物理解题过程中逆向思维的运用探微

摘 要：在初中物理的解题过程中，如果正向思维无法直接获得问题答案或者在习题分析过程中存在阻力，则可以尝试使用逆向思维完成题目要求.通过逆向思维学习物理，可以帮助学生寻找到无法直接观察的因，从而激发学生探索欲望，提升学习兴趣，提高学生的解题能力与课堂教学效率.

关键词：初中物理;逆向思维;课堂效率;解题能力

中图分类号：G632   文献标识码：A   文章编号：1008-0333（2022）05-0097-03

收稿日期：2021-11-15

作者简介：杨梅（1975.4-），女，江苏省南京人，本科，中学一级教师，从事中学物理教学研究.

初中物理是一门理论解析和实践探索课程，物理中有很多现象是人眼看不到但又事实客观存在的，解决这类问题时学生总会产生不能触及的虚无感，需要引入逆向思维进行问题分析.同时，学生在实际学习过程中，会混淆某些因果概念和互逆规律，单纯的逻辑讲述一般遵循由因索果的程序，学生无法真正理解知识.因此，本文提出逆向思维解题模式，并结合摩擦、光线传播、浮力、压强、电磁关系等物理知识展开具体探讨，由果溯因，帮助学生建立不同的思维模式.在应用逆向思维解题的过程中，还有利于培养学生的整体思维和逻辑思维，为学生全面掌握物理知识提供条件，进一步提升初中物理课堂的教学质量，并为培养学生良好的思维品质与物理素养奠定基础.

1 摩擦现象，能够相对解释

摩擦是生活中常见的现场，不管是男生还是女生，买鞋考虑质量时，鞋底和地面的摩擦是必须重点考虑的因素之一，特别是在北方的冬天，大家都希望有一双保温效果好同时与地面摩擦大的鞋，以方便雪后走路.所以，摩擦是事实存在的，并且广泛体现于现实生活中.摩擦全称为摩擦力，是力就存在方向，一般情况认为如果一个物体受到外力，同时物体在外力的作用下运动，默认外力方向和运动方向相同，摩擦力作为阻力，和运动方向相反.这种概括存在误区，无法真实解释摩擦现象和相对运动，以下例进行说明.

如图1所示，木块A置于木块B上方，木块B置于地面，假设地面光滑，用拉力F匀速缓慢拉动木块A，学生发现木块B也开始运动，运动方向和木块A同向;突然增大F值，木块A会直接越过木块B掉落在地面上.要求学生分析摩擦力的大小和方向.

我们来分析一下这道题目，题目中外力直接作用于木块A，直接分析A受力情况学生出现分析失误，此题应先从木块B着手，由B受力情况进行木块A的受力分析.学生已知力作用于木块A，木块B也移动，说明木块B受到了与运动方向相同的力，如下图1所示的f1，在f1的作用下匀速运动，而f1是A和B之间的摩擦力，意味着A也受到了摩擦力f2，f2= f1，方向与f1相反，都等于外力F;如果外力F值突然增大，A越过B掉落在地面，意味着此时F大于A和B之间的最大静摩擦力.此题在力的分析过程中采用了从被动到主动的逆向思维模式，更容易帮助学生理解此类物体运动的原理和规律.

所以，在涉及摩擦题目的专项训练中，逆向思维引入课题讲解，这种反其道而行之的思维模式可以帮助学生看到看不到的现象，从问题的相反面深入地进行探索，从而有助于想到想不到的问题，拓展了解题的思路，为高中进行物理受力分析奠定基础，同时为日常生活中摩擦力使用提供理论基础.在此基础上，教师可以引导学生巧借逆反思维来应用摩擦力知识解决生活中的问题，比如下雪天路滑，可以在马路上撒上灰渣来增大摩擦;在鞋底增加花纹来增大摩擦等等，这对提升学生学以致用的物理解题能力有着积极的效用.

2 光线传播，考虑可逆反射

有光才有万物，光是大自然正常工作必不可少的条件.在学习光学的基础知识时，我们已经知道物体在阳光下有阴影是因为光的传播不仅具有方向，同时对某些物体没有穿透力.因此，我们要引导学生学会简单使用光线定义，用带箭头的直线直观展示光的传播方向和路径，以方便不同层次的物理研究与解题.同时，对初中生而言，掌握单纯的光反射、折射，根据入射光路径绘制光的反射光线、折射光线等都是必须要掌握的知识点，但是针对可逆光线的理解，学生很容易出现思维偏差或思维定势，需要教师对这块知识点进行重点说明.

如图2所示，A和B位于平面镜的同一侧，A为点光源，要求从A发出的光线经过平面镜反射后经过B点.在学生固有思維中，画光线的原则是法线、入射光线和反射光线缺一不可，在本题中，无论怎么连接AB，似乎都找不到真正的入射点的位置.提示学生，我们两个人站在一个大的平面镜前，你从镜子里看到对方是直线形式看到的，我们看到的自己与镜面垂直，意味着逆向思维，先找到A关于平面镜的对称点C即A的像点或者B关于平面镜的对称点D即B的像点，连接BC或者AD，从而确定入射点的位置.

