師燦偉

【摘要】物理解題的整個過程可以看作是一個選擇的過程。面對問題，學(xué)生借助直覺，頭腦里可能會有多個似乎相關(guān)的知識、多條解題的途徑。樹立求解過程中的目標(biāo)意識，積極加強思維過程有意識的監(jiān)控是有效克服解題過程中盲目性的重要途徑。

【關(guān)鍵詞】目標(biāo)意識 思維監(jiān)控 輔助性問題

物理解題的整個過程也可以認(rèn)為是一個選擇的過程。面對問題，解題者借助直覺，頭腦里可能會有多個似乎相關(guān)的知識、多條解題的途徑和多個輔助性問題。因此，在解答習(xí)題的每一個階段，需要解答者不斷地提出各種輔助性的問題，為思維的方向確定一個個具體的目標(biāo)，這就是目標(biāo)意識。目標(biāo)確定好以后，還需要解答者對目標(biāo)的實現(xiàn)過程不斷地進(jìn)行控制、分析、適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，保證整個解題過程中的思維監(jiān)控。

類型1：目標(biāo)明確的問題

如果所遇問題要求求解物理量的目標(biāo)明確，此時，要緊扣目標(biāo)，充分運用分析和綜合的思維方法確定每一個解答步驟的思維方向和突破口。

例1：一個物體由靜止從塔頂自由落下，已知在到達(dá)地面前最后1s內(nèi)通過的位移為整個位移的 ，試求塔高H。（ ）

解析：此問題要求物體在整個下降過程中的位移，目標(biāo)十分明確。怎樣才能達(dá)到目的呢？

選用公式 ，要實現(xiàn)目標(biāo)，求出整個過程中下落的時間t是關(guān)鍵。

如果著眼點放在圖1的BC階段，涉及到的物理量會比較多，自然求解過程將會比較麻煩。通過分析問題中的已知條件，為了充分利用初速度為0的條件，從整體與部分的關(guān)系，將要考察的視角調(diào)整到AB段：AB段的位移是整個過程的 ，時間為 。因此有 ，結(jié)合 ，可以求出 。

以上的思維過程始終以目標(biāo)為參照物，遵循求解的最簡單原則，適時調(diào)整思維的著眼點，避免了思維方向的盲目性。引導(dǎo)學(xué)生在解題時應(yīng)當(dāng)經(jīng)常自我發(fā)問，提出一些與解題相關(guān)的問題，這些問題概括為：“要做什么？為什么要這樣做？怎樣做？”這是促進(jìn)思維自我調(diào)節(jié)的最有效方法。

類型2：目標(biāo)較遠(yuǎn)的問題

如果問題要求解的目標(biāo)不容易實現(xiàn)的時候，應(yīng)該將目標(biāo)分解為幾個子目標(biāo)，分階段來逐一實現(xiàn)要求解的最終目標(biāo)。在確定子目標(biāo)的時候，以及在每一個子目標(biāo)的求解過程中要及時進(jìn)行思維監(jiān)控。

例2：質(zhì)量為m的鋼板與直立輕彈簧的上端連接，彈簧下端固定在地上。平衡時，彈簧的壓縮量為x，如圖2所示。一物塊從鋼板正上方距離為3x的A處自由落下，打在鋼板上并立刻與鋼板一起向下運動，但不黏連。它們到達(dá)最低點后又向上運動。已知物塊質(zhì)量也為m時，它們恰能回到O點。若物塊質(zhì)量為2m，仍從A處自由落下，則物塊與鋼板回到O點時，還具有向上的速度。求物塊向上運動到達(dá)的最高點與O點的距離。

解析：目標(biāo)分析：這是一道復(fù)雜的動量綜合題。問題中涉及的物理過程和相關(guān)的物理量比較多，要實現(xiàn)問題中要求的最終目標(biāo)不容易達(dá)到，因此要逐個地確定子目標(biāo)。

