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        淺談物理解題思維的培養(yǎng)

        2020-10-11 06:56:14姚曉春
        數(shù)理化解題研究 2020年25期
        關(guān)鍵詞:冰塊題意本題

        姚曉春

        (江蘇省蘇州市吳江區(qū)盛澤第一中學(xué) 215200)

        物理來源于生產(chǎn)、生活或科學(xué)實(shí)驗(yàn),也服務(wù)于人們的生活、工作.生活的多樣性、開放性、復(fù)雜性與剛進(jìn)入初中學(xué)校的中學(xué)生那種單一、規(guī)范、簡單的生活相比落差太大.物理學(xué)是一門科學(xué),嚴(yán)謹(jǐn)、系統(tǒng),其中貫穿著科學(xué)的思想,如:控制變量法,長度測量的估計值及取平均減小誤差.伴隨的是科學(xué)的方法,如:科學(xué)推理、轉(zhuǎn)換法、等效替代法,實(shí)驗(yàn)及其數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成為坐標(biāo)圖像等大量的手段、方法.對于初二剛接觸物理的學(xué)生來說,這些知識太新穎,奇特,難于掌握.當(dāng)運(yùn)用這些知識去解答問題時,困難有兩種:第一,太復(fù)雜,不知道怎樣分析;第二,亂套公式.如果采用題海戰(zhàn)術(shù),學(xué)生大量答題,老師大量講解例題,“過程分析”“解答”二招就可以解決.但這樣教學(xué)僅僅得到結(jié)果,而不是解題思維.美國著名數(shù)學(xué)家及教育家波利亞,在數(shù)學(xué)領(lǐng)域最先對問題解決過程進(jìn)行了全面、系統(tǒng)的研究.他在這方面的名著有《怎樣解題》(1944),提出四個步驟:第一,弄清問題;第二,找出已知數(shù)據(jù)和未知數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系;第三,實(shí)現(xiàn)你的計劃;第四,驗(yàn)證所得解.如果將上述解題思維與物理教學(xué)結(jié)合,問題解決系統(tǒng)大致可分為以下四個步驟:

        第一步:審題一,分析題意,已知的條件有哪些,隱藏的條件有沒有.尋找間接條件及其聯(lián)系.當(dāng)一些物理概念、術(shù)語、圖形在題目中出現(xiàn)時,對應(yīng)的知識點(diǎn)將被聯(lián)想回憶起來,從而尋找到解題的線索.某個題目里直接給出的初始條件、信息,并不能讓人一眼就看出問題的解法,只有當(dāng)我們把問題中的初始條件、信息同一些特定的知識相結(jié)合,并進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃季S加工之后,才能從本質(zhì)上揭示出問題中那些深藏不露的內(nèi)在作用、聯(lián)系和物理現(xiàn)象,最終找出問題的解法.離開了物理知識的掌握和運(yùn)用,就不可能解答物理問題.

        例1小明騎車過馬路,距小明60m遠(yuǎn)有一輛大卡車正以30m/s的速度沿馬路中間線駛來,如右圖,已知卡車長15m,寬5m,馬路寬30m,問:小明的速度為多少時可以避免相撞?

        本題與生活緊密聯(lián)系,學(xué)生有生活的經(jīng)驗(yàn),經(jīng)過啟發(fā),學(xué)生們很自然地把本題拆分為二個小題,即:(1)人先過線或(2)車先過線.進(jìn)一步分析,卡車以車身上具體哪個點(diǎn)為準(zhǔn),完成了拆分和簡化后本題開始解答.

        所以答案(1)是人的速度大于10m/s

        審題二,分析解題方向.學(xué)生的思維可能被生活經(jīng)驗(yàn)局限或誤導(dǎo),思路不夠開闊,看不到事物的多樣性,實(shí)際解題時,審題往往會有反復(fù),解題中途回過頭來重新開始.所以審題還需要對解題的大方向做出判斷.在許多問題中,問題自身就包含著一些線索或特征信息,利用這些線索或特征信息可以從眾多可能的分支路徑進(jìn)行嘗試,優(yōu)先選擇成功希望最大的一條路徑.

