关于高中生学习物理思维的思考

张星

【摘 要】学生不易理解物理知识，在解决物理问题时，也往往没有思路，物理老师应该仔细教授知识点，同时帮助学生建立起物理思维、构建物理模型。这样，学生依据清晰的解题方法，顺藤摸瓜，就能解决物理问题。此文，主要谈谈关于高中生如何建立并运用物理思维的思考。

【关键词】高中物理 物理思维 物理教学 物理模型

中图分类号：G4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2017.21.003

高中物理知识概念化、抽象化，对于高中学生来说，难度稍大。高中物理课本主要包含四个部分：力学、电学，光学以及热学，每个部分既各成体系，又相互包含。贯穿整个高中物理知识的主线，就是物理思维和物理模型，只要学生在教师的协助下找到这条主线，他们学习起高中物理来，就会事半功倍。物理教师应该思考的是：如何高效地培养学生的物理思维，让学生学以致用。

一、高中物理中主要的物理思维

高中阶段正是建立学生抽象逻辑思维的好时机。在学习初期，通过生动形象的实验教学，加上物理老师的耐心讲解，学生很容易就形成了清晰的思路，学生有了成就感，学习的积极性也会大大增加，教师也会得到更全面的教学反馈，以便改善教学。守恒思想，是高中物理最重要的思维。例如，力学部分的机械能守恒定律、动量守恒定律、质量守恒定律，电学部分的电荷守恒定律，以及适用于整个物理范围的能量守恒定律、热量守恒定律。有的守恒定律是推论，有的守恒是可以在高中的实验室中得到验证的，物理教师可以通过理论讲解、实验操作的方式来教学。

以实验验证机械能守恒定律为例，说明教师培养学生物理思维的方法。该实验的原理是，忽略空气阻力做功，仅重力做功，自由下落的物体的机械能守恒，其重力势能减少，转化为增加的动能。实验时，让质量为m的物体自由下落，利用打点计时器测出其不同时刻的下落高度h和瞬时速度v，重力势能变化量为△Ep=mgh，动能变化量为△Ek=1/2mv2，比较多组数据，若在误差允许的范围内两者相等，即可验证机械能守恒定律。实验结果证实，机械能守恒，其总量保持不变，仅重力做功时，重力势能和动能相互转化。教师在课堂上讲解此知识点，并带领学生进行实验，这样的学习过程生动有趣，利于学生理解机械能守恒的概念。经过亲身实验，学生逐渐建立起守恒的物理思想。

除了守恒的物理思维，几何图像思维也是高中物理中的常用思维，此种思维常见于力学分析和带电粒子在磁场中运动的问题。在此类问题中，主要运用画图的方法，学生要善于从题目信息中找出几何关系，结合数学公式，并辅之以逻辑推理解答问题。

二、运用物理思维解决物理问题

建立起物理思维，物理问题就会变得更加清晰易懂，学生运用物理思维独立解决物理题后，他们会形成自信心，这对于进一步的物理学习非常有利。在物理题中，最常用到的物理思维是能量守恒定律和机械能守恒定律，结合这两个物理思维，大部分物理题目都能轻易得到解答。以一道圆周运动的物理题为例：将一条长为l的绳固定于一点，绳的下端系上一个质量为m的小球，将小球拉至水平方向使其自由下落，同时，有一图钉，可使小球绕其做圆周运动，圆周运动的过程中能量守恒。要解决此问题，首先要找到研究对象，分析此题，小球做圆周运动的同时机械能守恒，学生可以选取零界点，结合机械能守恒定律和圆周运动学公式解决此题。学生常常忽视临界思维和机械能守恒思想，经过多次练习，学生才能将这两种思维灵活运用，这说明，要建立起一种思维需要多次重复，但是也要拓宽眼界，思考多种解决问题的思维方式，避免形成思维定式。

高中的物理思维还有很多，学生可以用数学中的估算方法来解决物理问题，极限思维也能解决一些问题，依靠对称性的思维，学生往往能很快找到解题的突破口。另外，还有一些物理题通过顺向思维来思考，步骤繁琐，学生容易百思不得其解，这时教师可以引导学生学会逆向思维，将物理问题的初始状态看作末状态，反向分析物理问题，往往能巧妙地解决复杂的问题。在此提到的物理思维并不是全部，具体的物理思维还有很多，这需要学生在学习的过程中不断积累，将物理思维融贯于做题的过程。教师可以运用不同的物理思维进行教学，在具体的问题中，向学生示范正确的思维方式，平时，教师也要鼓励学生积极发现物理问题，学会用物理思维思考问题。

三、引导学生依据物理思维构建物理模型

学习每一门学科，都要先掌握其学科思维，除了物理思维方式，物理学科还有一个重要的特点，那就是有大量的物理模型。如果学生不会总结物理模型的话，在题海中往往会摸不着头脑，导致物理考试成绩不佳，自信心受挫，最终学习效果也达不到预期目标。教师要善于引导学生活用物理思维，将学生平时学习做题的经验总结为物理模型，事实上，学生在掌握了物理模型后，能以不变应万变。新课改之后，高考的物理试题适当做了些创新，但万变不离其宗，题目考查的内核不变，依然是考查学生的物理思维，和掌握的物理模型。至于物理考试中更高的考查要求，是用来甄别小部分物理尖子生，达到高考区分不同程度学生，进行选拔的目的。对于这一小部分物理尖子生，可以训练他们参加物理竞赛，学习一些特殊的解题思维。这对于高中阶段，面对大部分普通学生的教学而言，借鉴意义不大。

高中的物理内容，大概有以下模型及其解题方法：运用整体、隔离的方法分析研究对象，解决连接体模型；明确物体重心和运动加速度，解决超重和失重模型：找对临界点，解决斜面模型、轻绳、轻杆模型、竖直平面圆周运动模型等等。物理老师应该给学生点出物理模型，向学生讲解模型特点及解决办法，同时设计大量專项练习题。在这个完整的教学过程，学生可以巩固所学物理知识和物理思维，在头脑中建立起物理模型，形成解决物理问题的清晰思路，遇见创新的题目，稍加思考后，也能辨别出其中的考察点。大多数学生在进行了这样的物理训练后，都能达到不错的物理素养水平，解决起物理问题来也会更加得心应手。

对于高中生学习物理而言，建立物理思维的重要性不言而喻。但是，建立物理思维不是一朝一夕就能完成的，思维的形成需要一个长期的过程，需要教师正确的引导，和学生不断地练习。教师要合理地设置教学计划，在有限的教学时间内，帮助学生尽快学会物理学科的思考方式。这对于教师和学生来说，都是不小的挑战，教师要和学生一起，努力完成学习任务，发现学习乐趣。endprint