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物理教学中直觉思维及其能力培养策略 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望2004年浙江省教研室立项课题、绍兴市教科所立项课题高中物理学科思维结构及其能高中物理学科思维结构及其能力培养方法的研究力培养方法的研究教学调查 项目 评价 最重要 次重要 不重要1、知识教学（概念、规律的内涵与外延）58 588%8%31 318%8%1 18%8%2、过程教学（概念、规律的由来与应用方向）56 564%4%34 344%4%3%3%3、物理学研究方法（观察、模拟、理想化、实验归纳法、演绎推理法、类比推理法等）58 588%8%28 288%8%2 25%5%高三教学调查（高三教学调查（8个班）个班）4、思维方法（1）抽象思维（分析与综合；抽象与概括；分类与比较等）；68 688%8%26 264%4%0%0%（2）形象思维（比喻、直观教具、图象、模型、电脑动画、想象等）；27 270%0%56 565%5%1212%（3）直觉思维（直觉、灵感）；27 270%0%52 522%2%1212%（4）创造性思维（包括发散思维、会聚思维、顺逆思维、纵横思维、辨证思维等）65 656%6%26 264%4%1 18%8%5、解题程序与方法（分解法与合成法；整体法与隔离法；物理方法与数学方法）70700%0%12129%9%2 25%5%6、物理学观点（运动和力的观点、能量的观点、动量的观点、场的观点、波的观点等）39398%8%49499%9%5 58%8%7、物理科学美（简单、对称、和谐、多样统一）16160%0%52521%1%2 24%4%8、情感教育（1）以情动人：关爱、鼓励；（2）理想教育：学好物理学，为人类科技事业作贡献。31312%2%50509%9%9 92%2%从上表1可见，学生认为知识教学对学好物理（应试分数高）最重要的占588%，次重要的占318%，；从上表2可见，学生认为过程教学对学好物理最重要的占564%，次重要的占344%，与传统教学观和新课程教学观相符合（重知识与技能、重过程，新课程和传统教学都是强调的）；而方法教育（表中的3、4、5）中认为对学好物理最重要的：物理学研究方法占588%，思维方法中（1）抽象思维（分析与综合、抽象与概括、分类与比较等）占688%，（4）创造性思维（包括发散思维、会聚思维、顺逆思维、纵横思维、辨证思维等）占656%，解题程序与方法（分解法与合成法；整体法与隔离法；物理方法与数学方法等）占700%，均较高；而形象思维（比喻、直观教具、图形、图象、模型、电脑动画、想象等）和直觉思维（直觉、灵感）对学好物理学最重要的比例却较低，均为270%。为什么？究其原因是传统应试教育注重掌握知识的数量和熟练程度，重方法也是为了更好地掌握知识，而不是改造、创新知识和发展探究、发现和创造能力。形象思维和直觉思维均具有创造性，而长期以来我国的教学忽视学生想象能力、直觉能力和探究发现能力的培养，所以，形象思维和直觉思维的创造性未能凸现出来，学生也就难以认识到其重要性了。物理科学美属于高层次情感认识领域，中学生认识不到其独特重要性。国家新课改，改革传统教学过程中过分国家新课改，改革传统教学过程中过分注重接受、记忆、模仿学习的倾向，倡导学注重接受、记忆、模仿学习的倾向，倡导学生主动参与，交流、合作、探究、发现等多生主动参与，交流、合作、探究、发现等多种学习活动，改进学习方式，使学生通过物种学习活动，改进学习方式，使学生通过物理学习，形成科学态度，经历科学探究过程，理学习，形成科学态度，经历科学探究过程，学会科学探究方法，把学生培养成具有独立学会科学探究方法，把学生培养成具有独立思考、自主探究的精神和求实创新的意识与思考、自主探究的精神和求实创新的意识与能力、具有为振兴中华民族和为人类进步而能力、具有为振兴中华民族和为人类进步而献身的高素质人才。献身的高素质人才。在第三届中外大学校长论坛上，中国科技大学校长朱清时指出，以高考为导向的应试教育，已经使基础教育畸形。这种情况如不改变，创新型人才培养就没有希望。到了大学阶段再开始从头培养创新精神创新能力，已经晚矣！复旦大学党委书记秦绍德表示，高考指挥棒不改变，“唯分数论”的培养人才模式不改变，中国的素质教育将成为一句空话。“一张再好的试卷也无法考查考生的综合素质”。