江蘇省吳江中學(xué) 沈宇峰

讓直覺思維成為高中物理解題的“助推器”

江蘇省吳江中學(xué) 沈宇峰

直覺思維是以人們一定的知識、經(jīng)驗、技能為基礎(chǔ)，通過一定的觀察、聯(lián)想、類比、歸納后，對所研究的問題提出的“合情推理”.在高中物理求解探索性的物理問題中，直覺思維起著重要的啟發(fā)和導(dǎo)向作用，是一種重要的洞察和領(lǐng)悟.本文結(jié)合具體的教學(xué)案例，從戰(zhàn)略性解決層次、戰(zhàn)術(shù)性解決層次、戰(zhàn)果性解決層次三個層面探討了在高中物理解題教學(xué)中直覺思維的巧妙運(yùn)用，以期能以高度省略、濃縮、簡化的思維方式迅速解決物理問題，優(yōu)化學(xué)生的解題思維.

高中物理 解題教學(xué) 直覺思維

什么叫做直覺？英國病理學(xué)家見弗里奇作出了這樣的解釋：“直覺是指對情況的一種突如其來的頓悟或理解.”我國科學(xué)家錢學(xué)森也這樣解釋道：“直覺是一種人們沒有意識到的對信息的加工活動，是在潛意識中醞釀問題然后與顯意識突然溝通，于是一下子得到了問題的答案.”心理學(xué)認(rèn)為，直覺思維是以人們一定的知識、經(jīng)驗、技能為基礎(chǔ)，通過一定的觀察、聯(lián)想、類比、歸納后，對所研究的問題提出的“合情推理”.在高中物理教學(xué)中，學(xué)生的直覺思維不僅客觀存在，而且是一種極具意義的思維方式，是學(xué)習(xí)物理和創(chuàng)造物理理論必不可少的思維形式.在解題中，直覺思維可以讓學(xué)生憑借已有的知識與經(jīng)驗，在分析問題、解決問題時可以對事物做出預(yù)見和判斷，形成一下子契入關(guān)鍵的能力.下面，本人將結(jié)合具體的教學(xué)實例，就直覺思維在高中物理解題中的妙用略談淺見，以供同行參考.

一、在戰(zhàn)略性解決層次，利用直覺思維迅速作出判斷

我們知道，解題的思維主要是邏輯的，但是，邏輯思維需要用非邏輯的直覺思維來啟動.面對題目時，首先要求學(xué)生能夠讀懂題目，弄清題述物理現(xiàn)象、狀態(tài)、過程，做到正確審題，這是正確解題至關(guān)重要的一步.在這一過程中，離不開學(xué)生對問題的直覺判斷，為解題確定方向或制定策略，甚至需要對問題結(jié)果及中間狀態(tài)進(jìn)行大膽猜測，才能對解題作出總的提示.

案例1：某一個人在某一星球上以速率v豎直上拋一物體，經(jīng)t秒鐘落回手中，已知該星球的半徑為R，若要在該星球上發(fā)射一顆繞該星球旋轉(zhuǎn)的人造衛(wèi)星，則衛(wèi)星的速度為（）

但如果能引導(dǎo)學(xué)生利用直覺思維，求衛(wèi)星的速度的單位是m/s，這一直覺判斷一下子就能幫助學(xué)生選出答案C，其他選項的單位均不是速度的單位.可見，在弄清題意、仔細(xì)分析的基礎(chǔ)上，依靠直覺思維做出準(zhǔn)確判斷，大大縮減了解題時間.

二、在戰(zhàn)術(shù)性解決層次，進(jìn)一步邏輯證明和檢驗

戰(zhàn)術(shù)性決策重在解決問題，決策的過程其實就是不斷解決問題的過程.在上面所描述的戰(zhàn)略性解決層次中，很明顯，學(xué)生已經(jīng)對問題的解決有了基本的思路，而到了戰(zhàn)術(shù)層次，需要學(xué)生把基本思路予以表現(xiàn)，這正是體現(xiàn)學(xué)生對所學(xué)物理知識進(jìn)行應(yīng)變力的絕佳時機(jī)，是否能夠做出具有應(yīng)變力的決策，直接關(guān)系到問題是否能夠得到正確的解決.