所以，光线问题也是思维问题，如果只朝着一个固定的思维方向去思考问题很容易产生思维定势，限制自己的思考空间.只有突破思维定势，才能真正理解光线传播本质.通过逆向思考反向画出的光路图，这样既锻炼了学生的解题能力，又将复杂的光线传播简单化演示.通过图文的方式展示的光线内容，将复杂的物理逻辑转变为简单的线条绘制，有利于减轻学生物理学习压力，提高学生的物理学习兴趣.

3 浮力有关的密度求解，假设受力相同

浮力有关的密度求解问题既是物理学习难题，也是数学计算难题.浮力有关的密度求解必然涉及到力的问题，浮力=排开液体的重力.在一定条件下，对同一种物体来说，密度是定值.以此为条件，对物体进行受力分析，解答相关题目.在密度计算的求解过程中，借助逆向思维能够克服思维定势，可以帮助学生快速掌握解题要领，更深刻理解密度对于物质的影响.

例题是这样的：有一块小木块，如果将其置于煤油中，它的2/5露出液面;如果将其置于另一种未知的液体中，它的2/3露出水面，试计算该液体的密度.这道题考察的是学生对浮力计算公式的灵活应用.需要学生知道漂浮时浮力等于重力，会根据漂浮时浮力与重力的关系计算物体的密度.具体来分析这道题目，木块是同一个木块，所以不管在煤油中还是未知液体中，所受重力是不变的.按照常用思维解答该题目，煤油的密度已知，通过木块在煤油中排液量可以求出木块的密度，借助木块密度值不变原理，通过2/3的排液量计算液体的密度.很显然，这种计算方式虽然直观具体，但是计算量大而且中间也存在需要设定的变量，比如木块的体积V.既然在两种液体中都是漂浮，意味着受到浮力是相同的，考虑逆向思维解题，以木块受力作为中间变量，直接计算液体密度和煤油密度关系，可以快速求解，大幅度减少了计算工作量.所以，在受力相等的前提下，逆向思维求解密度问题，更容易建立简单的逻辑方程式，直观看到知识之间的连接，进而更容易理解密度习题的原理，理解密度和力之间的内在关系，从而快速掌握密度原理.同时，这种逆向思维对学生提升思维品质、强化思维能力有着很大的帮助，有利于推动学生认知水平的提升与发展.

4 压强问题，改变方向顺序

压强是初中物理学习的重点之一.根据物体的性质不同，压强有不同的计算方法和公式.对于固体而言，压强=压力÷受力面积，教师要提醒学生注意压力和重力的区别;对于液体而言，有两种计算方法，第一种和固体计算方法相同，第二种为借助液体密度和液位高度的计算公式：P=.

例如，图3中，圆柱形容器中装有水，水中有一块实心冰块，冰块被细绳拴住固定在容器底部.冰块在水中缓慢融化，不考虑蒸发和温度影响，容器底部受到的水的压强变换正确的图像是（  ）.

学生都知道，液体压强的计算可以使用压力/受力面积，在本题中，容器底部受到的压力就是水和冰块的重量，容器底部表面积并没有变化，所以产生的压强也没有变化，直接选答案D.学生忽略一点，冰在水中受到了浮力作用，所以该计算公式在此处不成立，只能用P=计算.题中隐含条件是冰在水中，由于拉绳的作用是悬浮的，所以意味着冰的密度小于水的密度，同样重量的冰融化为同样重量的水，体积会减小.当冰在上图所示固定底面积的容器中时，水面会下降，所以排除C和D选项.针对A和B选项，需要判定融化过程参数的变化.

（4）式指的是压强的变化量，该式中，每个值都是定值，所以压强是均匀减小的，所以图像是一条斜向下的直线，所以选择A.

所以，我们可以发现将逆向思维引入压强计算，可以在很大程度上降低问题难度，帮助学生深刻理解压强的本质及其计算方法，更好地掌握了压强基础概念.本例中使用的改变方向顺序的解题策略，为学生提供了不同的解题思路，大大提升了学生的解题效率，节省了解题时间，效果较好.

初中物理借用逆向思维进行专项联系，可以帮助学生深入掌握知识点，明晰条件和结论，这样不仅增加了物理知识的透明度，同时还向学生展示了异向思维空间的思考模式，有利于提升学生的物理学习能力与解题能力.同时，在实验和定理的指引下，加上联系现实生活理解抽象知识，还有利于增强学生的动手能力和观察能力，进而培养学生严谨的逻辑思维和知識的发散能力，为物理知识逆向思维联系提供了更广阔的空间.

参考文献：

[1] 王兴惠.基于翻转课堂的中学物理教学策略[J].甘肃教育，2020（15）：129.

[2] 罗慧颖.优化设计虚拟实验，提升中学物理教学质量[J].试题与研究，2021（19）：123-124.

[责任编辑：李 璟]