物理教学中重视对学生发散思维的培养程先美.docx

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物理教学中重视对学生发散思维的培养程先美

物理教学中重视对学生发散思维的培养

摘要：

说明了发散思维在物理教学中的重要性；并就物理教学中如何培养学生的发散思维能力提出了一些可行性措施。

关键词：

发散思维“辐射式”发散“汇集式”发散

设计性实验

思维根据思维过程中的指向不同及答案的多寡不同划分为集中思维和发散思维。

发散思维也称求异思维，是指人们解决问题的思维朝各种可能的方向扩散，使思考者不拘泥于一个途径，一种方法，而是从各种可能设想出发，求得多种合符条件的答案。

如学生解答物理问题时，进行一题多解的试探及演绎推理的方式就是发散思维。

其思考问题的特点不因循守旧，不墨守成规，不死守统一的模式；无一定范围和方向，是开放式的，有标新立异的特点，求异创新是其主要功能。

学生要成为具有新时代创造精神的开拓型人才，必须要有良好的发散思维，因此教师在教学过程中注意对学生发散思维能力的培养是很重要的。

特别是物理科学习中尤为如此，因为绝大多数的技术革新、发明创造都源于物理学知识。

科学家们正是由于具有很强的发散思维能力，他们才会不断地发生联想，提出假设，利用假设，从而建立起相关理论，发现自然规律，服务于社会。

如果没有发散思维就没有科学的假设，没有科学的假设，麦克斯韦就建立不起电磁场理论，安培提不出磁现象的电本质，牛顿也就没有运动学的三大定律和万有引力定律的发现……那么物理教师如何在教学中培养学生的发散思维能力呢？

笔者认为可以从如下几条途径进行。

一、利用概念，规律的教学培养学生从多层次、多方位、多途径分析问题的发散思维

从多层次、多方位、多途径揭示物理概念、规律，使学生全面地理解其本质属性。

例如，对“密度”这一概念的理解，从如下几方面分析：

1、密度所反映的性质。

①不同体积相同物质密度相同；②相同体积不同物质密度不同；③密度是物质本身的性质。

2、从密度的公式看。

（ρ＝

）①密度不与m成正比，也不与V成反比。

②物体的质量与体积成正比。

3、密度的应用。

①用密度判别物质。

②对质量大难以测质量的物体，可测出体积，m＝ρV间接测出质量。

③对形状不规则而难以测出体积的物体，可测出质量，用V＝

间接测出体积。

从上述几方面集中反映了密度这一物理概念的基本属性。

对“牛顿第一定律”的理解。

一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。

可分层次理解：

1、物体不受外力时的运动状态是匀速直线运动或静止（所以说，力不是物体运动的原因）；2、一切的物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，这种性质叫惯性（所以说，一切物体都具有惯性。

牛顿第一定律也叫惯性定律）；3、外力的作用是改变物体的运动状态（所以说，力是改变物体运动状态的原因）。

在研究透镜成像时，可以从实验、公式、作图三种途径来分析透镜的成像规律；理想气体的三大实验定律，也可以从实验、公式、图像来阐述。

二、利用习题可以培养学生灵活多变、触类旁通、举一反三思考问题的发散思维

1、“一题多变”、“一题多问”的“辐射式”发散

例1：

“如图1，在倾解为θ的斜面M上，有一质量为m的物块，若物块与斜面间摩擦系料μ≥tgθ，求物块所受支持力与摩擦力？

”

