例谈辩证思维在物理解题中的渗透，本文主要内容关键词为：思维论文,物理论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
辩证思维是指人们在观察和分析问题时，以动态发展的眼光来看问题，运用普遍联系的观点全面考察思维对象，揭示事物本质的一种观察方法。物理学中处处存在联系，处处充满着矛盾，处处渗透着辩证法。因此，在物理习题教学中，引导学生用辩证思维方法，全方位地思考问题，制定解题策略，把握解题规律，这不仅有利于提高物理教学质量，而且也利于对学生进行辩证唯物主义教育，提高辩证思维能力。下面结合实例，浅析辩证思维在物理解题中的应用。
一、已知与求知
教育家波利亚在怎样解题中指出：“有一个与你现在的题目有关，且你已经解过的题目，你能利用它吗？”在解题时，我们首先要认真、细致、深入地观察和联想，尽可能找出已知或熟悉的东西，对其进行转变。使之变为我们熟悉的问题来处理。
［例1］固定圆弧轨道，弧AB所含度数小于5°，末端切线水平。两个相同的小球a、b分别从轨道的顶端和正中由静止开始下滑，比较它们到达轨道底端所用的时间比较：
，动能比较
（填：“＞,=,＜”）
图1
解析：根据提供的信息，会使人有茫然无方向之感，但只要努力寻求它与某些熟悉知识之间的联系，转化为已知的知识、方法、经验，就不难发现线索。学生在解答此题时，大都把思路放在如何直接求出时间的比较，并且想当然地认为
，导致思维受阻，得出错误答案。其实只要学生能够抓住固定圆弧轨道弧所含度数小于5°这一条件，构建单摆模型，小球a、b到达轨道底端时，所用时间均为
，而它们的周期
相同，就可得出
。由于a、b两球所在高度
，由机械能守恒可得
。于是此题就可迎刃而解。
二、内因与外因
任何事物的变化、现象的产生，既有其内在的原因——内因，又需要适宜的外部条件——外因。外因是变化的条件，内因是变化的根据，外因通过内因而起作用。利用内因和外因之间相互联系的思想方法对于求解物理习题具有指导意义。
［例2］如图2所示，固定于水平桌面上的金属框架cdef，处在竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab搁在框架上，可无摩擦滑动。此时构成一个边长为l正方形。棒的内阻为r，其余部分电阻不计。开始时磁感应强度为
，若从t=0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当棒以恒定速度v向右做匀速运动时，可使棒中不产生感应电流，则磁感应强度应随时间怎样变化（写出B与t的关系式）。
图2
解析：绝大多数学生在解答此题时，只把目标盯在动生电动势和感生电动势产生的电流流向相反，整个回路无电流，导致进入繁杂的公式推导过程中，迟迟得不到正确答案。其实，只要找到产生感应电流的内因，磁通量发生变化，即可迅速地解答。因为无感应电流，所以磁通量不变。
三、顺向与逆向
目前的物理习题教学，顺向思维占主导地位，缺乏对学生应有的逆向思维的训练。这样就造成学生思维刻板僵化及不善于在新的条件下独立发展新的思路。为此，在教学中要充分肯定学生敢于从反面思考问题，大胆质疑的探索精神。利用那些以逆向思维解题的典型例子，如匀减速直线逆向则是匀加速直线运动、光路的可逆性等，培养学生掌握从反面分析和解决问题的方法。
［例3］如图3所示，玻璃的折射率是
，今有一束平行光线平行直径AB方向照在小玻璃球上，试求离AB多远的入射光经“折射——反射——折射”再射出后平行于原方向返回即实现“逆向反射”。
图3
图4
四、抽象与具体
化抽象为具体，化无形为有形，化不可见为可见，增强学生空间感，培养学生建模能力。
［例4］如图5(a)，一正点电荷仅在电场力作用下，从A点运动到B点，其速度大小随时间变化的图象如图5(a)所示。下列关于A、B两点电场强度E的大小和电势
的高低判断，正确的是()