为什么新中国成立57周年，在国内竟没有一个诺贝尔奖获得者？！中国新一代物理教师，应牢固树立新课程理念，借鉴世界发达国家的教学思想，探求既符合中国国情，又迎合国际教育发展趋势的新的物理教育模式，使自己的教学行为突出体现学生的主体性、探究性、发展性、创造性，为培养大批“重知识、会思维、勇创造”的物理学人才，为未来中国出现世界顶尖科学家作出奠基性贡献！教知识不是目的，教育家昆教知识不是目的，教育家昆体良提出：体良提出：“教是为了不教教是为了不教”。让学生知道科学探究的过程，让学生知道科学探究的过程，掌握探究学习的基本环节。掌握探究学习的基本环节。科学家科学探究的一般过程发现或提出问题提出猜想或假设制定计划与设计实验证实或修正猜想或假设进行实验与收集证据（实验、调查等）学生探究学习的基本环节提出问题猜想或假设制定计划与设计实验实验与收集证据分析与论证评估交流与合作 我的认识是：物理教学过程应遵循科学家探究发现物理规律的基本过程和方法，重视物理方法教育、科学探究过程的指导和物理深层次理性思维的培养，使学生逐步掌握符合物理学科本质的探究发现式学习方法，形成科学的学习观，发展学生智力，提高学生的科学素养、终身学习能力和类科研能力，树立正确的人生观、价值观和科学观，具有为人类创造美好生活的精神意境和物质环境、为人类科技进步事业而献身的崇高理想。这是物理教学的真正目的和最高境界！今天我就直觉思维的有关问题与大家交流，主要内容和目的是：首先，给出直觉思维的定义，以著首先，给出直觉思维的定义，以著名物理学家创造成果为例说明直觉思维名物理学家创造成果为例说明直觉思维在探索、发现物理规律和发展物理学理在探索、发现物理规律和发展物理学理论起着重要作用，以引起大家的兴趣，论起着重要作用，以引起大家的兴趣，增强时代赋予我们的责任感。增强时代赋予我们的责任感。其次，简述直觉思维的特性（整体性、其次，简述直觉思维的特性（整体性、三维性、突发性、随机性）和表现形式三维性、突发性、随机性）和表现形式（直觉、灵感）的内涵，目的之一是丰富（直觉、灵感）的内涵，目的之一是丰富一点直觉思维学理论的基础；目的之二是一点直觉思维学理论的基础；目的之二是使大家通过直觉思维理论与教学实践中直使大家通过直觉思维理论与教学实践中直觉思维闪念的碰撞，引发大家对培养学生觉思维闪念的碰撞，引发大家对培养学生直觉思维方法的思考和教学策略的遄摸。直觉思维方法的思考和教学策略的遄摸。然后，介绍培养直觉思维能力的实践然后，介绍培养直觉思维能力的实践探索、教学策略和经验体会，以引起大家探索、教学策略和经验体会，以引起大家的深思、借鉴和联想。的深思、借鉴和联想。你见过优秀的师傅炒菜吗？案板上摆着几十种佐料，他想都不想，看都不看，信手拈来，放下锅去，恰到好处。他凭的是什么？是多年厨师生涯培养出来的灵感和直觉。打铁师傅用三锤子敲打把一块铁板敲平了。你问他三锤子敲在何处，用力如何？他回答是凭直觉敲打的。可见，直觉是长期的经验积累而形成的。其实，不仅是科学家、艺术家需要灵感才有伟大的建树，三百六十行，行行出状元。状元在其从事的专业领域必定是具有敏锐的直觉和灵感（灵气）的人。物理直觉思维的定义是什么？物理直觉思维是“以物理概念和物理表象结合而成的、具有整体功能的、以知识组块为思维材料而进行的思维，是人脑不借助于逻辑推理而综合运用已有知识、表象和经验知觉，以高度省略、简化、浓缩的方式洞察事物的物理实质，并迅速作出猜测、设想或突然领悟的思维”。直觉思维的重要作用直觉思维的重要作用 1、安培从电流磁效应现象直觉到磁的成因是电流，提出了分子电流的假说，揭示了磁现象的电本质；2、法拉第由电能产生磁的现象，根据审美直觉提出了磁也能产生电的假说，然后通过大量的实验，发现了电磁感应现象；3、德布罗意根据作为波动的光具有位移性的事实，在审美直觉的驱动下大胆地提出了实物粒子也应具有波动性的科学假说，从而建立了物质波的重要概念；4、爱因斯坦更是一个具有极强直觉能力的科学大师，他在26岁和37岁时分别创立的狭义相对论和广义相对论，并不是在已有的理论体系基础上通过逻辑推理产生的，而是靠他丰富的想象力、直觉和灵感。爱因斯坦说：“真正最可贵的因素是直觉。真正最可贵的因素是直觉。”“我相信直觉和灵感。我相信直觉和灵感。”中国科学院心理研究所有关脑部活动研究结果表明，灵感并不为少数“天才”所独有，它是逻辑思维和非逻辑思维的有机结合。中国科学院心理研究所研究员罗跃嘉、罗劲领导的课题组，以传统的谜语做实验材料，用事件相关脑电位（ERP）和功能磁共振成像（FMRI）技术记录实验参加者的脑部活动，对直觉作了相关的研究。