李海炬
物理学科与其它学科一样,既要传授物理学科的基础知识,又要重视学生的发散思维的培养。
发散思维(也叫异思维或辐射型思维)是依据研究对象提供的各种信息,使思维打破常规,寻求变异,广开思路,充分想象,探索多种解决问题的方案或新途径的思维形式。它的主要特征是求异性和多样性。
美国心理学家吉尔福特说:“人的创造力主要依靠发散思维,它是创造思维的主要成份。”当今,培养学生的创造精神和创造能力是中学教学内容改革的重点之重点。因此,在物理教学中培养和拓展学生的发散思维能力,培养出新时期需要的开创性人才是至关重要的。为此,教师在物理教学中应十分重视学生发散思维的培养。按新课标的要求,根据教材的内容要精心设计一些培养发散思维的习题发给学生,进行发散思维的训练,从而使学生能灵活地掌握各知识点,进而达到知识迁移和巧解巧算的目的。可以从如下几方面入手:
一、可训练一题多解,以达到广开思路。
一题多解,广开思路。引导学生用多个物理规律去处理同一物理问题。这样做,可以让学生把脑海中储存的大量信息充分调动起来,在探求问题的解题过程中,使思维极大地得到发散,准确地把问题解答出来,也落实了新课标核心之一,培养学生探究学习的能力。
[例1] 总质量为M的列车,沿水平直轨道匀速前进,其质量为m的末节拖车,于中途脱节,当司机发觉时,车已驶过路程L,于是立即关闭汽门,撒去牵引力。设阻力与车重成正比,机车的牵引力恒定不变,求两部分列车完全停止后它们之间的距离。
解析:对于此题可用牛顿第二定律和运动学公式解答,但太繁;也可用动能定理和运动学公式解答,也较繁;如果用能的观点来分析就很简单,事实上,如果末节拖车脱节时,司机立即撒去牵引力,则列车的两部分完全停止时,它们的距离为零,显然,列车在行驶L路程的过程, 牵引力做的功,可认为完全消耗在列车前部分多走S的距离克服阻力做的功上,考虑到列车开始做匀速运动,F牵=KMg,则有KMgL=K (M-m)g•s,=ML /(Mm)。
这样,通过一题多解训练,使学生既能掌握新的知识,又能掌握快捷的解题方法,达到发散思维的培养。
二、可训练一题多问,做到引发连带,达到提高能力。
一题多问主要有:一题多问型,一带几连带性题组等形式,这是拓宽思路的先导,也是引水入田的渠道。使设问逐渐加深,引导思维逐渐深化,可有效地培养学生思维的深刻性和连带性。
[ 例2 ] 如图1所示,质量为m的物体(可视为质点),以水平初V。滑上原来静上睚水平光滑轨道上的质量为M的小车上,物体与小车上表面间的摩擦系数为u,小车足够长,求:⑴物体和小车的最终速度;⑵物体从滑上小车到相对于小车静止所经历的时间;⑶从滑上小车到相对于小车静止的这段时间里,小车和物体通过的距离各是多少?⑷物体相对于小车滑行的距离是多少?⑸整个过程中产生了多少热量?
解析:5个问题的难度依次加大,从基本规律到综合解题,能力要求越来越高。
答案:⑴ V =mv。 /(m+M)
⑵ t=Mv。 / μ (m+M)g
⑶ S车=Mmv。2/2μ(m+M)2g,
S物=Mv。2(2m+M)/3μ (m+M)2g
⑷ L=Mv。2/2μ (m+M)g
⑸ Q=mMv。2/2μ(m+M)
通过一题多问的解题训练,拓展了思路,提高了能力,巩固了知识,也达到了发散思维的培养。
三、可加强反向思维训练,培养学生逆向思维的能力,以达到提高物理水平。
利用特殊的反向思考题型,培养学生对物理问题的逆向思维能力。逆向思维属于辩证思维,是一种重要的科学思维,它的一个重要形式就是由目标至条件的反向思考。
[例3] 一束会聚光线经凸透镜会聚于主光轴上的S点,S到光心的距离为6cm,取走凸透镜后,光线则会聚于主光轴上的S′点,S′和S间距离为9cm,如图所示,求cm凸透镜的焦距。
解析:此题利用了逆向思维,把S看成物,而S′为物S的虚像,因而有物距u=6cm,像距v=-15cm,由l/f=l/u+l/v解得f=10cm。
这样有利于培养学生的逆向思维能力,提高学生物理水平。
四、可训练一题多答,有利拓展思维,以达到巩固知识。
一题多答主要有:一是对同一问题有不同的表达方式;二是由于条件的不定性, 使同一问题有不同的答案。解决这类问题时,要善于抓住问题的本质,并从本质出发,去思考表达或解决这一问题的不同方法,这种以知识点为中心的一题多答,既培养了学生发散思维能力,还有助于学生准确地全面地掌握知识。
[例4] 一列横波在某时刻的波形如图3中的实线所示,经2×10-2S后的波形如图3中的虚线所示,则该波的波速v和频率f可能是:
(A)v为5m/s (B)v为45m/s
(C)f为50Hz (D)f为37.5Hz
解析:此题由于速度方向的双重性和周期的重复性,因此,答案不是唯一的,本题的答案是(A、B、D)。
这种训练,拓展了学生思维,培养了学生的审题能力,培养了学生自主学习的习惯,巩固了学过的知识。
五、可训练一图多题,有利掌握规律,以达到提高综合水平。
所谓“一图多题”:一般是在一个不变的电路图的基础上,变换不同的书知条件,使这成为一道道难度逐步增加的习题,让学生运用不同的方法,从不同的角度,不同的深度上掌握某一类电学规律。
[例5]如图4所示电路,定值电阻R=30欧,滑动变阻器的滑片P在中点时,电压表的示数为3伏,滑片P在b点时,电压表的示数为4.5伏,求电源电压。
分析:此题由串联电路的特点列出下列方程组:
= ……①
= ……②
这道题很容易解出来。
变换1:若R=30欧,P由c处称到b端时,电压表的示数增大2伏,变阻器前后两次电压比为2∶3,求电源电压。
变换 2:若滑片P处于c处,ac部分的电阻值是总阻值的三分之一,电压表的示数是6伏,R的电功率是12瓦;当滑片P在b端时,电压表的示数是9伏,求R的阻值。
变换3:电源电压一定,电阻R=5欧,当滑动变阻器的滑片由某一位置移到另一位置时,电压表的示数由4伏变到8伏,R的电功率在滑片移动前后之比是25∶1。求⑴电源电压;⑵滑片在两个位置时,滑动变阻器使用的阻值分别是多少?
分析:第一种变换的已知量变为隐含的条件出现,后两种变换的难度增加,尤其是变换3,但是,只要认真审题,仔细分析,在功率的比值入手,根据相同的思路列主旗号 便可得到结果,从而使学生在不同角度不同深率上掌握了某一类电学规律。
通过上述方法进行发散思维的训练,解题速度、解题技巧、解题的准确性和思维水平都会很大的提高,从而实现由知识向能力的升华。
综上所述,在物理的习题教学中,重视学生的发散思维的培养,是有助于提高学生掌握基础知识,有助于提高创新思维,有助于提高物理水平。
(作者单位:广东省五华县水寨中学)