极值法在初中物理解题中的应用

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  【摘 要】随着新课改的进一步推行,对学生物理思维能力的培养在初中物理教学中越来越重要。因为物理思维能力的培养对学生分析问题、解决问题至关重要,因此,对于物理这一较难的基础理科而言,教师应注重学生物理思维能力的培养。与此同时,更要让学生学会用物理思维高效思考问题,让学生逐渐借助“极值法”解决物理问题。基于此,笔者将结合具体教学案例,就极值法在初中物理解题中的应用谈谈自身的看法。
  【关键词】初中物理;极值法;解题;应用
  在初中物理课堂,教师不仅要注重基础物理知识的讲授,更要注重采取多种创新的教学方法培养学生的物理思维能力,并给予学生正确的引导,进而在激发学生物理学习兴趣的基础之上,让学生逐渐形成自身独特的物理思维能力。在此基础上才能让学生掌握更多、更有效的学习方法进行解题,逐渐让学生学会使用极值法解决相关物理问题,最终有效提升学生的综合物理素质。
  一、极值法的概念
  极值法又称为极端假设法,这种方法通常在数学教学中的应用较为广泛,极值法进行解题也十分高效,即通过结合相关题型为物理题目予以极端假设,简化解题过程。所以,随着初中物理教学内容的增多以及难度的加大,对于相当多的物理题目而言,教师可以在讲授过程当中将此方法传授给学生,进而让学生逐渐学会用数学解题思想解决物理问题,使物理解题的过程变得更为简洁、高效,与此同时,在锻炼学生物理思维的同时,更能提升解题效率,进一步活跃发展学生的思维。所以,教师应当抛弃以往传统的讲课方法,而应培养学生跨学科思维,让学生意识到极值法并不仅限于某一个学科之内。针对这种情况,教师应该将极值法在物理学科中的具体应用加以系统讲授,让学生在以后的解题过程中,自主地运用此种方法,从而达到高效解决物理难题的目的。
  二、极值法在初中物理中的具体应用
  极值法在物理解题中的应用较为广泛,所以,教师在讲授过程中应有意识地将不同题型的物理题目汇总、加以分类,并积极示范在解题过程中应用到的极值法进行讲解,之后,再让学生进行专项训练,以此真正提升学生的物理思维以及物理学习能力。
  (一)极值法在杠杆问题中的应用
  力学知识作为物理学科的基础,在教学过程中占有相当大的一部分,所以,为了更为高效地让学生解决这部分知识,教师可以引入极值法进行授课。比如,教师在讲授杠杆相关的内容时,可以借助极值思维来进行授课,让学生对此部分的知识的理解更为透彻。与此同时,通过极值法的讲授减轻学生学习这部分物理知识的难度,让学生通过极端假设的方式解题,逐渐在动态过程中找到极值点,通过这种方式还能有效提升学生的学习能力,拓展学生的思维空间,让学生对力学部分形成正确的认知空间。
  在另一层面而言,也会极大激发学生的物理学习热情,而当学生在真正理解这部分的题目时,这对学生解决与杠杆这一类问题十分有益。
  所以,为了让学生系统了解极值法在解决杠杆类物理题型中的应用,教师可以借助物理杠杆平衡习题进行讲授,具体而言,教师可为学生整理几道类似的杠杆类题目,通过“让学生判断两个钩码A和B分别向两边同时移动相同距离,让学生判断杠杆的平衡情况”。在课堂讲授过程当中,教师可以首先让学生阐述自己的解题思路,鼓励学生积极发言,在学生表达自己的观点之后,教师再引导学生从其他的思路予以解决,即借助假设极值的方式让学生解题,通过分析力臂应先增大或先减小的方式进行假设,学生会惊奇地发现题目变得异常简单,“由于A和B移动的距离相同,因此移动的距离多少对答案的选择没有影响……”,在知晓这个知识点之后,让学生自己假设判断其平衡方向,这对学生解题十分有帮助。
  (二)极值法在压强部分的应用
  除了杠杆类问题可以运用极值法解题外,教师在讲授压力、压强、浮力等问题时,同样也可以鼓励学生运用极值法进行解题。在以往的授课过程当中,由于学生在生活中缺少发现物理知识的眼睛,对压强等问题理解不是那么透彻,相当多的学生认为这部分知识的学习较为抽象,经常对解决题目束手无策。针对这种情况,教师同样可以采用极值法进行授课,让学生对物理的受力情况进行极端假设,进而简化解题思路,提升解题能力。