实验中绘就了分别表示“困难”（或有顿悟）和“容易”（或无顿悟）的脑电波形，相减后得到一个波峰为380毫秒的负波，并找到这条“N380”波线在头皮上的分布区域。偶极子分析表明，“N380”起源大脑“扣带前回”区域，这与他们的FMRI脑成像结果完全一致。研究结果表明，灵感并不为少数“天才”所独有，它是逻辑思维和非逻辑思维的有机结合。一、物理直觉思维的特性（一）整体性（一）整体性 直觉思维是综合运用已有知识、表象、直觉思维是综合运用已有知识、表象、经验感觉，从整体上研究物理问题，从整体经验感觉，从整体上研究物理问题，从整体上把握物理对象和物理过程，把注意力和着上把握物理对象和物理过程，把注意力和着力点放在物理问题的整体对外效应上。在对力点放在物理问题的整体对外效应上。在对物理问题作总体分析的基础上，进行一种简物理问题作总体分析的基础上，进行一种简约的、紧缩的、有选择、急速的推理思维，约的、紧缩的、有选择、急速的推理思维，然后，以一种敏锐的观察力、有根据的想象然后，以一种敏锐的观察力、有根据的想象力和判断力，以单刀直入的方式，一次从整力和判断力，以单刀直入的方式，一次从整体上揭示物理事物的本质。体上揭示物理事物的本质。（二）三维性（二）三维性 直觉思维是一种直觉式、顿悟式的思维，它既不是物理经验和命题的简单归纳和总结，也不依据形式逻辑的规则进行思维，它没有固定的思维程序与格式，而是跳跃式的考察物理问题。著名科学家钱学森指出：“如果逻辑思维是线性的，形象思维是二维的，那么，灵感思维是三维的。”灵感思维的三维性，可理解为灵感思维比抽象思维和形象思维具有更大的自由度，具有以各种不同的方式加工处理头脑中信息材料的可能性，获得物理抽象思维和形象思维活动所不能得到的思维成果。（三）瞬时性（三）瞬时性直觉和灵感的产生往往是瞬间突发的，即所谓灵感既可以发生在为解决物理问题进行苦思冥想时那种受主体指挥和控制的“现实思维”中，也可以发生在主体当时并不在思考所要想解决的问题，甚至在某种漫无目的的、不受主体控制的“潜意识”中。灵感的出现一闪而过，稍纵即逝，中国古代伟大的文学家苏轼说过：“作诗火急追之逋，情景一失永难摹。”所以，很多诗人和科学家随身带着笔和纸，以便记下突如其来的灵感创意！（四）随机性（四）随机性 直觉思维的随机性具有两方面的含义，首先，灵感的出现常常是人们预料不到的；其次，直觉思维的结果可能是正确的，也可能是错误的，它是对物理问题的直觉的猜测，其结论的正确性要靠实验来检验。但随机中有必然。知识、方法、经验和思想的融合+持续思考，往往产生灵感。爱因斯坦说过：“过量思考是促成灵感到来的必经阶段。”科学史上任何一个灵感的产生都是长期艰苦探索的结果。不花费“踏破铁鞋无觅处”，绝对不会“得来全不非工夫”。研究物理问题当“山重水复疑无路”时，将会出现“柳暗花明又一村”，灵感是对艰苦劳动者的一种奖赏！（五）创造性（五）创造性灵感的创造性表现在它在解决问题的时候是不拘一格地进行思维的，打破常规考虑，所以，往往能得到一些出乎意料的新观点、新发现，引起认识上的一种新的飞跃。德国著名物理学家爱因斯坦在少年时就思考着这样一个问题：假如一个人坐在一道光线上，看另一道光线，将会有什么样的结果呢？这便是日后相对论中的惯性系等效赖以产生的理想实验。二、物理直觉思维的形式 1、直觉、直觉 是运用有关知识组块和形象直感对当前问题进行敏锐的分析、推理，并能迅速发现解决问题的方向或途径的思维形式。在物理学中，直觉又有三种表现形式：（1）直直觉觉的的判判断断：指人脑对客观存在的物理对象、物理现象、物理过程、物理系统的结构、特征、规律等的一种迅速的识别、直接的理解和整体的判断。（2）直直觉觉的的启启示示：当主体沉思于某一物理问题而百思不得其解时，突然某一时刻，由于一个偶然的外部刺激，使他“茅塞顿开”，直觉得出问题的答案或解决问题的方法或途径。（3）直直觉觉的的想想象象：当研究某一物理问题时，外界提供的信息不充分，那么，主体充分发挥想象力，把大脑中的所有知识组块和“潜知”调动起来，并进行重新组合、加工，然后与原有的信息结合，从而把一个未曾料到的关系、模型、形象构想出来。7 2、灵感、灵感英国著名病理学家贝弗里奇认为：“灵感是指对情况的一种突如其来的顿悟或理解。”钱学森认为，灵感是潜意识，当酝酿成熟时突然沟通涌现于意识成为灵感。