物理抽象思维可视化的四种方法

王维生

《义务教育物理课程标准》中指出：“义务教育物理课程旨在提高学生的科学素养，让学生学习终身发展必需的物理基础知识和方法，养成良好的思维习惯。”在初中物理的实际教学中，让抽象思维具体化、逻辑思维显现化、形象思维直观化，能大大地提高教学效果。笔者结合自身的教学实践，谈谈自己的一些粗浅的做法。

解决实际问题中，教师将抽象思维可视化，可以使学生“提高分析问题和解决问题的能力”。常用的方法有极限法、比例法、求同法、求差法等。

极限法。在教学“直线运动”时，在“研究气泡的运动规律”的实验中，对如何使气泡上升的速度变慢便于计时，学生经过讨论，采用“极限法”分析得出：如果玻璃管与水平面的夹角为零度时，那么气泡上升速度为零。所以，减小玻璃管与水平面的夹角，便可达到目的。

比例法。有些物理题，按一般思路去解答，往往比较繁琐，如能恰当运用“数学”这个工具，巧妙地利用“比例法”，则会出奇效，不但提高解题速度，而且增强创新意识。

【例题1】甲、乙两同学多次进行百米赛跑，每次甲总比乙提前10m到达终点。现让甲远离起点10m，乙仍在起点跑，则（ ）。

A.甲先到达终点

B.乙先到达终点

C.两人同时到达终点

D.无法确定

分析：甲、乙均为匀速运动，在相同的时间内，甲、乙走的路程应成正比例。

解答：因为S甲/S乙=S′甲/S′乙，所以100/（100-10）=（100+10）/S′乙，解得S′乙=99（m），故选A。

求同法。有些物理题具有两个物理过程，每个物理过程都有3种不同的物理量。在两个物理过程的6个物理量（只有3种）中，往往有两个同种物理量相等。可以先利用其中的某个物理过程，求出这个相等的物理量，再将它代入另一个物理过程求出题目中的问题，便是解决这类问题的常规思路，我们不妨取名叫“求同法”。

【例题2】一节运油车装20m3的油，从车中取出20ml油，称得它的质量为16.4g，求这节运油车所装油质量是多少？

分析：样品油的质量m1、密度ρ1、体积v1和一节油车所装油的质量m2、密度ρ2、体积v2这6个物理量中，密度是相等的。通过样品油求出密度便是解题的关键。

解答： ρ=m1/v1=16.4g/20cm3=8.2g/cm3=8.2×103kg/m3，m2=ρv2=8.2×103kg/m3×20m3=16.4×103kg=16.4t。答：这节运油车所装油质量是16.4t。

求差法。有些物理题，三种不同的物理量中有一种物理量在两个不同的状态中保持不变，而另两种物理量发生变化，可采用“求差法”解答。

【例题3】如图所示，小明同学用“伏安法”测电阻的过程中，误将电压表并联在滑动变阻器的两端。滑动变阻器的滑片在某两点间移动时，电流表示数的范围为0.3A到0.4A之间，电压表的示数为2V到3V之间，且电源电压恒定不变。求电源电压和待测电阻各为多少？

分析：滑动变阻器的滑片移动前后处在两个不同的位置上，在这个移动的过程中，待测电阻R1保持恒定不变。由欧姆定律可知：

U10=I10R1……①

U11=I11R1……②

用②式-①式可得：U11-U10= （I11-I10）R1，即R1=（U11-U10）/（I11-I10）=ΔU1/ΔI1，又因电源电压U电恒定不变，U1+U2=U电，则|ΔU1|=|ΔU2|，故R1=ΔU2/ΔI1。

解答：R1=ΔU1/ΔI1=ΔU2/ΔI1=（3V-2V）/（0.4A-0.3A）=10Ω，U10=I10R1=0.4A×10Ω=4V，U电=U10+U20=4V+2V=6V。

答：电源电压为6V，待测电阻为10Ω。■

（作者单位：江苏省泰州市姜堰区第四中学）

注：本文为江苏省教育科学“十二五”规划2013年度立项课题“思维可视化技术在初中学科教学中的应用研究”的成果之一。

《义务教育物理课程标准》中指出：“义务教育物理课程旨在提高学生的科学素养，让学生学习终身发展必需的物理基础知识和方法，养成良好的思维习惯。”在初中物理的实际教学中，让抽象思维具体化、逻辑思维显现化、形象思维直观化，能大大地提高教学效果。笔者结合自身的教学实践，谈谈自己的一些粗浅的做法。

