常言道:好吃不如餃子,不過,要想煮熟餃子,也不是件容易的事,有經(jīng)驗(yàn)的“美食家”都是等到水沸騰后,才把一定數(shù)量的餃子下到鍋里,并且邊讓餃子下鍋,邊用勺子輕輕在鍋底推動(dòng)沉下的餃子,此時(shí)水不再沸騰:等到水重新沸騰后,看到餃子個(gè)個(gè)飽滿,而且浮到水面(也有部分餃子懸浮在水中),再加點(diǎn)兒涼水,再煮一會(huì)兒,撈出來,就可以享用了,看來,煮餃子的學(xué)問還真不少呢!
你知道餃子是如何從沉在水底到浮上水面的嗎?我們可以猜想:
①包餃子的面從生到熟,密度由大變小,于是,餃子就浮出水面了;
②沸水上下翻滾,帶起餃子浮到水而上:
③水沸騰后,餃子表面吸附了一些氣泡,托起餃子浮出水面;
④餃子煮熟后,由于溫度升高而體積變大,所受浮力也變大,且大于重力,因此浮了起來;
⑤餃子內(nèi)空氣受熱膨脹,使餃子體積變大,所受浮力變大,并使浮力大于重力(盡管餃子因吸水而重力變大,但浮力增加的幅度更大),因此浮上水面;
⑥隨著餃子內(nèi)的溫度升高,水蒸氣增加,導(dǎo)致餃子體積變大,所受浮力增大,并使浮力大于重力,因此浮上水面,
哪種猜想符合實(shí)際呢?看似都有可能,要想得出正確的結(jié)論,我們需要對(duì)餃子沉浮的情景過程進(jìn)行探究,結(jié)論顯而易見,正確的是⑤和⑥,其余的猜想并不是沒有正確的成分,只是考慮不全面或不是主要原因,不能確切解釋其物理本質(zhì),由此,我們可以得到如下幾點(diǎn)啟示:
1 要準(zhǔn)確建構(gòu)物理情景
所謂物理情景,就是指與某一物理事件相關(guān)的整個(gè)背景、環(huán)境,從心理學(xué)的角度看,“是物理世界中的對(duì)象,作用于我們的感官時(shí),我們的直接反映;或是我們對(duì)曾經(jīng)有過的知覺形象的回憶和重現(xiàn)”,物理情景可分為不同類型,按情景的來源可分為生活情景、問題情景、實(shí)驗(yàn)情景等,就餃子的沉浮而言,即是我們?cè)?jīng)有過的知覺形象的回憶和重現(xiàn),它直接來源于我們所熟悉的生活情景,對(duì)這一物理情景可依靠我們的經(jīng)驗(yàn)和已有的知識(shí)來準(zhǔn)確構(gòu)建,然后提出許多有一定依據(jù)的猜想,并通過正確運(yùn)用科學(xué)知識(shí)、方法和推理對(duì)猜想進(jìn)行探究和驗(yàn)證。
2 要準(zhǔn)確描述物理問題
對(duì)物理問題的描述要反映出物理學(xué)知識(shí)上的特點(diǎn)和本質(zhì)特征,反映出基本事實(shí)、基本概念、原理和基本方法之間的相互關(guān)系。
我們知道,餃子皮從生到熟,密度由大變??;沸水上下翻滾,帶動(dòng)餃子上??;水沸騰后,餃子表面吸附了一些氣泡,對(duì)餃子有一個(gè)托力作用;煮熟了的餃子,體積變大,整體密度變小等等,但這些只是餃子煮熟過程中發(fā)生的一些現(xiàn)象,是一些次要因素,并不能反映出餃子上浮的物理過程的本質(zhì)特征,也沒有反映出主要的物理事實(shí)與物理原理的相互關(guān)系,餃子能浮上來的本質(zhì)、原理是餃子里有氣體(空氣和水蒸氣),氣體受熱膨脹,使餃子體積變大,所受浮力增大,大于重力,于是就浮了起來,實(shí)際上,我們做一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)就能驗(yàn)證這個(gè)結(jié)論,如餃子煮熟上浮后停火一段時(shí)間,當(dāng)水溫降低到一定程度,餃子內(nèi)氣體體積會(huì)縮小,浮力減小,餃子就會(huì)下沉;此時(shí)若重新加熱,水溫又升高,餃子內(nèi)氣體體積變大,浮力增大,餃子可再次上浮(或者盛上桌的餃子變冷后,會(huì)癟下去),這就證明是餃子內(nèi)的氣體熱脹冷縮的緣故,利用已有知識(shí)針對(duì)猜想設(shè)計(jì)判定性實(shí)驗(yàn)和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行解釋,可以訓(xùn)練我們的思維能力和語青表達(dá)能力,從而抓住問題的實(shí)質(zhì),準(zhǔn)確地描述出物理問題的本質(zhì)。