8我觉得，灵感是以已有的知识经验为基础，在意识高度集中之后产生的一种极为活跃的精神状态，这时人的思维会对百思不得其解的问题，产生突发性飞跃和敏锐的顿悟，从而解决问题，或产生新的见解或新的思想。引发物理灵感大致有两种情形：引发物理灵感大致有两种情形：一一是是外外界界偶偶然然的的刺刺激激，包括得到哲学的启发，得到大自然或生活经验的启示，得到相邻学科的启示，受到某种情景的触发。二是物理概念、物理表象、物理方二是物理概念、物理表象、物理方法、物理学观点和思想等在大脑内的相法、物理学观点和思想等在大脑内的相互作用，互作用，使得潜意识获得足够的“能量”，跃迁到显意识。直觉是创造的先导，直觉是创造的先导，灵感是创造活动的顿悟。灵感是创造活动的顿悟。三、物理直觉思维能力的培养方法和教学策略 1、重视结构教学，形成合理的认知结构，、重视结构教学，形成合理的认知结构，培养组块思维能力。培养组块思维能力。首先，要掌握物理学科的基本结构。首先，要掌握物理学科的基本结构。心理学上的格式塔学派认为：知识的整体由部分构成，但整体比部分之和的意义更大。布鲁布鲁纳倡导结构教学法，他说纳倡导结构教学法，他说“无论选教什么学科，无论选教什么学科，务必使学生理解该学科的结构。务必使学生理解该学科的结构。”什么是物理学科的基本结构呢？物理学科的基本结构就是指物理学的基本概念、基本原理和基本方法、观念以及它们之间的相互联系所构成的理论框架。知识结构：知识结构：知识的形成、内涵、外延、联系及应用方向等；认知结构：认知结构：认知过程（具体抽象具体）、认知方法（观察实验法、演绎推理法、类比法、等效法、模型法、理想化法、模拟研究和数学方法等）和认知层次（识记、理解、运用、综合、评价）；布鲁纳指出：“结构的理解，能使学生从结构的理解，能使学生从中提高他直觉处理问题的效果。中提高他直觉处理问题的效果。”无结构零乱的信息难以形成直觉思维，当有秩序、有结构的信息从提供的信息中忽隐忽现时，就会活跃直觉思维。内内涵涵和和意意义义：合合外外力力对对物物体体所所做做的的功功等等于于物物体体动动能能的的变变化化；即即合合外外力力做做功功是是物物体体动动能能变变化化的的原因和量度。原因和量度。特特点点外延外延内内涵涵由来由来动能定理动能定理W W合合=E EK K2 2-E EK K1 1定定理理是是演演绎绎规规律律：在在恒恒力力直直线线运运动动中中，可可根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律F合合=ma和和运运动动学学公公式式v22-v12=2as推导而来。推导而来。适适用用范范围围和和成成立立条条件件：对对低低速速、宏宏观观物物体体，相相对对惯惯性性参参照照系系，不不论论受受力力和和轨轨迹迹的的情情况况如如何何，均成立。均成立。应应用用的的最最佳佳方方向向：对对解解已已知知空空间间位位移移关关系系（“位位移移类类”）动动力力学学问问题题最最方方便便；在电学中有它的重要地位。在电学中有它的重要地位。例1、如图1所示，一小木块以初速v0从A点进入粗糙水平轨道AB段，然后沿光滑竖直半圆轨道BC段运动，最后落到D点。已知AB=s，半圆轨道半径为R，小木块与AB段之间的动摩擦因数为。求小木块最后落到D点时的速率。解：对小木块从ABCD全过程，因AB段粗糙机械能不守恒，而动能定理适用,列式为：-mgs=mvD2/2-mv02/2，于是vD=（v02-2gs）1/2。Av0DBC图1 其次，要全面训练物理思维方法和物理其次，要全面训练物理思维方法和物理学研究方法，形成方法场。学研究方法，形成方法场。直觉思维是一种瞬间思维，它是形象思维与抽象思维的凝结、简缩或跃进。因此，整个高中教学要有计划地全面介绍、系统训练学生的形象思维、抽象思维和直觉思维的各种方法与物理学研究方法。不懂得方法，就只能永远被关在科学的门外。不懂得方法，就只能永远被关在科学的门外。高中物理教材的特点高中物理教材的特点高中物理教材高中物理教材(包括新课标教材）主要包括新课标教材）主要以知识逻辑发展为主线编写，物理思维方法、以知识逻辑发展为主线编写，物理思维方法、科学研究方法和辨证哲学方法都是穿插于其科学研究方法和辨证哲学方法都是穿插于其间的，教师应对这些方法进行系统地总结和间的，教师应对这些方法进行系统地总结和归纳，使学生获得较系统的方法论知识，形归纳，使学生获得较系统的方法论知识，形成成“方法场方法场”。