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  1. 高一物理讲堂:物理解题中“直觉思维”的妙用

  2. [08-24 18:56:20]   来源:http://www.85jc.com  高一物理学习方法   阅读:8526

概要:物理问题的解决可分为三个思维层次,即:1.战略性解决层次这个层次主要是为解题确定方向或制定策略,以及对解题作出总的提示。这种对问题的解决只是一种抽象意义的解决(或猜测性的解决),而不是具体意义的解决。2.战术性解决层次即从具体确定与问题相关的各事物之间的关系,列出有关方程,作出有关图形等。3.战果性解决层次即具体地解决问题,并获得问题的答案。在问题的战略性解决层次,解题者只是概略地“解决”问题,他也许只是闪现出一个念头、一条思路、一个猜想、一种尝试的方案等,而不是真正地解决了问题。这“念头”、“思路”、“猜想”,“方案”主要是根据物理规律,经过分析而得出的。因为任何探索性问题的解决一般都要经过以上三个层次,所以,从这个意义上说,任何探索性问题的解决都多少有直觉思维的参与。在物理解题中,直觉思维所起的作用主要有两点。(一)启动作用对问题的直觉判断,对问题结果及中间状态的猜测,能够给解题活动以动力。解题的思维主要

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  物理问题的解决可分为三个思维层次,即:1.战略性解决层次这个层次主要是为解题确定方向或制定策略,以及对解题作出总的提示。这种对问题的解决只是一种抽象意义的解决(或猜测性的解决),而不是具体意义的解决。

  2.战术性解决层次即从具体确定与问题相关的各事物之间的关系,列出有关方程,作出有关图形等。

  3.战果性解决层次即具体地解决问题,并获得问题的答案。

  在问题的战略性解决层次,解题者只是概略地“解决”问题,他也许只是闪现出一个念头、一条思路、一个猜想、一种尝试的方案等,而不是真正地解决了问题。这“念头”、“思路”、“猜想”,“方案”主要是根据物理规律,经过分析而得出的。

  因为任何探索性问题的解决一般都要经过以上三个层次,所以,从这个意义上说,任何探索性问题的解决都多少有直觉思维的参与。

  在物理解题中,直觉思维所起的作用主要有两点。

  (一)启动作用

  对问题的直觉判断,对问题结果及中间状态的猜测,能够给解题活动以动力。解题的思维主要是逻辑的,但是逻辑思维需要用非逻辑的直觉思维来启动。如:

  例2 质量为M的小车静止在光滑的水平面上,现有一质量为m的物块静止开始从A点出发,沿小车的光滑孤面下滑到B点,然后再沿粗糙的水平面BC滑到C点而为止,若BC面的摩擦系数为u,求BC的长度。

  对本题,有学生采用如下的解法:

  以系统为研究对象,由动量守恒定律可知m到C点时,系统处于静止状态,由能量守恒定律可列出mgh=mguBC所以BC=h/u

  这是一种十分简便的解法,但它并不是唯一的解法。学生为什么选择整体系统和整体过程作为研究对象,运用两个守恒定律单刀直入,获得结果,而不选择别的(更为繁复的)解法呢?这是由学生优良的直觉品质所决定的,这种直觉来源于他们已有的经验储备和对问题整体的深刻的洞察力。正是这种直觉,才使他们的解题活动得到有效的启动。 www.85jc.com  

  (二)导向作用

  问题的解决通常需要经历先定性后定量两个阶段,定性分析可以为定量分析提供导向作用。如果定性的分析与直觉思维相联系,分析的过程往往跳跃式地进行,分析的结果往往表现为一种“猜测”,并不“十分”令人使用,有待于进一步的逻辑证明和检验。如:

  例3有两个金用小球,固定在两个位置上,现给两个小球提供的总电量为Q。问两个小球的电量如何分配时两球间的库仑力最大?

  定性分析:当只有一只小球带电时,两球带电量差异最大,库仑力为零。由此可推测,两球带电量相等,即两球带电量差异最小时库仑力最大。

  前提“两球带电量差异最大,库仑力为零”与结论“两球带电量差异最小时库仑力最大之间并不存在逻辑的必然。但这种直觉是十分可贵的,它为问题的结果提供了有益的“猜测”。这种猜测是问题解决的“先遣兵“,它能为严格的运辑运算起到积极的先导作用,使一个求解题变成了求证题。

  三、审美情感与直觉思维

  一般认为,直觉往往是受思维主体的审美情感所支配的。爱因斯坦认为理论前提的简单性应当是评价理论价值的重要标准。数学家阿达玛认为,科学美感这种特殊的美感,是我们必须信任的向导。英国著名病理学家贝弗里奇也认为,有相当部分的科学思维并无足够可*的知识作为有效推理的依据,而势必只能凭借鉴赏力的作用来作出判断。可以说,由美感产生的直觉是最高层次的直觉。

  科学奖的表现形式是简单性、和谐性、对称性和奇异性。对学生来说,科学美的因素对他们思维活动的影响是潜在的、不被觉察的,但这种审美情感却是驱动学生直觉思维的一股强大的力量,如:

  例5有一小球从高为h处由静止开始释放,当下落到地面时被地面弹起作返回运动,然后再往下掉,如此反复进行。若空气阻力为重力的1/5,小球与地面碰撞时动能没有损失。试求小球从开始下落到最后静止在地面所通过的路程。

  本题中,小球下降和上升的运动性质不同,所经历的过程是由无限多个上升和下降的阶段构成的。对此,有的学生能排除复杂过程诸多细节的纠缠,高屋建瓴,总邀全局,选择全过程为一整体来加以考察,利用动能定理,建立方程mgh-fs=0解得s=mgh/f=5h.学生为什么不将过程分解为无限多阶段,然后分阶段考察,原因在于他们直觉到那样做将十分繁复。对简单性的追求驱使他们选择了一条迈向问题目标的简捷的路径。

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