思維監(jiān)控：我們要把復(fù)雜的狀態(tài)、整個過程進(jìn)行“拆解”，把它變成一個個我們熟悉的小過程、小模型，就能做到化難為易，化繁為簡。

目標(biāo)1：求出彈簧被鋼板壓縮，平衡時彈簧的彈性勢能。

狀態(tài)1：彈簧被鋼板壓縮，平衡時彈簧的壓縮量為x，此時彈簧的彈性勢能設(shè)為Ep。

過程1：質(zhì)量為m的物塊自A點自由落下，下落的距離為3x，則獲得的末速度為： ，

過程2：物塊m以v0的末速度與鋼板發(fā)生碰撞，碰撞過程時間極短，于是，物塊和鋼板組成的系統(tǒng)動量守恒： 。

過程3：物塊和鋼板以v1的共同速度將彈簧下壓到最低點，然后從最低點“剛好”回到O點，即使速度為零，O點是彈簧為原長的位置，此時彈簧沒有彈性勢能。這個過程中只有重力和彈力做功，物塊、鋼板和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，以鋼板的平衡位置為勢能參考位置，初狀態(tài)的總機械能為 ，末狀態(tài)的總機械能為 ，由機械能守恒定律有： 。

目標(biāo)2：當(dāng)物塊的質(zhì)量為2m時，彈簧的彈性勢能與前面相等時，應(yīng)用機械能守恒來確定二者分離時的速度

當(dāng)物塊的質(zhì)量為2m時，

過程1：物塊的末速度仍是 。

過程2：動量守恒過程為 ，v2是碰撞后物體和鋼板獲得的共同速度。

過程3：物塊和鋼板以v2的共同速度將彈簧下壓到最低點，然后從最低點回到O點，此時它們還具有向上的速度。這個過程機械能守恒，有 。

目標(biāo)3：物塊與鋼板分離后，求出物塊運動高度h

狀態(tài)2：回到O點時，物塊和鋼板都還有向上的速度，而鋼板有彈簧拉住，物塊與鋼板“不黏連”，所以物塊和鋼板將分離。

過程4：物塊與鋼板分離后，以v3的初速度向上做上拋運動： 。

綜合以上各式，解得物塊運動到達(dá)的最高點距O點的距離 。

本題涉及復(fù)雜情景，給人以無從下手的感覺。其實只要根據(jù)時間或空間順序分清運動過程以及這些過程中涉及哪些規(guī)律。這樣將復(fù)雜情景的問題還原成了熟悉的典型運動模型，復(fù)雜問題就會迎刃而解。要順利完成還原的過程，必須具備一些基本技能：熟悉各種運動模型的規(guī)律、熟悉掌握受力分析的方法、熟練掌握一個力是否做功的方法、掌握判斷系統(tǒng)機械能和動量是否守恒的方法等等。

類型3：目標(biāo)模糊的問題

對于條件隱蔽，求解目標(biāo)比較模糊的問題，識別和分析物理問題的能力相當(dāng)重要，識別和分析物理問題的能力是指正確理解題意，善于發(fā)現(xiàn)問題的隱含條件，恰當(dāng)選擇研究對象，正確分析研究對象所受的外界影響及運動變化過程的能力。此時應(yīng)該利用思維監(jiān)控具體問題具體分析，提出一些輔助性的問題，是隱蔽條件顯現(xiàn)出來，使求解目標(biāo)明朗化。首先認(rèn)真考慮問題的運動過程，然后才應(yīng)用公式進(jìn)行定量計算，最后再對結(jié)果進(jìn)行可行性分析，直至滿意。

由以上綜述，理想的解題過程應(yīng)是一個“準(zhǔn)靜態(tài)”的過程，即解題系統(tǒng)所處的各個狀態(tài)都應(yīng)是平衡的狀態(tài)。但在實際解題中，學(xué)生對問題的認(rèn)識和把握總是相對的，解題的進(jìn)行時?；蚨嗷蛏俚仄x正確的軌道，而失去平衡。樹立強烈的目標(biāo)意識，以及加強解答過程中的思維控制有利于克服解答習(xí)題過程中的盲目性，有利于快速切入解題突破口。加強解答過程中的思維監(jiān)控的目的就在于使解題進(jìn)程不致偏離正確軌道太遠(yuǎn)，使解題系統(tǒng)從不平衡趨向平衡，從舊的平衡趨向新的平衡。決定調(diào)節(jié)的內(nèi)容和方式，依據(jù)是解題者在題中獲得的新信息，而獲取新信息的誘因則是解題者在解題中提出的種種問題，是問題引導(dǎo)解題者去獲取各種各樣的信息的。由此可見，思維調(diào)節(jié)的訓(xùn)練首先應(yīng)該是提出問題的訓(xùn)練，即目標(biāo)意識的訓(xùn)練。