解后，对此题作如下变换：

图1

①若物体m与斜面M间μ≥tgθ，则当斜面静止于水平面上时，地面对斜面摩擦力怎样？

②若物体m与斜面M之间o＜μ＜tgθ，则当斜面静止于水平面上时，地面对斜面的摩擦力怎样？

③若物块与斜面M间μ＝o，则当斜面静止于水平面时，地面对斜面的摩擦力怎样？

④若地面光滑且物块m与斜面M间μ＝o，为使m相对于斜面静止则需对斜面施加的水平力如何？

⑤若地面光滑且物块m与斜面M间o＜μ＜tgθ，为使m相对于斜面静止则需对斜面施加水平作用力如何？

⑥若地面光滑且物块m与斜面M间μ≥tgθ，为使m相对于斜面静止则对斜面M施加水平力的范围如何？

⑦若地面光滑且物块与斜面体间μ＝o，则当物块从高为h的斜面顶点自由滑到末端时，m与M的的速度怎样？

⑧若地面光滑且物块与斜面体间μ＝o，则当物体从高为h的斜面顶点自由滑到末端时，m与斜面体M的位移怎样？

这样学生既学活了知识又开阔了眼界。

例2：

“有一把电茶壶，标牌上写有：

额定电压220V，额定功率1KW，容量2L。

从这些数据你可以作哪几方面的思考，得出哪些结论？

”由一已知条件得出众多求解结果。

此题可引导学生从下面几方面思考：

①计算电热丝的电阻。

②在常温20℃下烧开一壶水需的时间t。

③烧开一壶水的耗电。

④每烧一壶水需多少钱。

⑤若无人照看则经多少时间将烧干而致使茶壶损坏等。

2、“一题多解”的“汇集式”发散。

对同一习题，灵活应用不同公式、定律，进行多方位思维，以求得同一结果。

例3、在光滑水平面上有一静止的物体，现以水平恒力甲推这一物体，作用一段时间后，换成相反方向的水平恒力乙推这物体，当恒力乙作用时间与恒力甲作用时间相同时，物体恰好回到原处，此时物体的动能为32焦，则整个过程中，恒力甲做的功等于焦，恒力乙做的功等于焦。

物理过程分析：

静止的物体受到恒力F甲，设其方向水平向右。

物体必做匀加速直线运动，设加速度为a1，经时间t，末速度为μ＝a1t，通过S1，达到B点，之后去掉F甲，反向作用恒力F乙，以加速度a2做匀减速直线运动，先要减速为零，即再前进S2到达C点，这时正向位移达到最大。

