论文部分内容阅读
【摘 要】本文阐明物理推理法的特征和思维过程，以例讲解归纳推理、演绎推理和类比推理在高中物理学习中的应用，以培养推理能力和解题能力。
【关键词】高中物理 推理法 解题应用
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2018）06B-0109-02
在高中物理的学习过程当中，推理能力是非常重要的，这主要体现在对物理重点和难点的理解能力上，也体现在解题方向的预测能力上。推理能力较好的学生更容易地掌握物理解题的基本方法和规律，做题效率和正确率更高。然而现在的高中课堂教学当中对学生的物理解题思维的培养不充分，使得学生在解题时无法在短时间内找到有效的解题方法，在解题的过程中出现阻碍。因此，让学生学会用有效的推理法应对高中物理问题，培养学生的推理思维能力很有必要。
物理推理法的特征主要包括四个方面。一是模式化。在模式统一的情况下，可以更好地区分事物之间的异同。学生在模式化的基础上进行物理分析自然会事半功倍。二是等级递进。物理当中的推理法是由浅入深，逐步递进，以基础知识和理论为基础，向多方向推进。很多物理题都可以通过多种解题方法来获得结果，推理法有一定的灵活性。三是实验性。得到结论之后，需要通过实验验证的方式来确定物理推理是否正确。
物理的思维方式大致有四个阶段。一是分析阶段。分析一些感到疑惑的问题，为后期的物理解题过程提供全面的推理条件。如学习高中物理《曲线运动》章节时，需要对平抛运动进行实验测量。但是在实际操作过程中，可能会出现实验结果与预测不相符的情况，例如顶端倾斜，这时候就需要进行分析、推理，找出矛盾的关键点。二是信息整合阶段。根据题目信息，将有用的物理信息与对应的知识点进行整合。三是对不同题目进行对比分析阶段。这种对比分析考验学生的知识辨别能力，要求学生从物理问题的本质特征出发，找出差异，进行比较，在脑海当中形成物理概念与思路。四是总结阶段。经过信息整合、差异类比之后，需要对物理题目进行总结。这个阶段考验学生对知识点进行分类的能力。例如在高中力学的学习过程中，需要对重力、牵引力、弹力、摩擦力等进行性质分类。这个分类实际上是在理解物理概念基础之上的，要不就找不到分类标准。可见，学生只有掌握了物理推理法的基本特征和思维过程，才能够在解题中更加灵活地运用推理法。
在高中物理解题过程中，一般运用的推理法有三种，分别是归纳推理、演绎推理和类比推理。
（一）归纳推理
归纳推理是通过事物外在表现出来的特征，对内在的属性进行归纳汇总得出结论。下面以例说明。
〖例 1〗下列情况中的物体运动情况可以被当成质点的是（ ）
A.研究直升机螺旋桨在空中的转动情况
B.研究百米赛跑运动员起跑动作变化
C.观测正在运行轨道上调整姿势的卫星运动情况
D.研究从上海开往南通的火车的运动快慢情况
要想解答这道选择题，教师需要让学生明白物体在什么情况下运动才可以被当作质点，然后由此归纳推理出质点的特征，并对具体的现象进行判断。
首先需要了解質点的概念，在物体的大小和形状不起作用，或者所起的作用并不显著而可以忽略不计时，可以近似地把该物体看作是一个具有质量大小和形状可以忽略不计的理想物体—— 质点。再根据质点的概念去分析 ABCD 四种现象当中哪种情况能够被当成质点。在 A 选项直升机螺旋桨在空中的转动情况是跟直升机螺旋桨的大小等外在特征有关的，因此它的形状不能够忽略不计。而 B 选项的运动员起跑动作和 C 选项的卫星姿势调整和 A 都属于一个类型，即都是自身形状变化不能够被忽略不计，因此都不能当作质点。故正确的选项是 D。最后通过各个选项进行归纳推理，将从该题目得到的启发，学会从特殊向一般转化推理，得出结论：凡是研究的运动情况属于该物体的功能或者外在特征时，就不能够当作质点。
（二）演绎推理
