高中物理學(xué)習(xí)思維錯誤及原因探討+比較法在物理中的運用

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　　學(xué)習(xí)方法：比較法在物理中的應(yīng)用

　　物理學(xué)科與其它各門學(xué)科一樣，都有一系列作為理論出發(fā)點的基本概念，和由推理形式導(dǎo)出的定律理論。物理學(xué)在自己的發(fā)展過程中要求物理思維要有嚴(yán)密的邏輯性，要符合邏輯規(guī)律。物理思維的方法很多，這里僅就其中最典型的，最常用的比較法來結(jié)合物理學(xué)的實際來討論。

　　一、 比較法

　　“比較”是人們常用的思維方法，是找出事物之間的差異點和共同點的思維方法，通過事物間相同特征或相異特征的比較，提示事物的本質(zhì)和區(qū)別。人們認(rèn)識事物往往是從區(qū)別事物的本質(zhì)特征開始的。而要區(qū)別就要有比較，有比較才有鑒別。事物之間在現(xiàn)象上和本質(zhì)上都存在著同一性和差異性?，F(xiàn)象上的同一和差異一般來說是容易識別的，而本質(zhì)上的同一和差異就不那么容易識別。物理學(xué)中有許多物理思維和物理規(guī)律具有可比性，運用比較法可幫助學(xué)生接受新概念并加深對概念的理解，尤其在復(fù)習(xí)課上運用，能使知識融會貫通，開拓學(xué)生的思維，并培養(yǎng)學(xué)生的知識遷移能力。在物理教學(xué)中，既要求學(xué)生找出差異性極大的物理現(xiàn)象或物理概念之間本質(zhì)上的共同點，又要求學(xué)生找出表面上極為相似的物理現(xiàn)象和物理概念之間本質(zhì)上的差異，在物理教學(xué)中運用比較法常有以下幾種情況。

　　首先，是用“比較”引入新概念。有些物理概念間有許多相似之處，講解一些概念之后，另一些概念可用比較法引入，使教學(xué)難度降低，并能把規(guī)律提示出來。例如：“動量”和“動能”這兩個概念，它們都是用來描述機械運動的物理量，都是與物體質(zhì)量和物體運動速度有關(guān)的物理量。這些是它們的共同點。然而，在本質(zhì)上它們又有著質(zhì)的差異，動量是以機械運動形式來量度機械運動的，動能是以機械運動轉(zhuǎn)換為一定量的其它能量的能力來量度機械運動的。下面我們從物理學(xué)的角度來比較它們的差異。

　　1.動能：Ek= mv2 標(biāo)量;

　　動量：P=MV 矢量;

　　2.動能是機械能的一種形式;

　　動量是機械運動量的量度;

　　3.動能遵從動能定理：W=△EK，力的空間積累效應(yīng);

　　動量遵從動量定理：I=△P，力的時間積累效應(yīng);

　　4.動能守恒不一定動量守恒，比如：在光滑水平面上作勻速圓周運動的物體;

　　動量守恒不一定動能守恒，比如：非彈性碰撞的系統(tǒng)。

　　再例如勢能，中學(xué)階段學(xué)習(xí)了重力勢能，彈性勢能，分子勢能和電勢能。由于重力和彈力做功現(xiàn)象較常見，因此重力勢能和彈性勢能講解比較容易，但分子勢能和電勢能較抽象，教學(xué)中可以在講了重力勢能以后，運用比較的方法將電勢能引入;講解了彈性勢能后，將分子勢能引入。這樣講解可達到事半功倍的效果。一一對應(yīng)的比較使學(xué)生能較快的在原有重力勢能概念的基礎(chǔ)上把電勢能的概念建立起來，并進一步指出這些共同之處還反映了存在于保守力場中所有勢能的共同性質(zhì)，即勢能的共同特點。同時在比較相同之處還指出它們的不同，由于電荷有正負之分，所以電荷受力的方向可以與電場相同，也可以相反。即電荷沿電場方向運動時，電勢能可能增加，也可能減少;而質(zhì)點受重力方向總是豎直向下，因此，重力勢力總是沿重力方向減小。

