物理思维(19页).doc

《物理思维(19页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理思维(19页).doc（19页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、-物理思维-第 19 页一、观察的几种方法 1、顺序观察法：按一定的顺序进行观察。 2、特征观察法：根据现象的特征进行观察。 3、对比观察法：对前后几次实验现象或实验数据的观察进行比较。 4、全面观察法：对现象进行全面的观察，了解观察对象的全貌。 二、过程的分析方法 1、化解过程层次：一般说来，复杂的物理过程都是由若干个简单的“子过程”构成的。因此，分析物理过程的最基本方法，就是把复杂的问题层次化，把它化解为多个相互关联的“子过程”来研究。 2、探明中间状态：有时阶段的划分并非易事，还必需探明决定物理现象从量变到质变的中间状态（或过程）正确分析物理过程的关键环节。 3、理顺制约关系：有些综合题

2、所述物理现象的发生、发展和变化过程，是诸多因素互相依存，互相制约的“综合效应”。要正确分析，就要全方位、多角度的进行观察和分析，从内在联系上把握规律、理顺关系，寻求解决方法。 4、区分变化条件：物理现象都是在一定条件下发生发展的。条件变化了，物理过程也会随之而发生变化。在分析问题时，要特别注意区分由于条件变化而引起的物理过程的变化，避免把形同质异的问题混为一谈。 三、因果分析法 1、分清因果地位：物理学中有许多物理量是通过比值来定义的。如R=U/R、E=F/q等。在这种定义方法中，物理量之间并非都互为比例关系的。但学生在运用物理公式处理物理习题和问题时，常常不理解公式中物理量本身意义，分不清哪

3、些量之间有因果联系，哪些量之间没有因果联系。 2、注意因果对应：任何结果由一定的原因引起，一定的原因产生一定的结果。因果常是一一对应的，不能混淆。 3、循因导果，执果索因：在物理习题的训练中，从不同的方向用不同的思维方式去进行因果分析，有利于发展多向性思维。 四、原型启发法 原型启发就是通过与假设的事物具有相似性的东西，来启发人们解决新问题的途径。能够起到启发作用的事物叫做原型。原型可来源于生活、生产和实验。如鱼的体型是创造船体的原型。原型启发能否实现取决于头脑中是否存在原型，原型又与头脑中的表象储备有关，增加原型主要有以下三种途径：1、注意观察生活中的各种现象，并争取用学到的知识予以初步解释

4、；2、通过课外书、电视、科教电影的观看来得到；3、要重视实验。 五、概括法 概括是一种由个别到一般的认识方法。它的基本特点是从同类的个别对象中发现它们的共同性，由特定的、较小范围的认识扩展到更普遍性的，较大范围的认识。从心理学的角度来说，概括有两种不同的形式：一种是高级形式的、科学的概括，这种概括的结果得到的往往是概念，这种概括称为概念概括；另一种是初级形式的、经验的概括，又叫相似特征的概括。 相似特征概括是根据事物的外部特征对不同事物进行比较，舍弃它们不相同的特征，而对它们共同的特征加以概括，这是知觉表象阶段的概括，结果往往是感性的，是初级的。要转化为高级形式的概括，必须要在经验概括的基础上

5、，对各种事物和现象作深入的分析、综合，从中抽象出事物和现象的本质属性，舍弃非本质的属性。 六、归纳法 归纳方法是经典物理研究及其理论建构中的一种重要方法。它要解决的主要任务是：第一由因导果或执果索因，理解事物和现象的因果联系，为认识物理规律作辅垫。第二透过现象抓本质，将一定的物理事实（现象、过程）归入某个范畴，并找到支配的规律性。完成这一归纳任务的方法是：在观察和实验的基础上，通过审慎地考察各种事例，并运用比较、分析、综合、抽象、概括以及探究因果关系等一系列逻辑方法，推出一般性猜想或假说，然后再运用演绎对其进行修正和补充，直至最后得到物理学的普遍性结论。比较法返回 比较的方法，是物理学研究中一

6、种常用的思维方法，也是我们经常运用的一种最基本的方法。这种方法的实质，就是辩析物理现象、概念、规律的同中之异，异中之同，以把握其本质属性。 七、类比法 类比是由一种物理现象，想象到另一种物理现象，并对两种物理现象进行比较，由已知物理现象的规律去推出另一种物理现象的规律，或解决另一种物理现象中的问题的思维方法，类比不但可以在物理知识系统内部进行，还可以将许多物理知识与其他知识如数学知识、化学知识、哲学知识、生活常识等进行类比，常能起到点化疑难、开拓思路的作用。 八、假设推理法 假设推理法是一种科学的思维方法，这就要求我们针对研究对象，根据物理过程，灵活运用规律，大胆假设，突破思维方法上的局限性，

7、使问题化繁为简，化难为易。主要有下面几方面内容： 1、物理过程假设 2、物理线路假设 3、推理过程假设 4、临界状态假设 我从小物理就特别好，从初中到高中一直是全年级头名。高二时，老师已经教不了我了，因为我问的问题她答不起。到高三的时候，说句悬的，部分物理题我甚至到了不接触物理知识就可以回答的程度了。你要问什么是物理思维。我根据我的经验谈谈吧。不一定对。毕竟我们不是搞教育理论研究的。我不谈物理考试的应试技巧，那些相信你老师说得很多了。只谈思维。在我看来，所谓的物理思维，或者是物理能力，就是把复杂的问题简单化，把新问题转化成为老问题的能力。懂得将复杂问题简单化的学生，懂得把新问题转化成老问题的学