演绎推理简单地说是学生通过分析已知的部分，推理出未知部分的思维方式，这是学生在物理试题解题过程当中经常使用的方法，通常以“如果……那么……”的形式呈现。例如，分析物体在力的作用下运动，即在力 F 的推动下物体发生了位移，假设这个位移的大小为 l ，那么力 F 对物体所做的功为 W=Fl。而在实际的解题过程当中，演绎推理需要结合大前提、小前提一起分析。例如：
某个同学将系有钢珠的绳子晃荡，使得珠子在平面上做曲线运动，为什么需要通过手来提供力使绳子运动？
在这道题目当中得知，钢珠在平面上做曲线运动时，它的运动状态是不断改变着的。由此知道，大前提是“物体原先的运动状态是通过力的方式来改变的”。小前提是“珠子在做曲线运动的时候，其运动状态是变动的”。通过大小前提分析，得出结论“珠子在平面上做曲线运动时需要用手来提供力”。也就是说，在分析过程中，学生需要通过演绎推理当中的“如果……那么……”形式和大小前提的方式进行解答。
运用演绎推理也可以解决较难的题目。例如：
把鱼放到一个密闭的容器当中，这个容器中的其他条件都适宜小鱼生活时，小鱼能够悬浮在水中的任意位置。现在把这个容器带上太空，放在宇航员的轨道舱当中。当航天飞机进入规划好的轨道正常飞行时，容器当中的小鱼将（ ）
A.失去原有的平衡自由转圈
B.漂浮在水面上
C.仍能够悬浮在水中任意位置
D.将沉到容器底部
在这道题目当中，可以发现有很多前提条件，这些前提条件背后都是学生之前学过的知识，通过演绎推理，从已知推出未知，就能找到问题的答案。演绎推理的第一步需要寻找大前提，也就是一般性的原理。在这道题目当中，学生应该知道大前提：液体在完全失重的情况下，在容器内部是不产生压强的。而在太空的环境当中，则又有一个小前提：容器在太空舱当中处于完全失重状态。因此根据演绎推理的方法，从大前提和小前提推出结论：太空舱中的水不产生压强。飞船进入正常运行轨道，水、鱼所受的万有引力完全提供向心力，处于完全失重状态，水对鱼也无浮力，而鱼如果失去浮力，则会迷失方向转圈，所以选 A。
（三）类比推理
类比推理是通过探究问题，并且根据其他同种类型问题的特征进行联想的思维方法。在进行思考时特别注重比较的过程。例如教师提问：“电场强度的关键描述有哪些？”学生进行思考，在一个电场里电场强度与电荷的位置相关，与电荷受力情况无关。比如，由平行板间匀强电场中的电场强度 ，联想到密度的定义式 。这种解题元素相似的、受力形式相似的题目就符合了类比推理的条件，即通过同种类型问题的特征进行联想。基于这个思考角度去理解问题，也就是说，运用类比推理法能比较容易地解决这些问题。在实际做题当中，运用类比推理法的情况更多。例如：
在一个直径为 2R 的绝缘环上套有一质量为 m，并且带着正电荷的导电珠，电场水平向右，珠子所受静电力是其重力的四分之三，将珠子从环上最低位置 A 点释放，则珠子所能获得的最大动能 Ek 为多少？
在这道题目当中，珠子在运动过程当中受到三个力的作用，其中只有电场力和重力对珠子做功，其合力大小为 ，将力 F 与竖直方向的夹角设置为 θ，如图所示：
至此，学生就可以按照类比推理的方式，以关于两个事物某些属性相同的判断为前提，推出两个事物的其他属性。根据珠子在电场中的受力情况分析，可以发现这种受力方式与之前学过的单摆运动非常类似，运动当中的动能最大的地方是运行的最低点。学生通过类比推理法得出最大的动能为 ，再将题目当中的数据带入，就可以完成解题。
总的来说，归纳、演绎与类比推理是高中物理解题中常见的三种思维方法，因此，教师要根据学生的实际情况，采取合适的思维引导手段，帮助学生运用推理法解决高中物理问题，提高学生的物理推理能力。
【参考文献】
[1]段永胜.提高高中物理习题教学的有效性策略[J].华章，2013（32）
[2]刘晓封.类比法在初中物理教学中的应用[J].考试周刊，2013（79）
[3]朱玉荣.探究新课改下高中物理高效课堂教学的构建策略[J].科学大众（科学教育），2017（9）
[4]朱玉荣.探究新课改下高中物理高效课堂教学的构建策略[J].科学大众（科学教育），2017（9）