　　其次，用“比較”可以深化概念。在上新課時，知識往往比較分散，復(fù)習(xí)課上教師要幫助學(xué)生通過比較，把一些有內(nèi)在聯(lián)系的知識串聯(lián)起來，以深化概念。例如在講解了“動量，沖量”和“功和能”后，可向?qū)W生提問：第二章中講述了兩組物理量，動量和動能、沖量和功。前一組都是描寫物體“運動量”的大小，與質(zhì)量及速度有關(guān)，是狀態(tài)量。后一組沖量是描寫力對時間的積累效應(yīng)的過程量，功是描寫力對位移積累效應(yīng)的過程量。

　　再次，用“比較”區(qū)分概念。有些相反性質(zhì)的物理概念也可用比較法講解，著重區(qū)分兩個概念的相異之處，抓住事物個性加以區(qū)別，從而分清概念。在電磁學(xué)中應(yīng)用左，右手定則往往會引起混淆。教師在評講時要比較異同。著重突出應(yīng)用條件上的差異，以免弄錯。左右手定理有許多類同之處，在應(yīng)用時分別伸開左右手掌，并攏四指，拇指與四指垂直;表示的物理也類同：磁感線穿過手心，四指指向表示電流方向，拇指表示受力運動的方向。用左手還是用右手判定，關(guān)鍵不在于求哪個量的方向，而在于條件。即導(dǎo)線中電流與導(dǎo)線運動方向的因果關(guān)系，若是由于導(dǎo)線中有了電流在磁場中受力運動，那么不論是求磁場方向，電流方向還是導(dǎo)線受力運動方向，都應(yīng)用左手定則。若是由于導(dǎo)線切割磁感線運動而產(chǎn)生電流，則不論求磁場方向，電流方向還是導(dǎo)線運動方向，都應(yīng)用右手定則。差異就在于因果關(guān)系。抓住關(guān)鍵就能正確運用。

　　另外，將物理概念與生活知識相比較。有些物理概念看似深奧難懂，若將其與一些生活常識相比較，則能起到化難為易的較果。如在講解電場強度定義時，檢驗電荷放入電場中，與某一點受力來說是定律，并可定義為電場強度，它是電場的屬性，與是否放入電荷及電荷的電量大小無關(guān)，對這一點，學(xué)生不容易理解。這里不妨舉一例：把這一定義與鉛筆單價相比。購買鉛筆的單價不變，而且單價與購買的支數(shù)無關(guān)，與是否購買也無關(guān)，這是鉛筆本身價值的反映。這是常識所能理解的。將電荷電量與支數(shù)相比，受力與付款相比。電量越大受力越大，但二者之比不變，它是電場屬性。放入電荷只是讓其表現(xiàn)出來而已。

　　總之，通過這樣的比較和思索，學(xué)生豁然開朗，較快的接受了新概念?？梢娺\用“比較法教學(xué)”對解決教學(xué)難點是很有益處的。

　　比較法教學(xué)對于學(xué)生的概念學(xué)習(xí)有所幫助，比較實驗可以加強直觀教學(xué)，有助于學(xué)生建立概念，理解規(guī)律，突破難點，因此對比實驗在物理教學(xué)中被廣泛應(yīng)用，在教學(xué)中，如何運用好對比實驗是物理學(xué)者值得研究的問題。

　　首先，運用對比實驗引入新課，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師從啟發(fā)性對比實驗開始引入新課，不但能激發(fā)學(xué)生強烈的求知欲，引起學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，而且有利于向?qū)W生顯示新課題的目的性。例如，在講解“短路”概念時，可利用圖一所示的對比實驗。先斷開K2，閉合K1，使學(xué)生看到L正常發(fā)光，電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)。然后再閉合K2，比較兩次實驗的結(jié)果。自然引出“短路”的概念。這樣，即使沒有進行公式的推導(dǎo)，學(xué)生也不會感到抽象，為學(xué)生準(zhǔn)確的掌握“短路”概念打下基礎(chǔ)。

