基于试题归类的高中物理科学思维方法研究

蒋礼波

摘 要：本文在试题归类的基础上，通过对正向思维、逆向思维;整体法、隔离法;类比与等效等各种不同类型的方法，展开对高中生的物理学科思维能力的有效培养。这样不仅可以在实践学习中逐渐养成学生们良好的思维模式，而且还可以提高高中物理试题教学的整体质量和效率，为高中生的物理学习成绩提升提供保证。

关键词：试题归类;高中物理;科学思维;思维方法

众所周知，物理学科一直以来都是高中阶段非常重要的学科，对学生们的学习成绩将会产生直接性的影响。由于物理知识点过于复杂，同时还具有抽象性特征，学生们在学习以及记忆等方面很容易就会出现严重偏差，导致学习成绩很难在实践中得到有效提升。游戏是在当前新课程标准不断改革的背景下，素质教育理念全面落实，对整个教育教学事业提出的要求越来越高，传统的教学理念以及教学方式已经无法满足实际要求。因此，必须要在新时期背景下实现教育教学体制的改革、创新，以满足新时期背景下学生们在日常学习以及物理习题解答时的个性化要求。

一、试题归类下通过正向思维、逆向思维实现对高中生物理学科思维的培养

众所周知，在素质教育理念的影响下，传统的教育教学方式必须要进行适当的改进、优化，才能够满足新时期背景下教育教学体制在改革创新发展中的个性化要求。正向思维其实主要是指“循规蹈矩”，也就是从问题的开始一直到结束，整个过程全部都是直接按照物理的演变过程、基本流程等这种正常的发展，对各种不同类型的试题进行思考和分析。逆向思维则与之相反，就是对常规性的研究进行反过来的思考[1]。部分物理习题在分析和解答时，如果利用正向思维无法解决，或者是整个解题过程相对比较复杂，那么可以直接利用逆向思维进行分析，可以从中得出良好的解题效果。

比如：高中物理试题当中明确提出一颗子弹通常情况下会以700m/s的速度，将同样、并排放置的三块木板进行穿透，紧接着子弹的速度下降成为零，如图1所示。根据已知条件，子弹在三块木板当中的运动，相互之间的时间比为多少。

在对该习题进行解答和分析时，通常情况下如果是直接按照正向的思维进行分析，将匀速减速直线运动作为基础，这种解题方法在应用时，相对比较复杂。这种情况下，可以与实际情况的不同，与运动自身的可逆性进行结合，其自身在倒过来之后，子弹的运动可以被看作是初速度在0的基础上实现匀速加速的直线运动。这种情况下，该问题就会简单很多，也就在实践中初期的速度是0，那么此时匀速加速直线运动在具体开展中，主要是直接通過连续性的相等位时间比，对其进行最终答案的求解。

在这一前提条件下，可以得出t3： t2： t1=1：（-1）：（-）。最终的结果就是t1： t2： t3=（-）：（-1）：1。通过对该习题进行解答和分析，不难看出物理学当中的可逆性过程当中，包含运动形式自身可逆性特征，在时间的反演、光路等方面都可以体现出一定的可逆性特征。这种问题在提出以及具体解答时，要想通过正向思维进行解答相对比较困难，反向思维的应用则更加简单。

二、试题归类下通过整体法、隔离法实现对高中生物理学科思维的培养

隔离思维一直以来都是物理习题解答中比较常见的一种解题方法，同时也是培养学生们物理思维的重要措施。对隔离法进行科学合理的引进和利用，不仅有利于从中得出与题目相关的物理量，而且还可以从中得出与整体相关的物理量。在这一基础上，通过整体思维方法的合理应用，可以结合现实要求，对题目当中的整体观念进行科学合理的规划，同时还可以实现对系统性的分析[2]。在这一基础上，可以对隔离思维、整体思维相互之间的关系进行重点分析，这样不仅有利于从中找出更加便利的解题方式，而且还可以提高学生的物理综合素养。

三、试题归类下通过类比与等效法实现对高中生物理学科思维的培养

高中物理学科在日常教学活动的具体开展中，由于物理知识本身具一定的抽象性、复杂性特征，所以学生们在日常学习时相对比较吃力，整体学习质量并不是很高。这种情况下，要想从根本上保证学生们的综合素质和专业能力可以得到有效的培养，就必须要在日常教学活动开展中，引导学生们养成良好的物理学科思维。其中，等效思维在某种程度上可以被看作是试题归类背景下，实现学生们物理学科思维有效培养的重要渠道和措施。等效思维模式主要是指在实践中，处于相同效果的状态下可以直接将实际、陌生或者是一些具有复杂性特征的问题直接转变成为一种理想、简单方式展开深入研究，进而实现对学生们物理学科思维的有效培养[3]。这种方法在实际应用中，不仅可以对学生们的思维意识起到良好的启发作用，而且还可以帮助学生们不断扩大其自身的视野。比如在力学当中，合力一直以来都可以被看作是分力的一种等效替代方式。除此之外，在运动学当中的合运动，则是分运动的等效替代方式，同时还可以实现电路的等效、质量等效等。