（责编 卢建龙）
【关键词】高中物理 推理法 解题应用
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2018）06B-0109-02
在高中物理的学习过程当中，推理能力是非常重要的，这主要体现在对物理重点和难点的理解能力上，也体现在解题方向的预测能力上。推理能力较好的学生更容易地掌握物理解题的基本方法和规律，做题效率和正确率更高。然而现在的高中课堂教学当中对学生的物理解题思维的培养不充分，使得学生在解题时无法在短时间内找到有效的解题方法，在解题的过程中出现阻碍。因此，让学生学会用有效的推理法应对高中物理问题，培养学生的推理思维能力很有必要。
一、物理推理法的特征和思维过程
物理推理法的特征主要包括四个方面。一是模式化。在模式统一的情况下，可以更好地区分事物之间的异同。学生在模式化的基础上进行物理分析自然会事半功倍。二是等级递进。物理当中的推理法是由浅入深，逐步递进，以基础知识和理论为基础，向多方向推进。很多物理题都可以通过多种解题方法来获得结果，推理法有一定的灵活性。三是实验性。得到结论之后，需要通过实验验证的方式来确定物理推理是否正确。
物理的思维方式大致有四个阶段。一是分析阶段。分析一些感到疑惑的问题，为后期的物理解题过程提供全面的推理条件。如学习高中物理《曲线运动》章节时，需要对平抛运动进行实验测量。但是在实际操作过程中，可能会出现实验结果与预测不相符的情况，例如顶端倾斜，这时候就需要进行分析、推理，找出矛盾的关键点。二是信息整合阶段。根据题目信息，将有用的物理信息与对应的知识点进行整合。三是对不同题目进行对比分析阶段。这种对比分析考验学生的知识辨别能力，要求学生从物理问题的本质特征出发，找出差异，进行比较，在脑海当中形成物理概念与思路。四是总结阶段。经过信息整合、差异类比之后，需要对物理题目进行总结。这个阶段考验学生对知识点进行分类的能力。例如在高中力学的学习过程中，需要对重力、牵引力、弹力、摩擦力等进行性质分类。这个分类实际上是在理解物理概念基础之上的，要不就找不到分类标准。可见，学生只有掌握了物理推理法的基本特征和思维过程，才能够在解题中更加灵活地运用推理法。
二、物理推理法在解题中的应用
在高中物理解题过程中，一般运用的推理法有三种，分别是归纳推理、演绎推理和类比推理。
（一）归纳推理
归纳推理是通过事物外在表现出来的特征，对内在的属性进行归纳汇总得出结论。下面以例说明。
〖例 1〗下列情况中的物体运动情况可以被当成质点的是（ ）
A.研究直升机螺旋桨在空中的转动情况
B.研究百米赛跑运动员起跑动作变化
C.观测正在运行轨道上调整姿势的卫星运动情况
D.研究从上海开往南通的火车的运动快慢情况
要想解答这道选择题，教师需要让学生明白物体在什么情况下运动才可以被当作质点，然后由此归纳推理出质点的特征，并对具体的现象进行判断。
首先需要了解質点的概念，在物体的大小和形状不起作用，或者所起的作用并不显著而可以忽略不计时，可以近似地把该物体看作是一个具有质量大小和形状可以忽略不计的理想物体—— 质点。再根据质点的概念去分析 ABCD 四种现象当中哪种情况能够被当成质点。在 A 选项直升机螺旋桨在空中的转动情况是跟直升机螺旋桨的大小等外在特征有关的，因此它的形状不能够忽略不计。而 B 选项的运动员起跑动作和 C 选项的卫星姿势调整和 A 都属于一个类型，即都是自身形状变化不能够被忽略不计，因此都不能当作质点。故正确的选项是 D。最后通过各个选项进行归纳推理，将从该题目得到的启发，学会从特殊向一般转化推理，得出结论：凡是研究的运动情况属于该物体的功能或者外在特征时，就不能够当作质点。
（二）演绎推理