如，研究物理事实用实验观察法；研究物理事实用实验观察法；物理研究对象用抽象模型法；物理研究对象用抽象模型法；物理概念用总结归纳法；物理概念用总结归纳法；物理量定义用比值法或乘积法；物理量定义用比值法或乘积法；发现物理规律用实验归纳法、演绎发现物理规律用实验归纳法、演绎 推理法和类比推理法等；推理法和类比推理法等；分析复杂问题用等效法、理想化方分析复杂问题用等效法、理想化方法、假设方法、模拟研究和数学方法等；法、假设方法、模拟研究和数学方法等；相似问题用类比法；相似问题用类比法；临界问题用辩证法；临界问题用辩证法；认识未知对象用黑箱法认识未知对象用黑箱法 1 1、研究对象用抽象模型法：、研究对象用抽象模型法：如质点、理想气体、点电荷、点光源、轻弹簧、弹簧振子、单摆、理想变压器等；2、物理概念用总结归纳法：物理概念用总结归纳法：如力（通过实例归纳出力是物体对物体的作用）、机械运动（物体位置发生改变）、匀变速直线运动（在相等的时间内速度变化相等）、匀速圆周运动（在相等的时间内通过的弧长相等）、机械波（机械振动在介质中的传播），等等。3、物理量定义用比值法或乘积法：物理量定义用比值法或乘积法：如加速度、电场强度、磁感应强度、介质的折射率等用比值法，功、冲量、动量等用乘积法。4、发现物理规律用实验归纳法、演绎发现物理规律用实验归纳法、演绎推理法和类比推理法等：推理法和类比推理法等：实验归纳法：实验归纳法：如胡克定律、牛顿第二定律、机械能、动量守恒定律、光的反射、折射定律、光电效应规律等；演绎推理法：演绎推理法：动能定理、动量定理、功能原理等；类比推理法：类比推理法：欧姆定律(类比傅立叶的热流规律而发现）、电场力做功规律（类比重力做功规律）等。5、等效法：、等效法：力的合成与分解、运动的合成与分解（平抛运动可分解为两种简单运动来研究）、把恒定重力场与恒定电场合成为一个新的等效重力场来研究；6、模拟法：、模拟法：电场中等势线的描绘（用恒定电流场模拟静电场）；7 7、相似问题用类比法：、相似问题用类比法：安培根据磁铁的磁场与通电螺线管磁场的相似性，通过类比法提出分子电流的假说。8 8、数学方法：数学方法：麦可斯韦根据电磁场理论建立了麦可斯韦方程组，推出电磁波在真空中的传播速度与光在真空中的传播速度相等，提出光是电磁波的假说，后来被赫兹实验所证实。9 9、未知对象用黑箱法：、未知对象用黑箱法：认识原子的核式结构采用了黑箱法。用 粒子射线打击金薄片，根据 粒子轰击金薄片前后的行为变化，猜测金原子的结构。1010、临界问题用辩证法：临界问题用辩证法：接触与分离是一对矛盾，接触与分离的临界条件是弹力为零；物体受最大静摩擦力的临界状态是受力物体相对于施力物体处于“即要滑没有滑，很快就要滑，但就是还没滑”这样一个量质转变的特殊状态。再次，要培养学生运用组块思维的习惯。再次，要培养学生运用组块思维的习惯。组块思维是直觉思维的主要表现，要在学生形成知识组块的基础上，训练学生运用组块思维的习惯：重视基本问题的教学，使学生掌握基本问题的类型、物理情景以及解法和结论；注意新旧问题的比较和联想，将新问题转化为旧问题，将旧问题的结论和方法迁移应用于新问题；解决问题时通过理想模型的构建，提供直觉思维突变的模块，训练快速、正确解决问题并进行组块思维的习惯。通过物理系列问题的分析，总结出它们的共性，对训练学生的组块思维，提高直觉迁移力是很有利的。如，对动生电动势产生机理和电磁流量计、霍尔效应、磁流体发电机等问题的原理放在一起分析作比较，归纳出它们的共同点，等等。1、动生电动势、动生电动势 当当eE=evB时，自由电子沿棒方向不时，自由电子沿棒方向不再定向移动，再定向移动，ab间的电势差即为电动势：间的电势差即为电动势：=U=Uab=El=Blv。ablvB BveEevB 2 2、电磁流量计、电磁流量计 当当稳稳定定时时，正正负负离离子子受受力力平平衡衡 qE=qvBqE=qvB，这这时时=BD=BDv v，因因此此流流量量为为：Q=vS=Q=vS=D/4B D/4B。aBbDvvvqEqvBqEqvB3、磁流体发电机、磁流体发电机 当当qE=qvB时时，正，正负负离子不再偏移，离子不再偏移，ab两两极极间电势间电势差保持恒定，此差保持恒定，此电势电势差即差即为电动势为电动势：=Uab=Ed=Bdv。S闭合：闭合：I=Bdv/（R+r），），方向：方向：cRd。qvBqEvvqEqvBbavdBRdc 4 4、霍尔效应、霍尔效应 实实验验表表明明，在在磁磁场场不不太太强强时时，霍霍尔尔电电势差为势差为 U UAAAA=KIB/dIB/d 当当eE=evBeE=evB时时，下下侧侧面面和和上上侧侧面面 AAAA之之间间的的电势电势差保持恒定差保持恒定 U UAAAA=Eh=Bhv=Eh=Bhv。