解析：静电场类问题，本身比较抽象，化无形为有形，建立适当的物理模型非常关键。题意是速度不变，意思是电场力不做功，可排除匀强电场、等量的同种、异种电荷模型，可建立匀速圆周运动模型。如图5(b)：可得正负电荷之间的库仑力提供向心力，不做功，只改变速度方向，不改变速度大小，且A、B在同一等势面上。所以正确答案为：(B)
图5
五、整体法与隔离法
整体法与隔离法是互相依存、互相补充的，两种方法互相配合交替使用，常能更有效地解决有关连接体问题。
［例5］光滑斜面倾角为θ，固定在水平地面上，A质量为m，当A、B两物体一起下滑时，如图6(a)所示，求B对A的支持力大小
。
图6
六、主与客
一切矛盾着的东西，都相互联系着，不但在一定条件下共处于一个统一体之中，而且在一定条件下可以互相转化。对于有些物理问题，一味强攻所求目标，有时会陷入繁琐的推理和计算之中，在此情况下，反客为主，常能收到出人意料的效果。
［例6］一升降机由静止开始竖直向下运动，运动过程中升降机的机械能与位移的关系如图7（下页）所示，其中
过程的图线为曲线，
过程的图线为直线，根据该图线，下列判断正确的是 ()
(A)过程中升降机所示合力一定为变力
(B)过程中升降机可能在做匀速直线运动
(C)过程中升降机可能在做变加速运动
(D)
过程中升降机的动能可能在不断增大
图7
解析：大多数学生在解答此题时，把目标定在升降机的机械能变化原因在于升降机在下降过程中，其重力势能减少，动能增加，未能找出机械能变化与位移的关系，导致思维受阻。此题的切入点在于，首先对升降机受力分析，其受到重力和绳子的拉力作用。除重力做功之外，绳子拉力做负功导致升降机机械能的减少，过程中斜率在增大，意义是绳子的拉力F在增大，所以合力是变力。过程中斜率不变，意义是绳子的拉力F不变，可能存在下列三种情况：F＞mg，F＜mg，F=mg即升降机可能做匀减速直线运动、可能做匀速直线运动、可能做匀加速直线运动。所以正确答案是：ABD。
七、割与补
在解题时，通过纵横联想，对一些物理问题进行分割或延伸补形，促使矛盾转化，从而使问题得到解决。
［例7］如图8所示，一球体半径为R，球心为O，现从中间挖去一半径为r的一小球体，小球体距离大球体球心位置为L，求：空心大球体与小球体之间的万有引力大小。
图8
解析；此类题型，充分体现割与补的思想。将分割出去的小球补到原位置，此时可计算出实心大球体与小球体之间的万有引力大小。令小球质量为m，实心大球体质量为M
则空心大球与实心小球之间的万有引力为
八、合与分
高中物理用“合与分”的观点来处理问题，特别是矢量的合成与分解，如：位移、速度、加速度、力等。一些复杂的物体运动也常常用合与分的观点来处理问题。往往看成是几个分运动的组合。在求解时，即可将复杂运动问题分解为若干个运动的合成。
［例8］如图9所示，下端封闭、上端开口、内壁光滑的细玻璃管竖直放置，管底有一带电的小球，整个装置水平匀速向右运动，垂直于磁场方向进入方向水平的匀强磁场，由于外力的作用，玻璃管在磁场中的速度保持不变，最终小球从上端口飞出，则下列说法正确的是( )
(A)小球带正电
(B)小球从进入磁场到飞出端口的过程中小球做类平抛运动
(C)小球从进入磁场到飞出端口前的过程中洛伦兹力对小球做正功
(D)小球从进入磁场到飞出端口前的过程中管壁的弹力对小球做正功
图9
解析：此题学生的出错率很高，主要原因是不能很好地运用合与分的观点来处理问题。从分的角度看，管中小球由于具有水平向右的速度，所以受到竖直向上的洛伦兹力。因为v不变，所以竖直向上的洛伦兹力不变。小球在竖直方向受到的洛伦兹力大于自身重力，向上做匀加速直线运动。小球由于又具有竖直向上速度，所以又受到水平向左的洛伦兹力。竖直向上的洛伦兹力做正功，水平向左的洛伦兹力做负功。从合的角度看，小球的运动是类平抛运动，洛伦兹力做功代数和为零。答案是ABD。
总之，辩证思维在物理解题中有着广泛的应用，除了以上几个方面外，还有难与易、繁与简、数与形、虚与实、隐与显、变与不变等，但这些思维方法不是彼此孤立的，而是相互联系的。因此，在物理教学中，要注重应用辩证思维来指导学生的解题与思考，优化思维品质，提高学生的解决问题的能力。