1、1习题教学与物理思维品质的训练(阜新市教师进修学院辽宁 阜新 123000) 物理思维是指人们在研究和解决物理问题以及学习物理知识的过程中逐步形成和发展的，并在这个过程中表现出来的、直接影响工作效率的个体智力特征，主要包括思维的深刻性、灵活性、批判性、独创性和2敏捷性五个方面.在习题教学中训练和提高学生的物理思维品质是提高学生物理学习成绩的关键所在. 高中物理教学中，习题教学的时间占有相当大的比例.充分利用好习题教学是训练和提高学生物理思维品质的重要途径.下面谈谈在习题教学中怎样训练学生的物理思维品质. 1 精练精讲习题，训练物理思维的深刻性 思维的深刻性也叫抽象逻辑性，反应思维的抽象程度和逻
2、辑水平，以及思维活动的广度、深度和难度.它表现在善于深入地，逻辑清晰地思考物理问题；善于把握物理事物的本质和规律，而不被表面的现象所迷惑；善于开展系统的、全面的物理思维活动；善于从整体上用联系的观点认识物理事物，掌握物理知识，严密地推理论证. 在习题教学中，教者要选择有质量的习题，让学生去精练.学生通过练习，会发现解决物理习题的问题，同时也会了解到来自学生好的解题方法.在这个基础上，教者有针对性地精讲习题，肯定学生好的解法，分析学生解题中出现的问题，找到问题的原因，进而及时解答，有时可让优秀的学生讲解，给学生确实有效的指导.坚持长期这样做，就会使学生的思维的深刻性得到训练. 例 1 如图 1，
3、在某个空间内有一个水平方向的匀强电场，电场强度E=103 V/m，又有一个与电场垂直的水平方向匀强磁场，磁感强度 B=10 T.现有一个质量 m=210-6 kg、带电量 q=210-6 C 的微粒，在这个电场和磁场叠加的空间作匀速直线运动.假如在这个微粒经过某条电场线时突然撤去磁场，那么，当它再次经过同一条电场线时，微粒在电场线方向上3移过了多大距离.(g 取 10 m/s2) 解析题中带电微粒在叠加场中作匀速直线运动，意味着微粒受到的重力、电场力和磁场力平衡.进一步的分析可知：洛伦兹力 f 与重力、电场力的合力 F 等值反向，微粒运动速度 v 与 f 垂直，如图 2.当撤去磁场后，带电微粒
4、作匀变速曲线运动，可将此曲线运动分解为水平方向和竖直方向两个匀变速直线运动来处理，如图 3. 由图 2 可知 tan=Eqmg=3,=60, 为重力 mg 与 F 的夹角, 又 f=(Eq2)+(mg)2,f=Bqv, 解之得 v=2 m/s. 由图 3 可知，微粒回到同一条电场线的时间 t=2vyg=2vsin60g=0.23 s， 则微粒在电场线方向移过距离 s=vxt+12?Eqmt2=vcos60?t+12?Eqmt2 =1.39 m. 本题涉及到知识点有电场强度、磁感应强度、电场力、洛伦兹力、位移、速度、加速度等；规律有力的平衡条件、牛顿第二定律、平行四边形定则等；方法有力的合成、运
5、动的合成与分解等；还要运用数学知识.其中关键有两点：(1)根据平衡条件结合各力特点画出三力关系；(2)将匀变速曲线运动分解.由此可见，学生完成它，不具有思维的深刻性是做不到的.教者一定要耐心地讲解，有效地指导，确实达到训练和提高学生的思维的深刻性的目的. 42 倡导一题多解，训练物理思维的灵活性 物理思维的灵活性是指物理思维活动的灵活程度，物理思维活动能够根据客观情况的变化而变化，能够从不同的角度、不同的方面去思考问题；善于应用不同的知识，用不同的方法，正确地解决问题；善于组合分析物理问题，伸缩性大；思维的结果具有多样性、灵活性和合理性. 在习题教学中，教者要提倡和引导学生一题多解，并且对解题
6、的结果进行分析，还要比较多种解法的优劣，会使学生的思维的灵活性得到训练和提高. 例 2 如图 4 所示木箱中有一倾角为 的斜面，斜面上放一质量为 m的物体.斜面与物体间动摩擦因数为 ，当木箱以加速度 a 水平向左运动时，斜面与物体相对静止.求斜面对物体的支持力 N 和摩擦力 f. 解法 1 对 m 作受力分析，沿水平、竖直分别取 x 轴和 y 轴，如图 5所示. 依牛顿第二定律有 Fx=Nsin-fcos=a(1) Fy=Ncos+fsin-mg=0(2) 由(1)、(2)可得 N=mgcos+masin, f=mgsin-macos. 解法 2 对 m 作受力分析，平行于斜面、垂直于斜面分别
7、取 x 轴和 y轴.如图 6 所示： 由牛顿第二定律可知： Fx=mgsin-f=macos(3) 5Fy=N-mgcos=masin(4) 由(3)、(4)可得 N=mgcos+masin, f=mgsin-macos. 由两种解法比较可知，合理巧妙选取坐标轴，可以减少矢量(特别是未知矢量)的分解，给解题带来极大方便.本题两未知矢量 N 、f 相互垂直，解法 1 中沿水平、竖直分别取 x 轴和 y 轴，最后要处理二元一次方程组；解法 2 中以 N、 f 所在直线取 x 轴和 y 轴，最后处理一元一次方程就得到了结果. 高中物理习题有许多题都可以用多种解法去解.引导学生从不同角度采用不同的方法