qEqvBvvbIAABh h 上述四个物理问题的共同点共同点是：自由电子或正、负离子受洛仑兹力，自由电子或正、负离子受洛仑兹力，开始阶段发生偏移，当开始阶段发生偏移，当qE=qvBqE=qvB时自由电时自由电子或正负离子不再偏移，电动势或电势子或正负离子不再偏移，电动势或电势差恒定：差恒定：=Bdv=Bdv或或 U=Bdv U=Bdv。2、重视整体分析，加强发散思维，优、重视整体分析，加强发散思维，优化思维的训练，增强直觉调控能力。化思维的训练，增强直觉调控能力。第一、重视过程教学，增加对物理知第一、重视过程教学，增加对物理知识理解的深度、厚度和长度。识理解的深度、厚度和长度。要重视物理概念、规律和物理问题的提出、形成或发现的过程教学，注意运用理想模型、理想条件、理想实验来启发学生的想象力。解决问题时，要建立物理过程示意图，帮助学生发挥直观想象力。如力学要画受力分析图、过程展示图，电学要画等效电路图，光学要画光路图等等，逐步积累学生直觉思维的经验。如，对碰撞过程的微观展示与分析，如图2所示，有助于学生对“弹性碰撞、非弹性弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞定义、碰撞和完全非弹性碰撞定义、所遵循规律所遵循规律”的正确理解：弹性碰撞两小球经历压缩阶段和恢复阶段，从状态变化到状态，两小球完全恢复形状，碰撞过程中不仅动量守恒，而且机械能守恒（压缩阶段有部分动能转化为弹性势能，恢复阶段这部分弹性势能又逐渐转化为动能），所以碰撞前后动能相等；v1v1vV2v2v压缩阶段恢复阶段21m1m2图2 非弹性碰撞从状态变化到状态，不能完全恢复原状，碰撞过程中只有动量守恒；完全非弹性碰撞只有压缩阶段，从状态变化到状态，动量守恒，但丝毫不能恢复形状，压缩阶段减少的动能不是储存为弹性势能，而是由于内摩擦全部转化为内能了，因此，碰撞过程中机械能不守恒，而且动能损失最大。（物理方法：根据碰撞模型，从物理过程、（物理方法：根据碰撞模型，从物理过程、物理意义角度理解与分析，得出结论）物理意义角度理解与分析，得出结论）设设v v2 2=0=0，由动量守恒得，由动量守恒得 m m1 1v v1 1=m m1 1v v1 1+m+m2 2 v v2 2 碰撞前后动能损失为碰撞前后动能损失为E=m m1 1v v1 12 2/2-(/2-(m m1 1v v1 12 2/2+m/2+m2 2 v v2 22 2/2)/2)=m =m1 1v v1 12 2/2-/2-m m1 1v v1 12 2/2+m/2+m2 2(m(m1 1v v1 1-m-m1 1v v1 1)2 2/m/m2 22 222=m=m1 1v v1 12 2/2-/2-m m1 1v v1 12 2/2+(m/2+(m1 12 2v v1 12 2-2 m-2 m1 1v v1 1 m m1 1v v1 1+m+m1 12 2v v1 12 2)/2 m)/2 m2 2=m=m1 1v v1 12 2/2-m/2-m1 12 2v v1 12 2/2 m/2 m2 2-m m1 1v v1 12 2/2+m/2+m1 1v v1 1m m1 1v v1 1/m/m2 2-m-m1 12 2v v1 12 2/2 m/2 m2 2 根据数学，根据数学，2 2次函数求极值可得次函数求极值可得 v v1 1=-b/2a=-(m=-b/2a=-(m1 12 2v v1 1/m/m2 2)/2(-m)/2(-m1 1/2-m/2-m1 12 2/2 m/2 m2 2)=(m =(m1 12 2v v1 1/m/m2 2)/(m)/(m1 1+m+m1 12 2/m/m2 2)=(m =(m1 12 2v v1 1/m/m2 2)/(m)/(m1 1 m m2 2+m+m1 12 2)/m)/m2 2 =m m1 12 2v v1 1/(m/(m1 1 m m2 2+m+m1 12 2)=m)=m1 1v v1 1/(m/(m2 2+m+m1 1)（数数学学方方法法：根根据据物物理理过过程程所所遵遵循循物物理理规规律律列列出出数数学学方程，应用数学知识解决问题，得出结论）方程，应用数学知识解决问题，得出结论）第二、重视整体分析，增强宏观直觉第二、重视整体分析，增强宏观直觉调控力。