求异在探究及解决中学物理问题中应用

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1、求异在探究及解决中学物理问题中应用在中学物理教学过程中，学生获取知识的同时，要加强科学思维方法的训练。求异思维是指对某一研究对象通过多起点、多层次、多结局的思考和分析，寻求解决问题的一种思维方法。它不落俗套，善于标新立异，是创造发明中的一个宝贵的要素。中学物理，有相当多的问题，从常规的直接思考或逻辑推理往往不易解决，需要做一些灵活的变通，寻觅解题的途径或扩大解题的收获。这类问题给我们提供了自由驰骋的天地，也是锻炼求异思维极好的机会。现就求异思维在中学物理中最为常用，影响最大的逆向、转换、发散等表现形式，在研究

2、和解决中学物理问题中的应用作阐述。1逆向思维所谓逆向思维，是指为达到目的，人们将通常思考问题的思路反过来，以背逆常规现象或常规解决问题的方法为前提，去寻求解决问题的新途径、新方法。在中学物理教学中,大体归纳为这样几个方面。1.1逆向推理。下面我们通过具体问题来说明逆向推理的应用：例1：两个质量均为m的小球A和球A用长为L的细线悬于0点，并使线呈水平状态。球B放在半径为R的光滑圆弧轨道的最低处，并使球A处于同一竖直平面内。当小球A由静止下落到最低处与小球B发生弹性碰撞后，球B沿轨道滑出，如图1所示。试求球B经过

3、轨道上D点(ZBO'D=9=60°)时对轨道的压力。分析：我们以物理过程的变化为线索，顺次推理，解题思维过程可表示如下：我们也可以反其道行之，从待求量着手进行逆向推理，解题思维过程可表示如下：1.2光路可逆。在几何光学中，许多光路控制或成像问题，从入射方向作正面求解常回显得无从下手或者较为繁复，采用光路可逆原理，“反面包抄”，往往很容易成功。例2：如图2所示，凸透镜右方有一小孔D,凸透镜左方垂直其主轴放有一标尺AB。试用作图法确定眼睛通过小孔D可以看到标尺的刻度范围。解析：人眼睛能看到物体，是由于从物体发出(

4、或反射)的光能达眼睛刺激视觉细胞的缘故。不过，这样去确定对标尺的观察范围很困难。比较方便的方法是，把人眼当成点光源，作出人眼“发出”的光通过透镜能照到标尺的范围PQ,如图30据光路可逆原理，此范围标尺发出的光经透镜必能到达眼睛，即为所求范围。1.3时间反演。时间反演就是把时间的流向反转，好象我们用摄象机把真实的生活过程记录下来反过来放映。虽然日常生活的大多数现象并不能实现时间反演，但在研究物理问题时却不失为一种重要的思维方法，她属于对称性操作过程。时间反演在研究和解决中学物理问题中也并不鲜见。譬如，把列车进站

5、做匀减速滑行指导停止的过程反演成列车从车站出发反向做匀加速运动；把小球做竖直上抛运动上升过程反演成反向的自由落体运动；把斜上方抛出的小球从抛出点到最高点的斜抛运动反演成从轨道的最高点做反向的平抛运动。2转换角度所谓转换角度，就是从原来思维角度考虑不能解决时，转换一个角度，就可能很顺利地使问题得以解决。在中学物理中，较典型的体现可以概括为以下几个方面。1.1变换参照物。任何物体的运动都是相对于某个选定的参照物而言的。变换参照物就是选择不同的立足点、从不同的角度去研究、分析问题。一般说。同一运动物体从不同的参照物

6、所观察结果是不同的。巧妙地选择参照物，常可简化对运动的研究。例3：—人划船逆流而上，行至某桥孔时，从船上掉下一木箱，于是立即返航寻找，他返航后经过5分钟才追上木箱，发现木箱已顺水下漂距桥孔有600米远。若船对静水的速度保持不变，则河水的流速是多少？解析：若以河岸为参照物，解题过程较为繁复，我们改用河水作参照物，求解会方便得多。当以水为参照物时相当与木箱不动，船相对于水以一定速率离开木箱，然后再以相对于水同样速率返航靠近木箱。所以，木箱落水到船开始返航的时间tl必等于船返航追到木箱的时间t21o也就是说，木箱从

7、落水到被船追上所经历的时间为（tl+t2）=2X5分钟=10分钟=600秒，于是立即可得水速V水二米/秒=1米/秒2.2变换参数。物理实验中常釆用变换参数法使非线性化关系线性化，以便把原来不易描绘或不易看出关系的曲线图象转换成直线图象。譬如，在验证牛顿第二定律的实验中，作a-图象来验证a与m成反比；在验证玻一马定律的实验中，作P-图象来验证P与V成反比，在用单摆测定重力加速度的实验中，作出T2-L图象求重力加速度g等。变换参数在中学物理解题中同样很有意义。例4：有两只电压表VA和VB,量程已知，内阻不知等于多

8、少。另有一干电池，它的内阻不能略去，但不知等于多少。只用这两只电压表、电键和一些连接导线，测量这个电池的电动势（已知电动势不超过电压表的量程）。①画出测量用电路图；②导出计算电动势的式子。解析：测量采用的电路图可如图4（甲、乙）所示。设两电压表的内阻为Rl、R2,甲图中电压表读数UA,乙图中电压表读数U,UB由闭合电路欧姆定律有：在①②这两个独立方程中，包含着三个未知数E、r、R1,通常无法求解。但