8、去解决它，会使学生解题思路拓宽，会将学到的知识复习和运用，从而达到提高学生的思维的灵活性的目的. 3 注重纠错类题，训练物理思维的批判性 思维的批判性是指思维中严格估计思维材料和检查思维过程，善于独立思考，不受暗示干扰，善于发现问题，提出质疑，进行争论，不断分析解决问题所依据的条件，反复检查已拟定的假设、计划和方案；善于客观地考虑正反方面的论据；善于明辨是非曲直，不人云亦云，盲从附和. 在习题教学中，教者选用纠错类的习题，进行分析，通过纠正习题的错解，首先会让学生有意识地去发现解题的错误所在，然后去纠正错误.要求学生在教者或学生讲解习题时，发现问题，大胆质疑.经常这样做，会使学生的思维的批判性
9、得到训练和提高. 例 3 如图 7 所示，一质量为 m 的物体系于长度分别为 L1、L2 的两根6细线上，L1 的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为 ，L2 水平拉直，物体处于平衡状态.现将 L2 线剪断，求剪断瞬时物体的加速度. (1)下面是某同学对该题的一种解法： 设 L1 线上拉力为 T1，L2 线上拉力为 T2，重力为 mg，物体在三力作用下保持平衡 T1cos=mg， T1sin=T2， T2=mgtan， 剪断线的瞬间，T2 突然消失，物体即在 T2 反方向获得加速度. 因为 mgtan=ma，所以加速度 a=gtan，方向在 T2 反方向.你认为这个结果正确吗?清对该解法作出评
10、价并说明理由. 解答错.因为 L2 被剪断的瞬间，L1 上的张力大小发生了变化.此瞬间 T2=mgcos， a=gsin. (2)若将图中的细线 L1 改为长度相同、质量不计的轻弹簧，其他条件不变，求解的步骤和结果与(1)完全相同，即 a =gtan，你认为这个结果正确吗?请说明理由. 解答对，因为 L2 被剪断的瞬间，弹簧 L1 的长度未及发生变化，T1大小和方向都不变. 4 选用特解类题，训练物理思维的独创性 思维的独创性即思维的创造性，它表现为善于独立思考，善于创造性地发现问题和解决问题.独创性品质有三个特点：一是独特性，即有自7己独特的思维方式；二是新颖性，即善于采用新的思维方法进行思
11、维.新颖性是思维独特性的最重要的标志；三是发散性，即善于在广阔的领域内思考问题. 在习题教学中，教者有意识地选用特殊解法的习题，分析它的解题思路，从而训练和提高学生的思维的独创性. 例 4 图 9 示为一个内、外半径分别为 R1 和 R2 的圆环状均匀带电平面，其单位面积带电量为 .取环面中心 O 为原点，以垂直于环面的轴线为 x 轴.设轴上任意点 P 到 O 点的距离为 x，P 点电场强度的大小为 E.下面给出 E 的四个表达式(式中 k 为静电力常量)，其中只有一个是合理的.你可能不会求解此处的场强 E，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的合理性做出判断.根据你的判断，E 的合理表
12、达式应为 A.E=2k(R1(x2+R21-R2(x2+R22)x B.E=2k(1(x2+R21-1(x2+R22)x C.E=2k(R1(x2+R21+R2(x2+R22)x D.E=2k(1(x2+R21+1(x2+R22)x 解析对于 A 项和 C 项而言，表达式 E 的单位与电场强度的单位不符，故 A 项和 C 项错误.当 x时 E0，而 D 项中 E4,故 D 项错误.所以正确选项只能为 B. 这类习题能让学生想各种常用规方法可去解，可是解不出来，必然逼向去找独特的方法，如排除法、赋值法、作图法、量纲法、等效法等，进而训练和提高了学生的思维的独创性. 5 限时定量解题，训练物理思维的敏捷性 8思维的敏捷性，是指思维过程的速度或迅速程度.有了思维的敏捷性，在处理问题和解决问题的过程中，能够适应紧急情况来积极思维，周密地考虑，正确地判断和迅速地做出结论.在习题教学中，教者要精心选用不同类型的习题，让学生在规定时间内来完成.这是训练学生的思维的敏捷性的一种好做法.这样做能够让学生珍惜时间，抛弃无限制的长时间完成习题的做法，提高学习效率. 综上所述，在习题教学中，教者选用习题要动脑思考，精心设计，让学生做的习题自己应首先下水.学生做完的习题要认真批改，做到心中有数，讲解习题时才会有的放矢，收到训练和提高学生思维品质的良好效果.