调控力。在解决物理问题时，从宏观上对问题作整体分析，抓住物理问题的框架结构和本质关系，确定解决问题的总体思路和途径，并在此基础上进行大跨度、大步骤的整体思维，培养跳跃式思维能力。如研究对象整体化、物理过程全程化解题方法的应用，有利于增强宏观直觉调控力。例2、如图3所示，固定斜面AB下端与光滑圆弧轨道BCD的B端相切，圆弧轨道半径为R，圆心O与A、D在同一水平面上，COB=。现有一个质量为m的小物体，从斜面上的A点无初速滑下，已知小物体与AB斜面的动摩擦因素为。求小物体在斜面上能够通过的总路程。图3RODCBA解：从全过程出发，每当小物体在斜面上滑动时，由于摩擦发热均要消耗机械能，使小物体的最大高度不断降低，当在B点以下光滑圆弧轨道上滑动时机械能守恒，小物体左右振动的最大高度不再降低。根据能量守恒定律可知 EP减少=E内增加 即 mgRcos=mgcoss总，所以s总=R/。这是全过程直觉洞察、调控的表现。第三、重视变式分析，增强思维发散力。第三、重视变式分析，增强思维发散力。在物理概念、物理规律教学中，引导学生多方位理解概念、规律的内涵，多角度体验研究方法。习题教学中，经常选择富有启发性的问题，或者对某一问题采用多种知识途径和方法求解，或者改变提问的角度、改变问题的条件、改变习题的类型等方式，把一个问题变化成多个问题，让学生思考、分析，有利于培养思维的发散力。例3、从不高的空中O1点，以相等的速率v0朝着一切可能的方向，同时抛出若干个小球，试证：这些小球在落地前的任何时刻都处在同一个球面上。O1(0,-b)Oxya图4 解解法法一一：以以O O点点为为坐坐标标原原点点，在在一一个个竖竖直直面面上上建建立立平平面面直直角角坐坐标标系系，如如图图4 4所所示示。研研究究该该竖竖直直平平面面上上运运动动的的小小球球在在任任意意时时刻刻都都处在同一圆周上，命题即证。处在同一圆周上，命题即证。设设某某个个小小球球抛抛出出时时初初速速方方向向斜斜向向上上与与x x轴正向的夹角为轴正向的夹角为，则它在时刻，则它在时刻t t 的坐标为的坐标为 x=x=v v0coscostt y=y=v v0sinsintt-gtgt2 2/2/2 设设v v0t t=a a，gtgt2 2/2=/2=b b；在在任任意意确确定定时时刻刻t t，a a 、b b均有确定值，代入上述两式，可得均有确定值，代入上述两式，可得 x=x=a acoscos y+y+b b=asin=asin上上述述两两式式是是圆圆心心坐坐标标为为（0 0，-b b）、半半径径为为a a的的圆圆的的参参数数方方程程。表表明明圆圆心心的的位位置置沿沿y y轴轴向向下下以以加加速速度度g g作作自自由由落落体体运运动动，而而圆圆的的半半径径（a a=v v0t t）随随时时间间成成正正比比例例增增大大（节节日日的的焰焰火火，从从远远处处看看有有的的象象一一个个球球的的形形状状，便便是是上上述所证明的道理）。述所证明的道理）。解解法法二二：设设想想各各小小球球从从O点点抛抛出出的的同同一一时时刻刻，从从O点点自自由由落落下下一一物物体体P，以以物物体体P为为参参照照物物，则则因因为为平平抛抛运运动动，斜斜上上抛抛、斜斜下下抛抛运运动动，竖竖直直上上抛抛、竖竖直直下下抛抛运运动动均均可可看看作作是是初初速速方方向向的的匀匀速速直直线线运运动动和和自自由由落落体体运运动动的的合合运运动动，以以物物体体P为为参参照照物物，各各小小球球自自由由落落体体分分运运动动与与参参照照物物自自身身的的自自由由落落体体运运动动抵抵消消了了，在在P上上观观察察，各各个个小小球球向向空空间间各各个个方方向向均均作作速速度度为为v v0的的匀匀速速直直线线运运动动，所所以以，任任意意时时刻刻各各个个小小球球均均处在以处在以P为圆心，为圆心，v v0t t为半径的球面上。为半径的球面上。第四、加强优化训练，增强直觉思维第四、加强优化训练，增强直觉思维选优力。选优力。爱因斯坦认为，直觉是面对各种可能性作出正确选择的重要能力。通过力学教学，要使学生从整体上掌握力学主规律之间的联系和特点（右图表所示）。同时通过实例的分析与探究，总结出解题优选原则：“解解决决满满足足守守恒恒定定律律条条件件的的过过程程题题选选用用守守恒恒定定律律；解解决决与与加加速速度度直直接接相相关关的的瞬瞬时时题题选选用用牛牛顿顿第第二二定定律律；解解决决与与时时间间直直接接相相关关的的过过程程题题选选用用动动量量定定理理；解解决决与与对对地地位位移移直直接接相相关关的的过过程程题题选选用用动动能能定定理理；解解决决与与相相对对位位移移直直接接相相关关的的过过程程题题选选用用能能量量守守恒恒定定律律；一一条条规规律律解解决决不不了了时时，再再考考虑虑其其它它规规律律和和临临界界条条件件、隐隐含含条条件以及几何关系等。