巧用思维流程图梳理物理解题思路*——以第32届全国中学生物理竞赛预赛模拟试卷三第10题为例

张枫苑

(新疆生产建设兵团第二中学 新疆 乌鲁木齐 830002)

学生在步入高中生活之后，普遍反映高中的物理学科与初中的物理学科有很大的差别，学生认为高中物理的计算题综合性强，对思维要求高，常常无法找准切入点，很难梳理出完整思路．

思维流程图源于计算机语言中的流程图，即用简单的字母或文字符号表示的推理思路、步骤、因果联系最后得出结果的思维过程示意图．学生的推理思维能力还没有完全建立起来，在较复杂物理问题面前束手无策，而思维流程图采用“一因一果”的渐进式推理，适合学生思维特点，能够帮助学生逐步形成线性的物理思维方法，从而提高学习效率．本文旨在探究将思维流程图应用于高中物理解题中的效果，下面以一道竞赛题为例展开论述，供读者参考．

图1 例题图

标准答案：

以整个屋架为对象，列各外力对支点8的力矩平衡方程，有

又由整个屋架的受力平衡关系应有

所以

且N8的方向竖直向上．

假设将绞接点5，6，7，9这部分从整个屋架中隔离出来，则这部分受到杆15，杆47，杆36的作用力，这几个作用力均沿与杆15平行的方向，设其以一个力T表示，则这个力T也必与杆15方向平行．此外，这部分还受到杆25的作用，设其为T25，显然T25的方向应沿水平方向；这部分还受到支持力N9的作用．这样，这部分就等效为受T，T25和N93个力的作用而平衡．

则表示此三力的矢量构成一个封闭三角形，由前述此三力的方向关系可以确定，这一三角形只能是如图2所示的三角形，由此三角形可见

图2 标准答案隔离绞接点5，6，7，9受力分析的三角形

杆25对点5的作用力方向水平向左，可见杆25中的内力为张力．

又假设取绞接点8为研究对象，它受到支持力N8和杆82对它的作用力T82和杆81对它的作用力T81，由于此三力平衡，则N8与T82的合力必沿杆81的方向，可见应有

T82=N8=P

且T82的方向应水平向右，即杆82的内力为张力．

综合上述可得点2的受力如图3所示

图3 标准答案绞接点2受力分析图

由图知

得

最后以点4为研究对象，它受到与之相连的3根杆的3个力的作用．此三力应互相平衡．现以T42，T47，T43表示这3个力，由于T42的方向是确定的(杆42的内力为张力，则T42必沿由点4指向点2的方向)，而T47，T43又只能沿对应杆的方向，则此三力只可能取如图4所示的方向．

图4 标准答案绞接点4受力分析图

由点4在水平方向的受力平衡，应有

T42cos45°=T47cos45°

所以

T47=T42

由点4在竖直方向的平衡，应有

T43=T42sin45°+T47sin45°=P

即杆43中的内力为张力，大小为P．

思维流程图：

思维流程图如图5所示.

图5 例题思维流程图

解：对屋架整体受力分析得

(1)

对屋架以支点8力矩平衡∑M顺=∑M逆得

(2)

联立式(1)、(2)解得

将标准答案叙述方式和思维流程图解析方式进行对比分析，可发现思维流程图的方法更加契合学生在读完题目以后的思想活动．标准答案的叙述方式是书写者脑海中已经有了完整的思路以后，从思路落脚的第一步开始书写，比如标准答案在受力平衡与力矩平衡之后直接对铰接点5，6，7，9整体受力分析，这对学生理解的要求非常高，学生往往无法直接看出对5，6，7，9整体受力分析的原因．学生在读完题目思考过后更需要的是如何根据所要求的未知量以及题目已给的设定情境去一步一步分析和推理得出思路，在这一方面思维流程图更加适合学生的心理活动，更能满足学生的需求．根据思维流程图逐步分析结果如图6所示.

图6 例题思维流程实施图

评注：探究思维流程图对于高中物理解题中应用的初步结果显示出思维流程图对于学生具有一定的积极作用，可帮助学生根据严谨的因果推理一步一步梳理出思路，利用流程图线性展示的特点使得思路更加直观和具体，不再抽象，降低了题目对思维的要求和难度，提高了做题效率．

总而言之，物理解题不能仅凭经验解题，高中物理习题的题目相对初中更加复杂与综合，如果缺乏行之有效的解题思路和方法理论，很难保证学生每次遇到题目都有正确方法去应对．所以我们需要一套有目的性和计划性、系统性和可重复性的解题方法、解题思路．思维流程图作为一种由已知求未知，一步步按部就班的推导，不依靠巧妙特殊方法的推导思路方式，相对于目前总结的模型套路更具有普适性，尤其是当学生对于模型套路解题方法掌握不佳，或题目较为复杂摸不清套路时，思维流程图能让思路更加直观清晰．建议可在讲解题目和展示答案时配以思维流程图为辅助，让学生的“为什么要这样做？”“怎么想到要这样做？”等等疑问越来越少．