　　其次，用比較的方法可以放大感知的微觀變化，提高實驗的可見度。有些物理現(xiàn)象觀察起來不明顯，尤其是在演示實驗時，很難使全體學(xué)生都看到實驗現(xiàn)象，這時運用對比實驗對微量變化進行“放大”，往往可以大大提高實驗的可見度，也能大大提高實驗的可信度。例如，為了證明大氣壓的存在，可在一只塑料杯子里盛滿水，用紙片把杯口蓋嚴(yán)，用右手手指按住小圓孔，在杯口向上時的塑料杯里盛滿水，用紙片把杯口蓋嚴(yán)，左手按住紙片把杯子倒過來使杯口向下，放開左手后，紙片不會掉下來，杯子里的水也不會流出來。這時，學(xué)生可能認(rèn)為“紙片是被粘住了”，然后老師掉按住小圓孔的右手指，結(jié)果紙片掉下來了，水也流出來了。這樣通過手指按住小圓孔和不按住小圓孔兩次實驗的對比，使學(xué)生觀察到兩次實驗中紙片都與水接觸，所不同的是后一次實驗是杯底與大氣相通。從而解除了“紙片是被粘住了”的誤解。提高了“大氣壓存在”這個結(jié)論的可信度。再如，演示雙金屬片的實驗時，在對雙金屬片的一面加熱以后，要把雙金屬片翻轉(zhuǎn)過來，再對另一面加熱。若只對其中一面加熱，如果金屬片向下彎曲，學(xué)生可能認(rèn)為這是下面的金屬片受熱多，膨脹大引起的，若正反兩面各燒一次，結(jié)果都向鐵片的一面彎曲，這樣通過兩次實驗的對比，有力的說明了雙金屬片的彎曲是由于銅片膨脹較大。

　　另外，運用“同時比較”的實驗，可以提高課堂效益。例如，在研究單擺振動的周期時，教材介紹了三“差時比較”的對比實驗。這些實驗雖然使學(xué)生反復(fù)練習(xí)了振動周期的測定，但每次測出至少要3到4分鐘，共需20多分鐘。這樣，單擺這節(jié)就不可能用一個課時完成。若運用下列三對“同時比較”的對比實驗問題就迎刃而解了。

　　1、取兩個擺長相同、擺球相同的單擺，同時在不同的偏角下(偏角小于5)擺動，可看到兩個單擺是同步進行的。

　　2、取兩個擺長相同、質(zhì)量不等的單擺，同時在相同的偏角下(偏角小于5)擺動，可看到兩單擺是同步進行的。

　　3、取兩個擺長不同的單擺。同時開始擺動，可以看到擺長短的單擺擺動快而且周期小。

　　通過改進無需做6次實驗，只需做3次就可以了。且每次實驗無需測出單擺的周期，這樣不需10分鐘就可以得出結(jié)論。因此用“同時比較”實驗，大大提高了課堂效益，且現(xiàn)象直觀，可比性強。

　　最后，可以通過比較來驗證理論推理，做好新舊知識的銜接，促進知識的正遷移。例如：把兩只標(biāo)有220V、40W和220V、100W字樣的白熾電燈分別進行并聯(lián)或串聯(lián)后，接入220V的電路中，判斷這兩種情況哪個燈泡較亮?根據(jù)平時的經(jīng)驗都是100W的燈泡較亮一些，即使老師通過分析和討論得出串聯(lián)時40W較亮，并聯(lián)時100W的較亮。但仍有一部分同學(xué)對分析感到不可靠，但如果我們通過可控實驗來進行對比，學(xué)生就會信服了。

　　同樣，利用比較也可以防止知識的負遷移。例如：高一學(xué)生在學(xué)習(xí)力的分解時，由于受到初中物理“動滑輪的拉力是重物和滑輪總重的一半”的影響，他們會認(rèn)為：“向上的兩個拉力之和一定等于向下的總重”。為了解決這個問題，可利用如圖四所示的對比實驗，第一次將線沿豎直方向掛，此時兩彈簧秤所示的拉力之和等于總重，第二次拉開一定角度，此時兩彈簧秤所示的拉力之和遠大于總重。通過對比實驗，使學(xué)生懂得了結(jié)論的適用條件，有效的防止了知識的負遷移。

　　總之，在物理教學(xué)中適時的運用“比較”法，對教學(xué)難點的突破和對教學(xué)重點的突出，有非常重要的作用，能使一些不容易直接從理論上理解的問題變得簡單而直觀。