        例2夏天,小明從冰箱冷凍室中取出幾個冰塊,放入裝有常溫礦泉水的杯中.過一會兒,他用吸管攪動冰塊時,發(fā)現(xiàn)這幾個冰塊“粘”到一起了,請解釋這個現(xiàn)象.

        分析本題是初二《物態(tài)變化》這一章的內(nèi)容,來自于實(shí)際生活的一個場景.學(xué)生自然地想到夏天冰會吸熱熔化.這就是被生活有限的經(jīng)驗(yàn)束縛了思維,造成解題方向錯誤.轉(zhuǎn)變思維方向,思考從冷凍室取出的冰塊是否溫度很低?冰塊也許是好幾塊,水也許是一小杯?冰吸熱必然會使水溫下降,究竟是冰先熔化還是水先凝固呢?這里有兩種可能性,所以解題思維也應(yīng)該有兩個方向,最后結(jié)合題意確定合理的解題方向.所以本題的答案應(yīng)該是有部分水凝固造成冰塊“粘”到一起了.正確確定問題的相關(guān)方向和所運(yùn)用的相關(guān)知識,可以使我們從龐大的學(xué)科知識體系中,排除大量無關(guān)部分,把思考集中到一個狹小得多的范圍中,從而有效地簡化分析、思考的進(jìn)程.

        第二步:尋找問題的解法,尋找顯性的條件和隱性的條件,以及條件之間的聯(lián)系.利用物理概念、公式或生活經(jīng)驗(yàn)、常識建立起這些條件之間的定量關(guān)系.一個計算問題的解法包含兩種要素:其一是若干個彼此關(guān)聯(lián)的具體方程式或公式;其二是與具體方程式或公式相對應(yīng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算.

        例3如圖所示,汽車以20m/s的速度勻速直線行駛,司機(jī)鳴笛后1.5s聽到回聲,問司機(jī)聽到回聲時汽車離山崖多遠(yuǎn)?

        分析題意可知:顯性的條件是車速20m/s,1.5s聽到回聲,這一過程車開了:

        s=vt=20m/s×1.5s=30m

        隱性的條件是:聲音的速度是340m/s,在同一時間段內(nèi)經(jīng)起點(diǎn)到山崖又回到終點(diǎn)

        s=vt=340m/s×1.5s=510m

        生活經(jīng)驗(yàn)告訴我們:這510m包含聲音的一來一回,進(jìn)一步得到等式:一來 + 一回=510m 即:(s+30m)+s=510m得:S=240m.

        所以,司機(jī)聽到回聲時汽車離山崖240m.習(xí)題教學(xué)需要授人以“漁”,也就是思維方法和過程.不可以偷懶就講一些算法,得到答案就算完成.

        第三步:表述解法.在解答計算題時,學(xué)生們一方面要在草稿紙上寫寫畫畫,同時又要開動腦筋進(jìn)行思考,以便確定問題的每一個步驟,找出解決問題的具體路徑,以書面的形式推導(dǎo)、運(yùn)算,計算出答案.對學(xué)生個人來說,解答問題的過程就是一種認(rèn)識過程,運(yùn)用相關(guān)知識,完整、規(guī)范地書寫完成每一個步驟,能否清楚地看出公式及其變形,以及由題意而來的等式或方程組,這些演算是否正確.

        第四步:總結(jié)經(jīng)驗(yàn).物理解題伴隨著公式、運(yùn)算、單位,包含物理意義,要清晰明了.物理題有些來自于實(shí)際生活,你的答案不能脫離生活實(shí)際.總結(jié)解題獲得經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn),提高分析判斷能力.

        學(xué)生通過解題可以加深對知識的理解,思維分析能力,綜合比較能力以及抽象概括創(chuàng)新能力得到提高,也可以建立信心.所以習(xí)題教學(xué)是減少學(xué)生學(xué)習(xí)因難,提高物理教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一.當(dāng)一個剛學(xué)習(xí)了物理的學(xué)生,他運(yùn)用新學(xué)的知識解決了現(xiàn)實(shí)生活中一直困擾人們的疑惑時,這種奇異美妙的意境,學(xué)以致用的感覺會使他深深地喜愛物理這門學(xué)科.

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