从一道课本实验题谈物理逻辑思维能力的培养

文/暨南大学附属实验学校 郝宏波

人教版物理八年级课本，第十一章第4节《机械能及其转化》(P72)中有这么一道实验题:

实验中的铁锁摆回来后为什么砸不到鼻子？——因为铁锁摆动过程中的机械能有损失，不守恒！这几乎是绝大多学生的答案

于是，我又提出了下面的问题——题目条件中，如果不是稳定后的松手，而是顺势往前把鼻子前的锁推出去，铁锁摆回时会打到鼻子吗？

面对我的质疑和我改变条件后提出的问题，学生们的回答完全是没有统一性了——“会打到”“不会打到”“不一定，没法确定是否打到”。我并没有急于给他们一个明确肯定的回答，而是指引着他们去思考，为何第一个问题的回答大家众口一词？第二个问题就存在如此明显的争议？

为了更好地引导他们建立逻辑思维能力，将物理现象转换为相关的物体规律，我让学生们给各自的结论找个判断依据，同时补充下面的习题：

尤其是上述2(2)的答案——正是小球的质量和高度都相等，所以才有b点的重力势能等于d点的重力势能。结合2(1)(2)的答案，便可以很快写出2(3)的答案了。再回到我们之前的“铁锁为何不会撞到鼻子”上，铁锁摆动过程中，静止摆出去到摆回来的过程中，由于空气阻力的存在，铁锁的部分机械能损失，摆回来时候的机械能小于摆出去时的，因为到达最高点速度为零，前后两次的动能为零，因此出发点和返回点的重力势能就等于机械能，返回点的重力势能小于出发点的重力势能，铁锁质量不变，摆回点的高度小于摆出点的高度，因此铁锁摆回来后砸不到鼻子。

①机械能损失，不守恒砸不到鼻子

②摆回点的高度小于摆出点的高度砸不到鼻子

①和②谁更符合逻辑？这才是我们应该思考的问题！如果不是稳定后的松手，而是顺势往前把鼻子前的锁推出去，铁锁摆回时会打到鼻子吗？且看看对上述补充题2(5)的思考——①如果地面光滑，没有空气阻力，从a点静止开始运动的小球可以刚好到达e点，但这个只是理想状况；②如果参照补充题1的信息，让小球以初速度v从a点出发，即小球从a点出发具有一定的动能，如果初始的这个动能大于或等于小球从a到e过程中因为空气阻力、地面摩擦而损失的机械能，小球便能到达e点；如果初始的这个动能小于小球从a到e过程中因为空气阻力、地面摩擦而损失的机械能，小球将无法到达e点。

按照这个分析思路进行解答，层层相扣，环环相连，不仅能够充分体现解题过程的逻辑思维流程，还可以让学生简单快捷的应用所学物理知识进行作答，尤其是对学生中考过程中的快速准确答题具有重要意义。

因此，教师在日常的教学活动中，要不断引导学生对物理现象进行分析、比较物理原理以及综合归纳，更要引导学生在学习过程中通过猜想、验证以及修正等手段与方法来探索简单物理现象中所蕴含的内在规律，从而提升自己的物理逻辑思维能力。