件以及几何关系等。”能量规律能量规律牛顿定律和运动学规律牛顿定律和运动学规律牛顿定律牛顿定律 万有引力定律万有引力定律 F F=G Gm1m2/r r2 2 匀变速匀变速直线运动直线运动惯性定律惯性定律 F合合=ma F=F vt=v0+ats=v0t+at2/2 vt2v v0 02 2=2=2as as s=(v0+vt)t/2 动能定理动能定理 W 合合=EK2-EK1=m v22/2-2-m v12/2 2 变变 形形 W其他力其他力=E2-E1 机械能守机械能守 恒恒 定定 律律 能量守恒能量守恒 定定 律律条件：只有重力或条件：只有重力或 弹力作功弹力作功 结论：结论：E2=E1任任何何物物理理过过程程，各各种种形形式能的总和保持不变式能的总和保持不变动量规律动量规律动量定理动量定理 F合合t=pp=m v-m v 系系 统统 F合合t=pp动量守恒动量守恒定定 律律 条件：条件：F外外=0结论：结论：p=p1、平抛运动、平抛运动 vx x=v0（匀变速曲线运（匀变速曲线运动）动）vy y=gtgt x x=v0t y y=gtgt2/2 2、匀速圆周运动、匀速圆周运动 v=2r/T=2r/T，(变加速运动变加速运动)=2/T)=2/TF=F=m v2/r=r=m rr2 23、人造卫星、人造卫星 G Gm/r r2 2=m v2/r=r=m rr2 2重力加速度重力加速度 g g=G G/R R2 24、简谐运动、简谐运动 F=-（变加速运动）（变加速运动）例4、如图5所示，质量为M的木板B放在光滑的水平面上，一质量为m的物体A（可视为质点）在B的左端以速度v0开始运动。A、B之间的动摩擦因素为，要使A刚好不滑离B的右端，则B的长度应是多少？v0BA图5 解：物体A受B给予的方向向左的滑动摩擦力，在B上作匀减速运动速度逐渐减小，而木板B则受A对它的方向向右的滑动摩擦力在光滑水平面上作加速运动，其速度逐渐增大，A不滑离B的临界条件是，A刚滑到B的右端时，A、B速度恰相同（设为v），则根据动量守恒定律，得mv0=（M+m）v 设木板B的长度为L，根据能量守恒定律得mv02/2=（M+m）v2/2+mgL联立式解得L=M v02/2g（M+m）。本题也可以选择其他力学规律列式解，但选择动量守恒定律和能量守恒定律解是最简单的，在一次测验中，有90的学生都采用了上述方法解题，表现出了学生较强的直觉思维选优能力。3、鼓鼓励励大大胆胆猜猜测测，打打破破思思维维定定势势，提提高直觉思维的敏锐性、前瞻性和创造性。高直觉思维的敏锐性、前瞻性和创造性。（1）鼓励学生大胆猜测。）鼓励学生大胆猜测。牛顿说过，没有大胆的猜测就不可能有伟大的发现。当人们普遍接受牛顿关于光的粒子说时，惠更斯提出了光的波动说，被很多人认为是“胡说八道”。当后来所有的实验都证明了光是波动时，爱因斯坦又提出一种新的粒子说光量子说，当时也引起许多人的大惊小怪。在爱因斯坦证明了波动的光具有粒子性以后，法国年轻物理学家德布罗意进一步提出一个大胆的惊天动地的学说：一切实物粒子都具有波动性，当时世人为之哗然。但后来的电子衍射实验证明了其学说的合理性。猜测是一种合情推理，属于综合程度较高的直觉认识过程。布鲁纳说：布鲁纳说：“应该给学应该给学生一定的训练，使之认清猜想的合理性。生一定的训练，使之认清猜想的合理性。”第一，类比猜测。第一，类比猜测。在物理学的发展过程中，类比明显地起着启示、探索、开路和创新的作用，许多新概念、新规律、新理论的提出借助于类比猜测。如类比水波、声波猜测光波的性质；卢瑟福将原子结构与太阳系模型类比，猜测原子的核式结构模型，等等。在物理教学中，可以通过类比引导学生猜测。例如,万有引力定律F=Gm1m2/r2和库仑定律F=kQ1Q2/r2表达形式完全相同，因此，可让学生猜测，万有引力场与库仑力场所具有的一些相同性质：重力场中因为重力做功与路径无关，所以可以引入重力势能的概念，物体在重力场中运动，如果只有重力做功，那么动能与重力势能可以相互转化，但总机械能守恒。电场中因为电场力做功也有与路径无关的特点，所以，也可引入电势能的概念，如果只有电场力做功