中学物理思维能力的培养

中学物理思维能力的培养 中学物理思维能力的培养 物理学是一门实验科学，观察与实验是非常重要的。但物理学不仅仅是停留在实验现象的观察，获取感性认识这个阶段，还要对实验结果进行科学分析与综合，使之上升为理论阶段。在物理教学过程中，帮助学生理解物理概念、掌握物理规律、获取物理学知识很重要，但通过物理学课程的学习，培养学生获取知识、发展知识的能力是更为重要的。各种能力中，思维能力的训练是核心。下面略举几个物理教学中培养学生思维能力的几个小例子，以此抛砖引玉，引起大家的共鸣。 一、从直觉思维到理性思维 高中阶段学习的全电路欧姆定律与初中阶段学习的部分电路欧姆定律是有很大区别的，学生对电动势、内电阻、内电压、外电阻、路端电压是没有多少感性认识的，这个状况对学生学习这一部分知识是有思维障碍的。在教学中不妨设计如下实验，增强学生的感性认识，并进一步引导学生从直觉思维转到理性思维，提高学生获取新知识的能力。 取3节旧电池，2节新电池，(外上没有区别，旧电池内阻大)先用3节旧电池对小灯珠供电，再用两节新电池对同一小灯珠供电，让学生惊奇的发现灯珠在2节电池供电时比用3节电池时还要亮。但是日常生活的经验直觉会使学生认为电池串联得越多灯应该越亮，这就产生了矛盾。断开电路，用电表分别测它们的路端电压， 结果无任新旧电池大约都是1.5伏。2节新电池(3.0伏)供电时比用3节旧电池(4.5伏)时还要亮，这个现象学生用初中电学知识无法解释。用一节电池作为电源，电路接通后，再测量电池的路端电压，让学生发现路端电压又小于1.5伏。这些矛盾与冲突为学生理解内电阻、内电压、外电压、电动势作了很好的铺垫。通过这个实验，增加了学生的感性认识，使学生认识到所谓的常识或直觉有时并不可靠。从而引导学生从直觉思维向理性思维的转变。 二、从理性思维到逻辑思维 如图所示，有两个通电圆环，其中a被固定，圆环平面垂直于纸面，电流方向从左向右看视为逆时针，b被绝缘细绳挂着，初始时刻，圆环平面在纸平面内，圆环可移动可转动，让b环通上方向如图示为，则b环将如何运动, 解这个问题的常规理性思维过程如下:a环通电产生磁场，通电线圈b在a产生的磁场中受力运动，先用安培定则判断a产生的磁场方向，再用左手定则判断b的受力方向，随着b的运动，b的位置发生了变化，受力方向也发了变化，在新的位置，还要再次用左手定则判断b的受力方向从而确定b的运动情况，在这个过程中，还不能考虑b在a的磁场中运动的过程中在切割磁感线(或考虑b中的磁通量变化)，那样的话就更加复杂使问题更说不清楚了。 但是如果从通电螺线管产生的磁场的磁感线与条形磁铁产生的磁场的磁感线相似出发，用等效替代的思想，从理性思维转到逻辑思 维跳过上述烦难的理性思维过程，这个问题就简单了 逻辑思维过程如下:环形电流相当于一匝螺线管，螺线管相当于条形磁铁，所以环形电流就相当于小磁针，两个环形电流间相互作用，就相当于两个小磁针在相互作用，而小针间的作用规律是同名磁极相斥，异名磁极相吸。正交的两个磁针当然要转动并吸引，这样问题的自然就有了。 三、从逻辑思维到直觉思维 学习过匀变速直线运动规律和牛顿第二定律后，有思考的学生不难发现如下问题:由牛顿第二定律f=ma可知，只要物体m受一个不为0的恒力f作用就会产生一个恒定的加速度a=f/m，物体做匀变速直线运动的速度公式为v=v0+at，根据逻辑推理可知，只要时间t足够长，物体的速度就会足够大，时间无限长，速度就会无限大。这显然不符合人们的感知常识，不符合人的直觉思维，也不符合实验事实，一定是出了什么问题。由此引出牛顿运动定律的适用范围，引出相对论中的物体质量随速度增大而增大的变化结论就是水到渠成了。 从以上列举的几个实例看，并没有哪个思维方式绝对的好，各种思维并无高下之分。思维形式还有多种，如逆向思维、极限思维、形象思维能力、抽象思维能力、创新思维能力等等。能力也不仅仅只有思维能力，能力有多样，能力的培养也有多种途径，这就我们不断地学习、不断地探索与创新。