3 要緊密聯(lián)系實(shí)際
物理學(xué)和自然現(xiàn)象以及生產(chǎn)、生活是緊密相連的,伽利略從掛在天花板上吊燈的擺動(dòng)研究出了單擺周期公式,牛頓從蘋果落地現(xiàn)象研究出了萬有引力定律,物理學(xué)史上許多重大的發(fā)現(xiàn)都是從觀察和實(shí)驗(yàn)出發(fā)的,人類的認(rèn)識(shí)來源于實(shí)踐,從實(shí)踐到理論,再到實(shí)踐,這是人類認(rèn)識(shí)客觀事物的規(guī)律,生活中的物理情景是探究學(xué)習(xí)過程的起點(diǎn),它能使我們從復(fù)雜的情景中獲取信息,對(duì)獲得的這些信息進(jìn)行有效的加工、處理,把得到的信息進(jìn)行歸納總結(jié),可以探求得事物的物理學(xué)規(guī)律,同時(shí),生活中的物理情景具有相當(dāng)?shù)拈_放性,允許我們根據(jù)自己的興趣和特長(zhǎng)對(duì)情景中的問題作出不同形式的解答,“煮餃子”的情景就是通過對(duì)生活實(shí)際問題的探究,通過自己的獨(dú)立思考,提出各種可能的猜想,并對(duì)獲得的信息進(jìn)行加工、簡(jiǎn)化,從而歸納、總結(jié)出符合物理情景的規(guī)律,這樣,情景探究能讓我們置身于一個(gè)物理環(huán)境,能夠給我們營(yíng)造一種研究的氛圍,促進(jìn)物理回歸生活,服務(wù)于生活實(shí)際。
4 要善于打破思維定勢(shì)
現(xiàn)代心理學(xué)認(rèn)為,認(rèn)知的發(fā)展和成長(zhǎng)產(chǎn)生于“平衡化”過程或“自我調(diào)節(jié)”,當(dāng)遇到的新事物與已有的認(rèn)知不一致時(shí),人們利用自我調(diào)節(jié)來消除與給定信息中的不一致,來達(dá)到認(rèn)知與客體的平衡,而原來的認(rèn)知就得到發(fā)展,對(duì)餃子沉浮的情景探究,能讓我們認(rèn)識(shí)到與已有的認(rèn)知不一致的問題,同時(shí)又引導(dǎo)我們能成功地消除與已有認(rèn)知的不一致,破除思維定勢(shì),促使我們的思維技巧得到發(fā)展;使我們能周到、精細(xì)、全面地考察研究對(duì)象,能從多種多樣的聯(lián)系與關(guān)系中去認(rèn)識(shí)物理問題;使我們善于透過表面現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì),即善于用概念、規(guī)律去揭示問題的本質(zhì)特征,預(yù)計(jì)事物的發(fā)展進(jìn)程;使我們能把物理中待解決或難解決的問題,不斷地將它變形,直至歸結(jié)為某個(gè)(或某些)已經(jīng)解決或能夠解決的問題(如通過建立“物理餃子”模型),而最終求得原問題的解,
總之,對(duì)物理問題,特別是我們熟悉的生活情景的探究,讓我們領(lǐng)略到物理的本質(zhì)和嚴(yán)密的物理思維,使物理情景的解析更縝密、更科學(xué),使我們也不會(huì)“茶壺里煮餃子——有貨倒不出”!