圖1

案例2：如圖1所示，將物體以初速v0豎直向上拋出，上升的最大高度為H，空氣阻力恒定，請問：上升和下降過程中動能和勢能相等的位置分別在H/2上面還是下面？

如果采用常規(guī)的解題思路是：設(shè)所求點(diǎn)為A，最高點(diǎn)為B，由于有空氣阻力，機(jī)械能不守恒，只能用動能定理求解，即在物體上升過程中，可以得到如下三組式子：

然而對于這道題目，快速、直接的直覺思維讓人聯(lián)想到是否可以采用逆向思維：如果沒有空氣阻力，機(jī)械能守恒，即：由于有空氣阻力，上升時物體在A點(diǎn)的機(jī)

圖2

可見，運(yùn)用逆向思維，促成學(xué)生直覺顯現(xiàn)，在相反條件對比的解題中走向“柳暗花明又一村”的境界，對簡單性的追求驅(qū)使學(xué)生選擇了一條邁向問題目標(biāo)的簡捷路徑.

三、在戰(zhàn)果性解決層次，培養(yǎng)學(xué)生大膽猜測的創(chuàng)新能力

在學(xué)生概略地“解決”問題后，往往會閃現(xiàn)出一個念頭、一條思路、一個猜想、一種嘗試的方案等，問題解法的猜測可以啟動解題的思維，從而再具體確定與問題相關(guān)的各事物之間的關(guān)系，開闊思路，廣泛聯(lián)想，列出有關(guān)方程，作出有關(guān)圖形等，使得具體的問題得以解決，并獲得最終的答案.

案例3：兩輛完全相同的汽車，沿水平直路一前一后勻速行駛，速度均為vo，若前車突然以恒定的加速度剎車，在它剛停住時，后車以前車剎車時的加速度開始剎車，已知前車在剎車過程中所行距離為S，如圖2所示.若要保證兩輛車在上述情況中不相撞，則兩車在勻速行駛時保持的距離至少應(yīng)為多少？

本題的解法很多，若列出方程求解，則比較煩瑣.于是就有學(xué)生排除復(fù)雜過程諸多細(xì)節(jié)的糾纏，根據(jù)物理規(guī)律，經(jīng)過分析而猜想能否利用圖像法解此題呢？如果做出前、后兩車的速度—時間圖像即可很容易得出結(jié)果.如圖2中所示，圖中三角形AOC面積為前車剎車后的位移s，梯形ABDO面積為前車剎車后后車的位移，由于前后兩車剎車的加速度相同，所以圖中即梯形ABDO的面積是三角形AOC面積的三倍，即：SABDO=3S△AOC，為了使兩車不發(fā)生相撞，兩車行駛時應(yīng)保持的距離至少為Δs=SABDO-S△AOC=3s-s=2s.

從該案例中可以看出，學(xué)生一瞬間的直覺猜想，以圖像分析法反而能清晰的比較兩車速度圖線與坐標(biāo)軸所圍成的面積，通過進(jìn)一步的邏輯證明，很容易的看出后車比前車的位移多2s.簡捷的思路，快速而準(zhǔn)確的解決問題又能激發(fā)大腦的潛能，使學(xué)生感受到學(xué)習(xí)的樂趣.

綜上所述，對物理學(xué)科來說，在掌握基礎(chǔ)知識的同時，思考、思維方法至關(guān)重要，而直覺思維在求解探索性的物理問題中起著重要的啟發(fā)和導(dǎo)向作用.求解物理問題本身就是一個智力活動，我們教師應(yīng)當(dāng)積極鼓勵學(xué)生根據(jù)題意廣泛聯(lián)想，開闊思路，只要善于引導(dǎo)，以必要、合理的直覺猜測實現(xiàn)思維上的跳躍，就能使直覺思維與邏輯思維有機(jī)結(jié)合和協(xié)調(diào)統(tǒng)一，從而培養(yǎng)學(xué)生總體觀摩、審時度勢的能力.

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