解决实际问题中，教师将抽象思维可视化，可以使学生“提高分析问题和解决问题的能力”。常用的方法有极限法、比例法、求同法、求差法等。

极限法。在教学“直线运动”时，在“研究气泡的运动规律”的实验中，对如何使气泡上升的速度变慢便于计时，学生经过讨论，采用“极限法”分析得出：如果玻璃管与水平面的夹角为零度时，那么气泡上升速度为零。所以，减小玻璃管与水平面的夹角，便可达到目的。

比例法。有些物理题，按一般思路去解答，往往比较繁琐，如能恰当运用“数学”这个工具，巧妙地利用“比例法”，则会出奇效，不但提高解题速度，而且增强创新意识。

【例题1】甲、乙两同学多次进行百米赛跑，每次甲总比乙提前10m到达终点。现让甲远离起点10m，乙仍在起点跑，则（ ）。

A.甲先到达终点

B.乙先到达终点

C.两人同时到达终点

D.无法确定

分析：甲、乙均为匀速运动，在相同的时间内，甲、乙走的路程应成正比例。

解答：因为S甲/S乙=S′甲/S′乙，所以100/（100-10）=（100+10）/S′乙，解得S′乙=99（m），故选A。

求同法。有些物理题具有两个物理过程，每个物理过程都有3种不同的物理量。在两个物理过程的6个物理量（只有3种）中，往往有两个同种物理量相等。可以先利用其中的某个物理过程，求出这个相等的物理量，再将它代入另一个物理过程求出题目中的问题，便是解决这类问题的常规思路，我们不妨取名叫“求同法”。

【例题2】一节运油车装20m3的油，从车中取出20ml油，称得它的质量为16.4g，求这节运油车所装油质量是多少？

分析：样品油的质量m1、密度ρ1、体积v1和一节油车所装油的质量m2、密度ρ2、体积v2这6个物理量中，密度是相等的。通过样品油求出密度便是解题的关键。

解答： ρ=m1/v1=16.4g/20cm3=8.2g/cm3=8.2×103kg/m3，m2=ρv2=8.2×103kg/m3×20m3=16.4×103kg=16.4t。答：这节运油车所装油质量是16.4t。

求差法。有些物理题，三种不同的物理量中有一种物理量在两个不同的状态中保持不变，而另两种物理量发生变化，可采用“求差法”解答。

【例题3】如图所示，小明同学用“伏安法”测电阻的过程中，误将电压表并联在滑动变阻器的两端。滑动变阻器的滑片在某两点间移动时，电流表示数的范围为0.3A到0.4A之间，电压表的示数为2V到3V之间，且电源电压恒定不变。求电源电压和待测电阻各为多少？

分析：滑动变阻器的滑片移动前后处在两个不同的位置上，在这个移动的过程中，待测电阻R1保持恒定不变。由欧姆定律可知：

U10=I10R1……①

U11=I11R1……②

用②式-①式可得：U11-U10= （I11-I10）R1，即R1=（U11-U10）/（I11-I10）=ΔU1/ΔI1，又因电源电压U电恒定不变，U1+U2=U电，则|ΔU1|=|ΔU2|，故R1=ΔU2/ΔI1。

解答：R1=ΔU1/ΔI1=ΔU2/ΔI1=（3V-2V）/（0.4A-0.3A）=10Ω，U10=I10R1=0.4A×10Ω=4V，U电=U10+U20=4V+2V=6V。

答：电源电压为6V，待测电阻为10Ω。■

（作者单位：江苏省泰州市姜堰区第四中学）

注：本文为江苏省教育科学“十二五”规划2013年度立项课题“思维可视化技术在初中学科教学中的应用研究”的成果之一。

《义务教育物理课程标准》中指出：“义务教育物理课程旨在提高学生的科学素养，让学生学习终身发展必需的物理基础知识和方法，养成良好的思维习惯。”在初中物理的实际教学中，让抽象思维具体化、逻辑思维显现化、形象思维直观化，能大大地提高教学效果。笔者结合自身的教学实践，谈谈自己的一些粗浅的做法。