反向加速，经时间t回到出发点，总位移为0，动能达到32焦，其过程如图2。

几种解法：

图2

解法1：

运用动量定理和动能定理求解，根据动量定理，当F甲作用时。

F甲·t＝mv1则v1＝

对全过程（F甲－F乙）·t＝mv2

则v2＝

又根据动能定理，F甲做功

W甲＝

①

W乙＋

＝

②

又

＝

③

由①、②、③式可得

W乙＝3W甲，代入前式W乙＋W甲＝32焦，可得W甲＝8焦，W乙＝24焦。

解法2：

图象法

设F乙作用时间tO后速度减为o，画出其v－t图象如图3

∵a1t＝a2to①

又由图象中横轴上下三角形

“面积相等”。

a1t（t+to）＝

（t－to）2②

解①、②式可得

＝3

而

＝

＝

＝

＝3

从而解得W乙＝24焦，W甲＝8焦

解法3：

用牛顿定律结合运动学解题

总位移为o，即

a1t2＋v1t－

a2t2＝o，其中v1＝a1t。

可得

＝3

据牛顿第二定律，

＝3，而

＝

＝3，亦可解得前述答案。

三、利用设计性实验培养学生独创性解决问题的发散思维

一般的学生实验是验证性实验，在学生实验的基础上可引导学生进行创造性的设计性实验。

设计性实验要求学生运用学过的测量仪器和实验方法，自行设计实验方案，按题给要求研究物理现象，探索物理规律或测定物理量的值。

这样能克服学生实验时机械的操作和思维。

需要指出的是，设计性实验仍需要以学生实验和演示实验为基础，要熟悉基本仪器的使用和基本的实验思想方法。

图4

例4：

试根据平抛运动原理设计“测量弹射器弹丸出射初速”的实验方案。

提供的实验器材为：

弹射器（含弹丸，见示意图4）；铁架台（带有夹具）；米尺。

弹射器

（1）画出实验示意图。

（2）在安装弹射器时应注意：

。

（3）实验中需要测量的量（并在示意图中用字母标出）：

。

（4）由于弹射器每次射出的弹丸初速不可能完全相等，在实验中应采取的方法是：

。

（5）计算公式：

。

解析：

（1）实验示意图如图5所示。

（2）应填：

弹射器必须保持水平。

图5

（3）应填：

弹丸下降高度y和水平射程x。

（4）应填：

在不改变高度y的条件下进行多次实验，测量水平射程x，得出平均水平射程x。

（5）应填：

vo＝

说明：

平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体动动，其实验思想方法与学生实验“研究平抛物体的运动”相似。

例5：

有一只电压表，量程已知，内阻为Rv，另有一电池（电动势未知，但不超过电压表的量程，内阻可忽略）。

请用这只电压表和电池，再用一个开关和一些连接用导线，设计测量某一高值电阻Rx的实验方法（已知Rx的值与Rv相差不大）。

（1）画出实验电路图

（2）简要写出测量步骤和需记录的数据，导出高值电阻Rx的计算式。

解析：

电压表的内阴Rv已知，且数据较大，待测电阻Rx阻值和Rv相差不大，而电池内阻可以忽略不计，从而可用串联分压的方法进行测量。

（1）实验电路图如图6所示

图6

（2）先测出图6，A中电压表和读数U1，即为电池的电动势E，再测出图6，B中电压表的读数U2，根据欧姆定律可得：

U1＝E＝U2＋

·Rx

从而Rx＝

·Rv

说明：

本例以闭合电路欧姆定律作为实验设计的依据，其中电池电动势E和电流强度I＝

的确定是问题的关键，其实验依据与学生实验“用电压表和电流表测电池的电动势和内电阻”相似。

学生有了较强的发散思维能力以后，一旦遇到难以解决的问题时，就千方百计地想办法从不同的路径处理问题，显示出自己的创造力，在学习中善于提出问题，善于思考问题，善于解决问题。

例6：

一物体在倾角为θ的光滑斜面上滑下，求在下滑过程中物体的加速度为多少？

学生解答得到a＝sinθ后，马上想到：

既然a只与斜面倾角θ有关，那么当θ＝Oo时，a＝o即物体水平放置，当然无加速度；当θ＝90°时，a＝g。

物体竖直下落。

反过来更加深入地理解a＝gsinθ。

例7：

试分析环形电流的磁感线。

有学生就这样思考：

把环形电流变为矩形电流，然后对矩形电流每边当作直线电流分析，当然这是可取的方法。

例8：

讨论平行直线电流之间的相互作用（如图7（a））。

甲乙FF′图7

甲乙

（a）（b）（c）

我们通常的办法是：

先将甲电流看成处于乙电流所产生的磁场中，判断出甲导线所受到的安培力的方向是指向乙如图7（b）；然后再将乙电流看成处于甲电流所产生的磁场中，判断出乙导线所受安培力的方向是指向甲电流，如7（c），从而说明同向平行电流之间相互吸引。

当即有同学认为只需说明甲电流处于乙电流的磁场中受到的安培力指向乙导线，然后根据牛顿第三定律，即可判断出它们是相互吸引的。

这同学的分析方法是正确的。

在教学过程中，我们常会发现有的同学处理问题的方法，优于教师和书本所用的方法，表现出思维方式的独创性，这正是学生发散思维的发挥。

教师应自觉地认识到，对学生正确意见的肯定和自己不足之处的承认，同样是一种极其重要的教学方法，这对培养学生独立思考能力是非常重要的。

注：

此论文曾获“云南省首届民族论文大赛”贰等奖，略作修改。

作者简介：

程先美，男，汉族，本科学历。

现为西盟一中物理高级教师。