比如，根据图2当中的内容可以看出，该装置是指在竖直的平面范围内，其自身可以放置在相对比较光滑、绝缘的目前轨道当中，在这一基础上，其自身处于水平向右的匀强电场当中。此时，与图中的内容进行结合分析时，发现其中带电负荷的小球直接从高h对应的A处，逐渐从静止的状态开始呈现出不断下滑的趋势，沿着轨道ABC进行匀速运动，同时在这一基础上，提前进入到对应的圆环内，实现圆周运动[4]。在现有已知条件背景下，小球所承受的电场力是小球自身重力的，与此同时，圆环的半径为R，斜面的倾角是θ=60°，=2R。在现有的这些条件下，学生们需要求解出如果小球在圆环内，实现相对比较完整的圆周运动，那么对应的h为多少。

在针对该习题进行解答和分析时，教师可以对学生们给予一定的引导，比如可以引导学生们将重力场与电场进行叠加处理和分析，这种情况下可以重新构建出一个相对比较等效的重力场来实现问题的客观分析和解答。小球在新场当中，由于受到恒定力F、之轨道对小球弹力FN的影响和作用，如图3所示。根据图中所呈现出的结果，发现在新的重力场当中，小球通常情况下在D点的时候，其自身可以与重力在最高点时的情境之间具有一定的相似之处。由此可以看出，在针对该问题进行分析和解答时，通过等效方法的合理应用，可以实现快速、有效的解答。

在具体解题中，由于小球在其中所承受的重力、电场力都是恒力，所以可以直接将这两种力等效成为一个新的力F。根据图3当中的内容可以得出，F=1.25mg，在具体方向方面，与竖直方向之间呈現出37°角。由此可以看出，小球是否可以实现圆周运动，其对应的临界点为D点，在此时，如果设置小球刚好可以直接通过D点，那么在到达D点时的小球与圆环之间的弹力正好是O。

根据圆周运动相关知识点，可以得出F=m，也就是1.25mg=。紧接着在这一基础上，根据动能定理可以得出mg（h-R-Rcos37°）-mg×（hcotθ+2R+Rsin37°）=，将这两个公式进行结合分析之后，可以最终得出h=7.7R。

由此可以看出，对这种类型的问题进行解答和分析时，如果习题中涉及到的内容已经学习过的某些问题之间具有一定的相似之处，那么可以直接利用等效、类比等方法进行客观的分析和解答。通过等效方法在习题解答中的合理应用，可以从中得出等效重力场，同时还可以保证结果的准确性、合理性。紧接着可以对其进行对比分析，将其与正常的重力场进行对比，这样可以得出最终的圆周运动规律。

四、试题归类下通过图像与图解法实现对高中生物理学科思维的培养

图像思维的培养其实主要是通过图像自身呈现出的物理意义对各种不同类型的问题进行分析，这种思维方法在提出以及具体应用时，对学生们的思维养成具有非常重要的影响和作用。比如运动学当中涉及到的振动、波等相关问题，同时还会涉及到热学当中有关气体连续性不断变化等相关问题。这些问题在解答时，都可以通过图像的合理利用来进行解答和处理，图像方法在应用时，不仅具有直观性的特征，而且整个解题过程相对比较简单。

比如在例题的解答当中，一颗速度相对比较大的子弹，以水平的方式直接将原本处于静止光滑平面上的模板进行击穿时，如果木块对于子弹的阻力呈现出恒定的状态，那么子弹在进入到整个木块当中的时候，其自身入射速度有所增加时，以下几种说法哪一种是正确的。

A：木块从中获得的动能逐渐变大

B：子弹损失的动能逐渐变大

C：子弹在穿过木块时的时间逐渐变短

D：木块在子弹击穿之后，其整个击穿过程的位移逐渐变下

在针对该问题进行分析和解答时，由于子弹在进入木块之后，子弹与木块相互之间的作用力，就会直接影响到子弹速度。此时，子弹会呈现出逐渐减速的状态，而木块则是以加速的状态运动，两者之间的作用力处于恒定不变的状态。此时，子弹与木块相互之间都是以匀速变速直线运动的方式进行运动，子弹在木块当中的运动如果是直接按照一般的匀速变速直线运动方式进行处理和分析，那么学生们需要通过数学计算的运算量非常大。同时这种传统方式很难从结论的表达式当中对需要求解的物理量进行客观合理的判断，同时也无法对其中的运算量进行客观分析。这种情况下，可以直接通过图像方法的利用来实现习题的解答，对v-t图像进行合理利用，这样不仅可以从中清楚的看到子弹在击穿木块时的时间、位移，而且还可以对整个运算过程进行简化处理，保证解答的整个过程快速、方便、合理以及准确。需要注意的一点就是，v-t图像当中，图线与时间坐标轴相互之间组合而成的图形，其自身的面积应当与时间范围内的位移进行结合，同时每次子弹在击穿木块时，要保证木块位移的相同性，其位移直接等同于木块自身的厚度。

结语

试题归类基础上可以实现高中物理科学思维的养成，这样不仅能够从根本上保证学生们逐渐养成良好的学科思维方式，而且还可以最大限度保证高中物理教育教学质量的有效提升。

参考文献

[1]许冬保.基于能力要求及学科核心素养的试题分析——2019年高考电磁感应试题中“双棒”问题的分析与教学策略[J].中学物理教学参考 2019 48（23）：58-63.

[2]尹庆丰.“情境化试题”对高中物理教学的启示[J].物理教师 2019 40（09）：31-35.

[3]杨清源.基于核心素养的高三复习课的教学设计与分析——记“物理中的类比”课例的思考与设计[J].物理教学探讨 2019 37（02）：32-36.

[4]郑行军、肖巧玲.耦合物理信息渠道  践行习题设计与评价体系——信息技术条件下的物理习题重构策略思考[J].中国考试 2018（07）：66-71-78.