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在物理习题教学中培养学生发散思维

2013-06-07 01:23

在物理习题教学中培养学生发散思维

　　发散思维是依据研究对象所提供的各种信息，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要趋势之一，是新时期现代化建设的需要。因此，在物理教学中培养和拓展学生的发做思维能力，培养出新时期需要的开创性人才是至关重要的。故此，我们在物理课教学中根据教材的内容，精心设计一些培养发散思维的习题，通过一题多变、一题多解、一题多问和一题多答等对学生进行发散思维的训练，从而灵活地掌握各知识点，进而达到知识迁移和巧解巧算之目的。下面结合实例谈一下我们的做法。
一、一题多变──变化发散
　　一题多变，主要包括题型变换、条件变换两种形式。例如：填空题与选择题的互换，已知与未知的互换等。具体做法就是让学生经过思考，把原题变成保持原知识点不变的题。通过一题多变，培养学生的变化发散思维。
　　　　　　　　　　　　　　　
　　［例1］如图1所示，紧靠着点光源S有一质点A，在其前方的竖直屏上有A的影P，现将A向着屏水平抛出，不计空气阻力，影P在屏上的运动情况是
　　（A）匀速直线运动
　　（B）初速度不为零的匀加速直线运动
　　（C）做初速度为零的匀加速直线运动
　　（D）做变加速直线运动
　　解析：原题为选择题，练习的知识点就是如何确定影的运动规律。答案为（A）。 （科教作文网http://zw.NSEaC.com编辑发布）
　　变换：如果把质点A放在光源S与屏水平距离的正中间，由静止自由释放质点A、则影的加速度为（　）答案为（2g）
二、一题多解──解法发散
　　一题多解，就是广开思路，用多个物理规律去处理同一物理问题，这样，脑海中储存的大量信息会充分调动起来，在探求问题的解法方案中，使思维极大地得到发散。
　　［例2］总质量为M的列车，沿水平直轨道匀速前进，其质量为m的未节拖车，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，撤去牵引力，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路程的过程中，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，s＝ML／（Mm）。
三、一题多问──阶梯发散
　　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。
　　　　　　　　　　　　　　　
　　［例3］如图2所示，质量为m的物体（可视为质点），以水平初速v0滑上原来静止在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：（1）物体和小车的最终速度；（2）物体从沿上小车到相对于小车静止所经历的时间；（3）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？（4）物体相对于小车滑行的距离是多少？（5）整个过程中产生了多少热量？

　　解析：本题一题多问，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：
　　　　　　　　　　　　　
四、一题多答──分析发散
　　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，既培养了学生的发散思维能力，还有助于学生准确全面地掌握知识。
　　［例4］一列横波在某时刻的波形如图3中的实线所示，经2×10－2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）。
五、反向思考──逆向发散
　　利用特殊题型，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5］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4所示，求凸透镜的焦距。
　　　　　　　　　　　　　　
　　解析：此题利用了逆向思维，把S看成Q而S′为物S的虚像，因而有物距u＝6cm，像v＝－15cm，由1／f＝1／u＋1／v解得f＝10cm。
六、设计新题──迁移发散
　　迁移发散就是利用已有知识解决新的问题。要解决新问题要从问题出发，联想与问题有关的所有知识，利用这些知识去分析问题，这样在迁移中发散，发散促进了迁移，从而优化了思维，提高了学生分析问题和解决问题的能力。
　　［例6］吊在室内天花板上的电扇所受重力为G，通电后电扇水平转动起来，杆对电扇的拉力大小为T，则
　　（A）T＝G（B）T＞G（C）T＜G（D）因转动方向不知T的大小无法判断
　　解析：本题把所学的作用力与反作用力的知识迁移到实际生活中，增强了理论联系实际的能力。答案：（C）
七、巧解巧算──创造发散
　　克服思维定势，不按常规思路解决问题的发散思维，如利用平均值、极限法、图象法、整体思维法等巧解巧算，培养创造发散。
　　[例7]如图5所示，电流表A1、A2、A3、A4内阻不同，电压表V1、V2、V3、V4完全相同，已知电压表V1的示数是7V，电流表A1的示数为10mA，A2的示数为6.5mA，则四个电压表示数之和为（）V。
　　解析：本题按常规解法解不出，因为未知条件多，需把U2、U3、U4看做一个未知量，由题意得，RV＝U1（I1－I2）①，I2＝U2／RV+I3②，I3＝UV／RV+U4／RV③，联解得，U2+U3+U4＝I2。RV＝13V，故U总＝20V。
　　通过上述方法进行的全方位的发散思维的训练，使学生的思维水平上升到一个新的台阶，解题速度、解题技巧、解题的准确性都有很大的提高，因此，实现了由知识向能力的升华。