演绎推理简单地说是学生通过分析已知的部分，推理出未知部分的思维方式，这是学生在物理试题解题过程当中经常使用的方法，通常以“如果……那么……”的形式呈现。例如，分析物体在力的作用下运动，即在力 F 的推动下物体发生了位移，假设这个位移的大小为 l ，那么力 F 对物体所做的功为 W=Fl。而在实际的解题过程当中，演绎推理需要结合大前提、小前提一起分析。例如：
某个同学将系有钢珠的绳子晃荡，使得珠子在平面上做曲线运动，为什么需要通过手来提供力使绳子运动？
在这道题目当中得知，钢珠在平面上做曲线运动时，它的运动状态是不断改变着的。由此知道，大前提是“物体原先的运动状态是通过力的方式来改变的”。小前提是“珠子在做曲线运动的时候，其运动状态是变动的”。通过大小前提分析，得出结论“珠子在平面上做曲线运动时需要用手来提供力”。也就是说，在分析过程中，学生需要通过演绎推理当中的“如果……那么……”形式和大小前提的方式进行解答。
运用演绎推理也可以解决较难的题目。例如：
把鱼放到一个密闭的容器当中，这个容器中的其他条件都适宜小鱼生活时，小鱼能够悬浮在水中的任意位置。现在把这个容器带上太空，放在宇航员的轨道舱当中。当航天飞机进入规划好的轨道正常飞行时，容器当中的小鱼将（ ）
A.失去原有的平衡自由转圈
B.漂浮在水面上
C.仍能够悬浮在水中任意位置
D.将沉到容器底部
在这道题目当中，可以发现有很多前提条件，这些前提条件背后都是学生之前学过的知识，通过演绎推理，从已知推出未知，就能找到问题的答案。演绎推理的第一步需要寻找大前提，也就是一般性的原理。在这道题目当中，学生应该知道大前提：液体在完全失重的情况下，在容器内部是不产生压强的。而在太空的环境当中，则又有一个小前提：容器在太空舱当中处于完全失重状态。因此根据演绎推理的方法，从大前提和小前提推出结论：太空舱中的水不产生压强。飞船进入正常运行轨道，水、鱼所受的万有引力完全提供向心力，处于完全失重状态，水对鱼也无浮力，而鱼如果失去浮力，则会迷失方向转圈，所以选 A。
（三）类比推理
类比推理是通过探究问题，并且根据其他同种类型问题的特征进行联想的思维方法。在进行思考时特别注重比较的过程。例如教师提问：“电场强度的关键描述有哪些？”学生进行思考，在一个电场里电场强度与电荷的位置相关，与电荷受力情况无关。比如，由平行板间匀强电场中的电场强度 ，联想到密度的定义式 。这种解题元素相似的、受力形式相似的题目就符合了类比推理的条件，即通过同种类型问题的特征进行联想。基于这个思考角度去理解问题，也就是说，运用类比推理法能比较容易地解决这些问题。在实际做题当中，运用类比推理法的情况更多。例如：
在一个直径为 2R 的绝缘环上套有一质量为 m，并且带着正电荷的导电珠，电场水平向右，珠子所受静电力是其重力的四分之三，将珠子从环上最低位置 A 点释放，则珠子所能获得的最大动能 Ek 为多少？
在这道题目当中，珠子在运动过程当中受到三个力的作用，其中只有电场力和重力对珠子做功，其合力大小为 ，将力 F 与竖直方向的夹角设置为 θ，如图所示：
至此，学生就可以按照类比推理的方式，以关于两个事物某些属性相同的判断为前提，推出两个事物的其他属性。根据珠子在电场中的受力情况分析，可以发现这种受力方式与之前学过的单摆运动非常类似，运动当中的动能最大的地方是运行的最低点。学生通过类比推理法得出最大的动能为 ，再将题目当中的数据带入，就可以完成解题。
总的来说，归纳、演绎与类比推理是高中物理解题中常见的三种思维方法，因此，教师要根据学生的实际情况，采取合适的思维引导手段，帮助学生运用推理法解决高中物理问题，提高学生的物理推理能力。
【参考文献】
[1]段永胜.提高高中物理习题教学的有效性策略[J].华章，2013（32）
[2]刘晓封.类比法在初中物理教学中的应用[J].考试周刊，2013（79）
[3]朱玉荣.探究新课改下高中物理高效课堂教学的构建策略[J].科学大众（科学教育），2017（9）
[4]朱玉荣.探究新课改下高中物理高效课堂教学的构建策略[J].科学大众（科学教育），2017（9）
（责编 卢建龙）