  具体而言,在讲解这样一道题时:“把一个20牛顿的空心铁球浸入水中,判断铁球在水中的情况”。因为根据题干可知,已知条件太少,铁球的体积以及空心部分的体积都未提到,所以,利用所学的物理知识根本无法判断铁球是上浮还是下沉,所以,在讲解过程中,教师要采用非常规方法,运用极值法一一进行假设,并对题目进行深入分析。首先,让学生假设空心部分体积非常大,引导学生判断铁球的情况;其次,当空心部分体积小时,铁球一定下沉;再次,空心部分的體积刚好为某一数值,即当球的密度近似于水的密度,此时铁球一定是悬浮的。综上可知,针对此类题型,重要的是让学生理解解题思路。在鼓励学生解题前,首先为学生示范解题思路,让学生抓住解这类题的精髓,在用非常规方法解题之后,可以让学生对所要考查的知识点理解得更为透彻。除此之外,为了高效解题,教师同样可以运用极值法进行讲解,有效提升教师的物理授课效率。
  (三)极值法在电学部分的应用
  在初中物理教学过程当中,除了在力学部分运用极值法解题之外,电学部分作为一个重点部分,它所占的分值比较多且十分重要,对于此类问题的解决,教师同样可以鼓励学生运用极值法。因为这部分内容对于学生而言难度偏大,会导致大量题目出现错误。所以针对这种情况,教师可以借助专项训练的方式,让学生学习极值法在电学部分的应用,巩固学生的电学基础知识,激发学生学习这部分的兴趣,综合提高学生的电学学习能力,通过这种方式还能有效提升学生的综合物理素养。
  具体而言,教师在面对电学类题目时,由于一些物理题目较为抽象,导致学生面对此类题型会出现无从下手。而这时,教师可以采取极值法的方式开展教学,进一步培养学生的解题能力,拓展学生探寻问题解决的新方法、新思路。而在讲授“变阻器”这一节时,为使学生了解变阻器的构造及变阻器的工作原理,知道正确使用变阻器的方法,也为了进一步培养学生的形象思维能力,首先,让学生动手操作,借助实物,如“铅笔芯”连入电路进行实验,验证“电阻对电灯泡亮度”的影响因素,让学生借助铅笔芯逐渐变短观察灯泡亮度,进一步感受电阻变化的情况;之后,让学生借助类似的物理模型自己设计实验。最终,让学生借助具体物理模型,进一步巩固对变阻器实验原理的掌握程度。再之后,为学生展示“滑动变阻器的滑片P向下移动,电压表的示数将会发生何种变化”类型题目,并指导学生通过极值法解决。当学生拿到这样一道题目,他们首先解决思路就是逐步分析,分析电压的情况,再思考电流的情况,但是,在思考电阻在这个过程中,只要有一处出现疏忽就会导致大小的分析正好相反,导致问题解答失败。针对这种情况,教师鼓励学生可以这样进行假设,“在一开始时,滑片位于最左端,此时滑动变阻器相当于没有接入电路中,此时电压表的示数为零,而当滑片向下滑动时,接入电路中的电阻是增加的……”借助此种特殊解法,让学生的思维更为简洁,在潜移默化中提高学生的解题能力。   (四)极值法在物理实验中的应用
  在物理教学中,物理实验作为重要的教学内容,需要教师给予足够的关注,因为借助实验教学可以有效加强学生的实验操作技能,这既是对物理理论知识的巩固,也是培养学生探究思维能力的最佳时机之一。具体而言,教师可以借助多媒体为学生进行实验演示,要让学生独自进行操作,在此过程中为学生引入极值思维,让学生在参与实验过程中规范操作步骤,掌握实验原理。这样一来,可以让学生将课堂上讲授的理论知识转化为实践,进一步培养其科学方法、科学态度和科学思维。
  在开展“探究串联电路中各处电流的关系”的实验教学过程中,为进一步培养学生的探究思维能力,使学生掌握串联电路中电流的规律,体验科学探究的全过程,教师可开展物理实验教学。首先,为学生讲述了基本原理,之后,采取播放视频的方式为学生展示线路图的连接方式;再之后,让学生动手自己进行操作,在这个过程中,让学生一边操作,一边记录数据,并让学生探究“仅测两到三次电流是否能归纳出普遍适用下结论?串联电路中各处电流的关系?如何进行假设来推导电流关系?……”等问题展开讨论。之后,让学生大胆操作,借助极端假设的方式进行试验,直观感受这部分的知识内容,进而有效培养并提升学生的物理探究思维能力。
  三、结束语
  极值法在物理学习中应用较为广泛,教师为了拓展学生的物理思维,提升学生的物理解题能力,便可以结合授课内容将此种方法运用到教学过程中。除此之外,物理解题方法并不仅限于极值法,培养学生物理思维的方式也并不仅限于此,作為物理教师的我们,应灵活转变教学思路让学生将物理知识学活,注重学生物理思维能力的培养。所以,这就需要教师注重学生多种物理思维能力的培养,鼓励学生运用极值法解题,使问题化难为易,化繁为简,思路灵活,判断准确,可使分析过程大为简化,解题速度及准确率进一步提高,最终促进学生物理综合素质的发展。
  【参考文献】
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