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培养学生推理能力提升学生思维素养
推理是思维的基本形式,推理能力是衡量一个人思维能力高低的最重要的标志,是物理高考注重考查的五种能力之一。推理分为归纳推理、演绎推理、和类比推理三大类。类比推理和归纳推理统称为合情推理,即“合乎情理”的推理,合情推理常常能为我们提供探究的思路和方向,有利于培养学生思维的灵活性和创新性。演绎推理的严密性很强,有利于培养学生思维的严密性。在中学物理教学中培养学生的推理能力,不仅能提高学生的分析、解决问题的能力,还能提升学生的思维素养。
1 定量分析、演绎推理,培养学生思维的严密性
演绎推理是从一般规律出发,运用逻辑证明或数学运算,得出特殊事实应遵循的规律,即从一般到特殊。在应用物理知识分析解决具体问题时运用的主要思维方法是演绎推理。演绎推理对人的思维保持严密性、一贯性有着不可替代的校正作用。正是由于其严密性,应用物理知识分析解决具体问题时老师更衷情于演绎推理,学生们在分析问题时首先想到就是如何利用[TP12GW91。TIF,YX#]规律建立方程,然后再利用方程解决相应的问题。
如江苏省2014年高考试题第4题,本题涉及到均匀带电圆环轴线上的电场强度的分布情况。题如下:
如图1所示,一圆环上均匀分布着正电荷,x轴垂直于环面且过圆心O。下列关于x轴上的电场强度和电势的说法中正确的是[HJ1mm]
A。O点的电场强度为零,电势最低
B。O点的电场强度为零,电势最高
C。从O点沿x轴正方向,电场强度减小,电势升高
D。从O点沿x轴正方向,电场强度增大,电势降低
演绎推理电势的高低一般是借助于电场的方向来判断,所以很显然本情景需要分析轴线上电场强弱变化和方向,绝大数同学是利用微元法来写出场强E与位置x的关系式。
[TP12GW92。TIF,Y#]
如图2所示,设想将圆环等分为n个小段,当n相当大时,每一小段都可以看做点电荷。其所带电荷量为q=[SX(]Q[]n[SX)],由点电荷场强公式可求得每一点电荷在P处的场强为
[JZ]E=[SX(]kQ[]nr2[SX)]=[SX(]kQ[]n(R2+x2)[SX)]。
由对称性可知,各小段带电环在P处的场强E的垂直于轴向的分量Ey相互抵消,而E的轴向分量Ex之和即为带电环在P处的场强EP。则
EP[WB]=nEx=[SX(]nkQcosθ[]n(R2+x2)[SX)]=[SX(]nkQ[]n(R2+x2)[SX)]?[SX(]x[](R2+x2)1/2[SX)][DW]=[SX(]kQx[](R2+x2)3/2[SX)]。
笔者询问了部分学生,有相当比例的学生在考试时写出了EP=[SX(]kQx[](R2+x2)3/2[SX)]表达式,[HJ0。9mm]但由于数学认知水平的限制,学生不太清楚表达式所反映的电场强度E与x变化规律,在辛辛苦苦写出表达式之后,无奈猜了一个答案。
2 定性分析、归纳推理培养学生思维的创造性
归纳推理是由某类事物的部分对象具有某些特征,推出该类事物的全部对象都具有这些特征,或者由个别事实概栝出一般结论(简称归纳),即部分推出整体,个别推出一般。纵观科学发展史,归纳推理起着非常重要的作用,一种理论、规律的建立,最初表现形式上,只能是一些闪光的猜想、推理,或者是直觉。如安培分子电流假说、普朗克