　　高中--高中物理學(xué)習(xí)中思維錯誤及原因探討

　　學(xué)生從初中升上高中普遍存在物理成績上不去的現(xiàn)象，即同其他學(xué)科相比成績偏低甚至偏低幅度較大，呈現(xiàn)學(xué)科間的顯著不平衡。對這部分學(xué)生的進一步了解，發(fā)現(xiàn)他們的學(xué)習(xí)動機、學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)積極性都比較好。為什么會出現(xiàn)效果與動機的明顯差別呢?這就促使我們不得不從學(xué)生的學(xué)習(xí)方法尤其是思維方式、方法上去尋找原因。?

　　下面是日常教學(xué)觀察總結(jié)的學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中的幾種主要思維錯誤。?

　　一、形象思維中的形象淡漠?

　　形象思維在學(xué)生的物理學(xué)習(xí)中起著極為重要的作用。如果學(xué)生對特定條件下的物理現(xiàn)象和過程，在頭腦中沒有建立起正確的物理形象，不會利用物理形象進行思維，就難以把文字?jǐn)⑹?、?shù)學(xué)表達式和現(xiàn)實過程聯(lián)系起來，也就難以正確地進行分析、推理、判斷等邏輯思維活動。例如：學(xué)生頭腦中因為沒有物質(zhì)原子結(jié)構(gòu)的初級模型的正確形象和電子運動的動態(tài)過程的正確圖景，則對于摩擦起電的理解、對于電的中和的理解、對于帶正電與帶負電的理解都產(chǎn)生了困難;更談不上能級的概念了。又因為學(xué)生頭腦中沒有建立起光線的鮮明正確形象，沒有建立起光的直線傳播的物理圖景，就難以理解和分析影子形成、小孔成像等許多具體的物理問題。?

　　二、因果思維條件的制約?

　　事物的因果聯(lián)系總是受著條件制約的。對條件的認(rèn)識是一種較復(fù)雜的思維過程，一些思維能力不強的學(xué)生難于進行這類思維;對教材不理解或理解不透的學(xué)生也無法對一些條件進行分析和選用，從而使得在有條件關(guān)系的習(xí)題面前一些學(xué)生顯得地我能為力。如關(guān)于功的定義及計算方法，絕大多數(shù)學(xué)生都能流暢地表達出來，但解答具體問題時，很多學(xué)生又往往不自覺地把“在力的方向上”這一限制條件拋在腦后，從而出現(xiàn)錯誤。?

　　三、逆向思維不知反其道而行之?

　　逆向思維是從對立的角度去考慮問題。逆向思維解題的顯著特點就是以未知為起點，運用有關(guān)概念、定律、定理找出有關(guān)物理量方面的聯(lián)系，層層推理，確定解題路線的分析途徑。由于受平時大量的從已知到未知解題方法的思維定勢的影響，加之有的教師沒有注意進行逆向思維的訓(xùn)練和能力的培養(yǎng)，很多學(xué)生不善于甚至不知道運用逆向推是、逆向論證、逆向分析。如不少的學(xué)生總認(rèn)為拋出去的物體受到重力和拋力共兩個力的作用，其原因除受“拋”字的干擾外，更主要的是不善于進行逆向分析或逆向論證，假如拋力存在，這個拋力的施力物體是誰呢?反過來想一想問題就迎刃而解了。又如物體相對皮帶靜止，隨皮帶一起作勻速直線運動，許多學(xué)生認(rèn)為物體受靜摩擦力的作用，如果反過來想，這個摩擦力的平衡力是誰呢?問題就不攻而破了。?

　　四、比較思維中的操作不當(dāng)?

