn)題.

例3一輛運(yùn)輸車(chē)輛在某一直線道路上行使，在某一時(shí)刻碰到道路前方施工而緊急剎車(chē)，之后分別駛過(guò)了a、b、c和d四個(gè)點(diǎn)(詳見(jiàn)圖2).已知車(chē)輛駛過(guò)ab段、bc段和cd段對(duì)應(yīng)的時(shí)間之比為1∶2∶3，并且ab段，bc段和cd段3段對(duì)應(yīng)的位移分別為x1，x，x2，試求bc段之間的距離x是多少(以x1和x2進(jìn)行表示)？

圖2

解析通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生對(duì)本道題的題干信息進(jìn)行認(rèn)真分析，他們會(huì)發(fā)現(xiàn)運(yùn)輸車(chē)輛從a到d的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中主要做的運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng).假定bc段的路程為x，而經(jīng)過(guò)各段的時(shí)間分別為t、2t和3t，各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度相應(yīng)的為va，vb，vc和vd，整個(gè)運(yùn)動(dòng)的加速度為a.在此基礎(chǔ)上，可以通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生對(duì)問(wèn)題進(jìn)行剖析來(lái)進(jìn)行解答.有的學(xué)生會(huì)聯(lián)想到借助基本運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解，也有的學(xué)生會(huì)想到借助平均速度法來(lái)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行求解.

解法一基本公式法.

解法二平均速度法.

綜上所述，一題多解思想是幫助高中生打破思維定勢(shì)，提高他們求解物理問(wèn)題能力的一個(gè)重要教育思想，所以平時(shí)物理解題教學(xué)中可以有計(jì)劃地引導(dǎo)學(xué)生去運(yùn)用一題多解思想開(kāi)展解題訓(xùn)練，在面對(duì)物理問(wèn)題求解過(guò)程中要多思考，不能夠套用固定的解題思路與方法，否則必然會(huì)對(duì)他們求解物理問(wèn)題的能力帶來(lái)不利影響.通過(guò)逐步開(kāi)展一題多解訓(xùn)練，可以逐步促進(jìn)他們發(fā)散性思維能力發(fā)展，提高他們物理問(wèn)題求解能力.