在物理教学中培养动态思维能力.doc

在物理教学中培养动态思维能力 德惠实验中学 宋兆吉? 动态思维是一种运动的、调整性的、不断择优化的思维活动。它的根本特点是根据不断变化的环境、条件来改变自己的思维程序、思维方向，对事物进行调整、控制，从而达到优化的思维目标。物理是以不断变化的自然界作为研究对象的，在物理教学中培养学生的动态思维创新能力具有得天独厚的条件。 　　动态思维的一般模式是：首先不断输入新信息，并根据新信息进行分析、比较，依据变化了的情况形成新的思维目标、思维方法，确定新的方案、对策，建立起新的物理模型，然后输出经过改造了的信息，对物理过程、状态、情景实施新的方案，再把实施新方案的情况、信息反馈回来，再次进行分析、调整。在一次又一次的思维运动过程中，不断缩小思维的目标差，从而对事物的变化作出准确判断，揭示出物理过程中蕴含的规律，探索出解决问题的有效方法。在物理教学中我们可以根据动态思维的特点，通过以下各种途径培养学生的动态思维创新能力。 　　1 注重多情景静态思维串联激活动态思维。 　　动态思维具有建构性的特点。动态思维能在不断控制周围环境的同时，不断对自己的思维结构进行改造。它不把任何一种模式固定下来，而总是建立更好的自身结构。在学生的头脑中建立一个孤立的单一物理模型是一件容易的事。在教学中我们有意识地把学生已有的模型串联起来，把学生对这些孤立模型僵硬的静态思维激活成各种情景相互联系的动态思维，这是培养学生创新思维能力的有效方法。 　　例1 （99上海高考题）如图1所示， 长为L，电阻r=0.3Ω，质量m=0.1kg的金属棒CD垂直横跨在位于水平面上的两条平行光滑金属导轨上，两导轨间距也是L，棒与导轨间接触良好，导轨电阻不计，导轨左端接有R=0.5Ω电阻，量程为0-3.0A的电流表串接在一根导轨上，量程为0-1.0V的电压表接在电阻R的两端，垂直导轨平面的匀强磁场向下穿过平面。现以向右恒定外力F使金属棒右移。当金属棒以2m/s的速度在导轨平面上匀速滑动时观察到电路中的一个电表正好满偏，而另一个电表未满偏。问：（1）此满偏电表是什么表？说明理由。（2）拉动金属棒的外力F多大？（3）此时撤去外力F，金属棒将逐渐慢下来，最终停止在导轨上。求从撤去外力到金属棒停止运动的过程中通过电阻R的电量。 　　此题至少是由这样几个模型串联起来的： 　　直流电路模型。CD等效为直流电源，由欧姆定律可知满偏电表为电压表，并可求出电动势。导体切割磁力线的电磁感应模型。根据感应电动势和切割速度可以求出Bl乘积的值，并可求出安培力大小。物体受力平衡模型。由平衡条件可求出外力F的大小为1.6N。变减速运动模型。运用动量定理可知变化的安培力的冲量等于金属棒动量的改变，从变化的电流与时间的乘积直接求出流过R的电量为0.25C。此模型中还可以由能量转化规律求出 R上产生的热量。 　　2 设置多变的物理情景，促进静态思维向动态思维的转化 　　动态思维具有择优性的特点。动态思维的择优性是指在思维过程中考虑解决任何一个问题时，先分析这一问题可能存在的各种发展方向，据此寻找到各种可能的解决方法，再从中选择最优者。择优性建立在事物发展可能性的基础上，某项事物有向各个方向发展的可能，它们不会按照某种固定的模式运行。要取得择优化的结果，就要根据变动的情况作出自己的分析。从各个角度考察问题，对各种可能性都留有余地，然后对种种方法进行对比分析，选出优者。 　　例2 带电量为+q，质量为m的圆环套在绝缘、水平固定杆上，环与杆间的动摩擦因数为μ。整个装置置于水平向里的匀强磁场B中，如图2所示。设杆足够长，磁场区域足够大。现给环向右初动量I，则在环运动的整个过程中，环克服摩擦力所做的功为多少？ 　　此题包含有三个不同的、不断变化的物理过程。环的初的速度，所受洛仑兹力方向竖直向上，大小为 　　当时，即，时，环与杆间无摩擦力，环作匀速运动，环克服摩擦力做功为零。 　　当时，杆对环的弹力N竖直向上，对环的摩擦向左，使环作减速运动，因此减小，N增大，增大。环作加速度增大的减速运动直至速度减为零，停止运动。由动能定理可知，环在此过程中克服摩擦力做功为。 　　当时，杆对环的弹力N竖直向下，对环的摩擦力的仍向左，使环减速，因此减小，但N减小，减小。环作加速度减小的减速运动，直至N=0，，，即。此后环以作匀速运动。此过程中环克服摩擦力做功。 　　3 借助现代教学媒体模拟动态情景激发动态思维。 　　动态思维具有流动性的特点。它要求在思维过程中，对思维进行动态的调节和控制。在动态思维的主体看来，一切都处在流动之中，客观环境和自身的要素都处在运动中。 　　许多学生在分析物理问题时，无法想象出题目中文字描绘的动态情景，自然就无法运用动态思维进行分析。借助现代教学媒体，模拟出文字描绘的动态物理情景，能够激发起学生的动态思维，从而得出正确