　　比較思維是物理學(xué)習(xí)中最常見的一種思維方式，按理說高中學(xué)生應(yīng)能較好的掌握比較思維的方法進行比較推理、比較分析、比較論證。但實際情況并非如此，實際觀察表明不少的學(xué)生在比較思維中不善于通過比較認(rèn)識事物的本質(zhì)，有的完全不理解兩種事物的可比性，有的不理解比較的一般作用在解題中的特殊作用，不善比較兩種事物的共性和個性，不善于舍同求異或舍異求同。如回答振動圖象與波的圖像有何不同時，秀多學(xué)生只回答振動圖象有時間軸而波的圖像沒有時間軸，而不去比較兩者在實質(zhì)上的差異。同樣，有相當(dāng)多的學(xué)生在實際應(yīng)用中不能區(qū)分相鄰、相近的物理概念、物理量等。如左手定則和右手定則，動能和動量物體的內(nèi)能和機械相等。?

　　五、思維定勢導(dǎo)致思維嵌塞?

　　思維定勢在習(xí)慣上也被稱作思維上的“慣性”。在物理學(xué)習(xí)中，思維定勢還有著相當(dāng)程度的影響作用。曾有這樣一道測試題：一人站立在平面鏡前，然后慢慢后退，則：A.他在平面鏡中的像越來越小，像離平面鏡越來越遠;B.他的像越來越大，像離平面鏡越來越近;C.像的大小不變，但像離人卻越來越遠;D.像的大小不變，像與人的距離也不變。錯選A的比例相當(dāng)大。進一步的分析發(fā)現(xiàn)，這么多的學(xué)生之所以錯選，是因為在解該題時憑借視覺的通常經(jīng)驗，而沒有根據(jù)問題的需要進行必要的思維活動，忽略了“像的大小與鏡中看到你的大小是兩回事。由此可見，思維定勢在人們熱愛新思想、新知識時，在對問題進行分析和判斷時的影響是消極的，也是學(xué)生學(xué)習(xí)物理的思維過程中的一個不利因素。?

　　六、不考慮實際情況是否發(fā)生，生搬硬套公式?

　　不少學(xué)生解題時，不考慮物理情景是否發(fā)生而生搬硬套公式。如在動量守恒的問題中當(dāng)出現(xiàn)兩球相向?qū)π呐鲎财渲幸磺蚩缭搅硪磺蛞约芭鲎埠笙到y(tǒng)的總動能大于碰撞前的總動能的情況不懂得將之排除而出現(xiàn)錯誤的答案。?

　　上述的高中學(xué)生在物理學(xué)習(xí)中的幾種主要思維錯誤，究其原因主要有：一是沒有深入理解物理概念的物理意義和概念所反映的物理事物、現(xiàn)象的本質(zhì);二是不能準(zhǔn)確區(qū)分相近的物理量;三是忽視或誤解物理規(guī)律的適用條件;四是沒有搞清物理公式中各物理量的含義而亂寫亂套公式;五是片面分析問題，只見局部不顧整體;六是憑自己的主觀想象，缺乏從論證推理得出結(jié)論的習(xí)慣;七是死記硬背物理公式和某些結(jié)論，對具體問題不會具體分析;八是不能全面、準(zhǔn)確地分析題目描述的全物理過程;九是不能對題意的分析建立起清晰的物理圖景。究其根源，一是物理知識本身抽象程度高，與實際聯(lián)系緊密，運用物理知識解決實際問題時靈活多變;二是教材的編寫比較原則，缺少形象化的說明;三是缺少訓(xùn)練學(xué)生思路的典型范例;四是學(xué)生還沒有把握住學(xué)習(xí)物理的科學(xué)方法，不善于從多方面去理解物理概念，不善于作比較分類工作，沒有掌握解決實際問題的科學(xué)思維方法，不能從分析題中抽象出物理模型――確定遵循的規(guī)律――找出已知和未知的聯(lián)系――建立方程――探討答案的物理過程。一部分學(xué)生在學(xué)了物理之后，觀察物理現(xiàn)象還僅僅停留在日常生活經(jīng)驗的水平上，心理層次來得到發(fā)展，錯誤未得到糾正，新觀念未曾建立。因此，對于教學(xué)活動的主體――學(xué)生的學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練確是深化物理教學(xué)改革的一個重要方面。不僅要使學(xué)生明確為什么學(xué)、學(xué)什么，更重要的是要讓學(xué)生知道怎么學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)的思維方式和方法，排除日常生活經(jīng)驗的干擾，克服心理定勢的消極影響，是當(dāng)今搞好高中物理教學(xué)的一個重要問題。