精心设计“陷阱” 培养科学思维

2021-03-31潮州市瓷都中学廖永彬

师道(教研) 2021年3期

文/潮州市瓷都中学廖永彬

中学阶段学生的逻辑思维和观察能力，综合分析能力，抽象思维虽然在逐步形成和增强，但在学习中运用得比较多的还是直觉思维，容易被表面现象所迷惑，常无法做到透过现象看本质。在解题时往往会产生错漏，影响正确率，影响学习成绩，长此以往，必将伤害他们学习物理的积极性，严重时会导致他们产生厌学情绪，对物理科“敬而远之”。如果教师在平时的教学中合理设置“陷阱”，让学生“吃一垫，长一智”，就能较好地克服这种缺陷，也不失为一种培养学生科学思维的好方法。

一、利用学生某些思维定势设计“陷阱”

某些同学学习物理时，由于受到生活中一些片面的或不正确观点影响，会产生思维定势，想当然地解题，造成失误。

【例】已知质量为m 的物体原来静止在直角生标系原点处，从某时刻起受到一个复变力F 的作用：第 1s 内 F 沿 X 轴正方向，第 2s 内F 方向改为沿X 轴负方向、大小不变，第 3s 内 F 方向又改回沿 X 轴正方向、大小不变，以后每隔1s 力F 大小不变而方向改变一次。问：2Os 后物体位于 __________。

A.原点处

B.X 正半轴处

C.X 负半轴处

D.以上都有可能

一些学生会马上回答：选A。

这说明亚里士多德的“力是使小木块运动的原因”这一错误观点，至今在某些学生的思维中还没有彻底消除。他们会认为第1s 内小木块受力F 沿X 轴正方向，向X 正半轴方向做匀加速直线运动，第2s 内由于力的方向改变了，小木块会马上随力的改变运动方向，向X 轴负方向运动，并且产生与第1s 内大小相等、方向相反的位移，故第2s 末时，小木块总位移为零，回到原点。以后只要是偶数秒的时间，位移就为零，所以20s 后小木块会在原点处。他们未能理解，虽然力方向改变了，但它只是改变小木块的运动状态即加速度而不是速度，由于小木块的惯性，在偶数秒的时间里，小木块只是改变了加速度的方向，向X 轴正向上做匀减速直线运动，而位移依然向X 轴正向。因此小木块一直向X 轴正方向运动，正确选项应选为B. 此类题对学生有较强的欺骗性，对学生科学思维的培养效果明显，值得关注。

二、利用学生机械式记忆公式设计“陷阱”

有些学生对公式死记硬背，没有理解公式的适用条件和真正含义，解题时生搬硬套，造成严重后果。教学中教师可以设计“陷阱”让他们“痛”一下。

【例】如下图所示，有一理想变压器，原副线圈匝数比为4：1，有一足够长的平行金属导轨与原线圈相连，导轨间距0.4m，且置于方向垂直纸面向里，大小为B＝0.2T 的匀强磁场中，有一金属棒沿导轨向左以v=1m/s 作匀速直线运动，且棒与导轨始终有良好接触，且两者的电阻均可忽略不计。问在此过程中伏特表的读数为多大。

本题实际上考查的是：“变压器是利用电磁感应原理工作的”，它只能改变交流电，不能改变直流电。许多学生乱套公式而落入“陷阱”：他们直接用公式 u1：u2＝n1：n2，而 u1＝e1＝Blv，得出伏特表读数为u2=这明显是一个错误的结论。教学中，我提醒学生，不少物理公式是有前提条件的，不能照搬照套，由于导线匀速切割磁感线，线圈n1上产生了直流电，线圈n2中虽然有磁场但磁通量不变，故n2中不会产生感应电动势，伏特表中没有读数。接着我再问他们：如果其他条件不变，左边换成从右往左磁感应强度逐渐增强的磁场（比如在导轨左端放置一根通电直导线），表换成电阻R，那么R 中有没有电流通过呢？由于刚吃过亏，他们变得小心了。经过仔细思考后，都能得出正确结论：由于磁场变化了，导体切割时能在n1中产生变化的电流，n2中会产生感应电流，故R 中有电流通过。看到同学们兴奋的表情，我为能设计出这个“陷阱”而高兴。