解决实际问题中，教师将抽象思维可视化，可以使学生“提高分析问题和解决问题的能力”。常用的方法有极限法、比例法、求同法、求差法等。

极限法。在教学“直线运动”时，在“研究气泡的运动规律”的实验中，对如何使气泡上升的速度变慢便于计时，学生经过讨论，采用“极限法”分析得出：如果玻璃管与水平面的夹角为零度时，那么气泡上升速度为零。所以，减小玻璃管与水平面的夹角，便可达到目的。

比例法。有些物理题，按一般思路去解答，往往比较繁琐，如能恰当运用“数学”这个工具，巧妙地利用“比例法”，则会出奇效，不但提高解题速度，而且增强创新意识。

【例题1】甲、乙两同学多次进行百米赛跑，每次甲总比乙提前10m到达终点。现让甲远离起点10m，乙仍在起点跑，则（ ）。

A.甲先到达终点

B.乙先到达终点

C.两人同时到达终点

D.无法确定

分析：甲、乙均为匀速运动，在相同的时间内，甲、乙走的路程应成正比例。

解答：因为S甲/S乙=S′甲/S′乙，所以100/（100-10）=（100+10）/S′乙，解得S′乙=99（m），故选A。

求同法。有些物理题具有两个物理过程，每个物理过程都有3种不同的物理量。在两个物理过程的6个物理量（只有3种）中，往往有两个同种物理量相等。可以先利用其中的某个物理过程，求出这个相等的物理量，再将它代入另一个物理过程求出题目中的问题，便是解决这类问题的常规思路，我们不妨取名叫“求同法”。

【例题2】一节运油车装20m3的油，从车中取出20ml油，称得它的质量为16.4g，求这节运油车所装油质量是多少？

分析：样品油的质量m1、密度ρ1、体积v1和一节油车所装油的质量m2、密度ρ2、体积v2这6个物理量中，密度是相等的。通过样品油求出密度便是解题的关键。

解答： ρ=m1/v1=16.4g/20cm3=8.2g/cm3=8.2×103kg/m3，m2=ρv2=8.2×103kg/m3×20m3=16.4×103kg=16.4t。答：这节运油车所装油质量是16.4t。

求差法。有些物理题，三种不同的物理量中有一种物理量在两个不同的状态中保持不变，而另两种物理量发生变化，可采用“求差法”解答。

【例题3】如图所示，小明同学用“伏安法”测电阻的过程中，误将电压表并联在滑动变阻器的两端。滑动变阻器的滑片在某两点间移动时，电流表示数的范围为0.3A到0.4A之间，电压表的示数为2V到3V之间，且电源电压恒定不变。求电源电压和待测电阻各为多少？

分析：滑动变阻器的滑片移动前后处在两个不同的位置上，在这个移动的过程中，待测电阻R1保持恒定不变。由欧姆定律可知：

U10=I10R1……①

U11=I11R1……②

用②式-①式可得：U11-U10= （I11-I10）R1，即R1=（U11-U10）/（I11-I10）=ΔU1/ΔI1，又因电源电压U电恒定不变，U1+U2=U电，则|ΔU1|=|ΔU2|，故R1=ΔU2/ΔI1。

解答：R1=ΔU1/ΔI1=ΔU2/ΔI1=（3V-2V）/（0.4A-0.3A）=10Ω，U10=I10R1=0.4A×10Ω=4V，U电=U10+U20=4V+2V=6V。

答：电源电压为6V，待测电阻为10Ω。■

（作者单位：江苏省泰州市姜堰区第四中学）

注：本文为江苏省教育科学“十二五”规划2013年度立项课题“思维可视化技术在初中学科教学中的应用研究”的成果之一。