8、生，所有的物理题在他看来是一个样子。不懂得这方法的学生，做再多的题也没用。考试题也好，竞赛题也好， 本质都是一样的。都是书上那些定理演化来的。就拿力与运动来说吧。最关键的部分就是力或者运动的合成。难题多半出在这部分。但你只要记住，把斜线变成横纵的直线就OK了。关于能量动量学，更简单，说穿了就是忽略过程，只谈结果的学问。你只要找到那个能量动量恒定不变的系统，问题就解决了。电学也一样，你抓住电势高低，同电势的电线上，接点可随意移动（这通常是竞赛部分了）一切问题都难不住你。其实，从初中到高中，物理定理很多，但关键的就那几条，懂得那几条的本质，你就学会了物理思维。至于其他关于计算的小定理，那就是靠你数

9、学的了。不属于物理思维。简单的我就不多说了。着重提下难题出现的地方。力学、运动学：就是学会受力或运动分析，把一切力或运动转化成横纵坐标的体现。电学：记住电总是从高电位流向低电位。电力图，只要不经过电阻，接点可随意移动。能量学：动能，动量两者相近，你只要找到了那个恒定不变的系统，再记住，两者碰撞时，物体或者小系统内部的事与大系统无关，就OK了。不过，一般高中题出不到这么难。举个简单的例：被压缩弹簧两头分别连着一个物体。当把弹簧以N米/秒的速度向着距离X米外的墙推出，弹簧一边做着自身的往复运动，一边向墙撞去。忽略弹簧厂度，如果以知弹簧的弹性系数Y以及形变量S，和两端物体的质量M1，M2。问，弹簧多

10、少秒后与墙相撞？这问题其实很简单：X/N秒后。弹簧内部怎么动，与整个弹簧系统的运动无关。这就是我上面说的几个本质，几个基本定理之一。抓住本质，把新问题，变成老问题，就是物理思维。至于我上面说的不涉及物理知识把一些物理问题解决了，那其实不过是在你掌握本质后一种物理思维自我的升华。物理不过是自然规律的一部分具体体现，在一些大的规律上，其实物理也好，历史也好，有这某些共同点，所以有时用历史走向，哲学知识，也可以解决一少部分的物理题，这没什么好奇怪的。并不像你们想的那么悬。最后提一点，多注意身边的事情，用你学的物理去解释那些问题，对你物理知识的运用，物理思维的培养有相当的好处。其实那些物理特别出众的人

11、，都是十分喜欢观察四周的事情的。形象思维中的形象淡漠 形象思维在初中学生的物理学习中起着极为重要的作有如果学生对特定条件一的物理现象和过程，在头脑中没有建立起正确的物现形象，不会利用物理形象进行思维，就难以把文字叙述、数学表达式和现实过程联系起来，也就难以正确地进行分析、推理、判断等逻辑思维活动。例如：学生头脑中因为没有物质原子结构的初给模型的正确形象和电子运动的动态过程的正确图景，则对于摩擦起电的理解、对于电的中和的理解、对于带正电与带负电的理解都产生了困难；又因为学生头脑中没有建立起光线的鲜明正确形象，没有建立起光的直线传播的物理图景，就通讯以理解和分析影子形成、小孔成像等许多具体的物理问

12、题。 因果思维条件的制约 事物的因果联系总是受着制约的。对条件的认识是一种较复杂的思维过程，一些思维能力不强的学生难于进行这类思维；对教材不理解或理解不透的学生也无法对一些条件进行分析和选用，朋而使行在有条件关系的习题面前一些学生显得无能为力。如关于功的定义及计算方法，绝大多数学生都汉畅地表达出来，但解答具体问题时，很多学生又往往不自觉地把“在力的方向上”这一限制条件抛在脑后，从而出现错误。 逆向思维不知反其道而远行之 逆向思维是从对立的角度去考虑问题。逆向思维解题的显著特点就是以未知为起点，运用有关概念、定律、定理找出有关物理量方面的联系，层层推理，确定解题思路线匠分析途径。由于受平时大量的

13、从已各到未知解题方法的思维定势的影响，加之有的教师没有注意进逆向思维的训练和能力的培养，很多学生不善于甚至不知道运用逆向推理、逆向论证、逆向分析。如一半以上的学生总认为抛出去的物体受到重力和抛力共两个力的作用，其受原因除受“抛”字的干扰外，更主要的是不善于进行逆向分析或逆向论证，假如抛力存在，这个抛力的施力物体是谁呢？反过来想一想问题就迎刃而解了。 比较思维中的操作不当 比较思维是初中物理学习中最常见的一种思维方式，按理说初中学生应能较好的掌握比较思维的方法进行比较推理、比较分析、比较论证。但实际情况并非如此，调查表明近一半的学生在比较思维中不善意于通过比较来认识事物的本质，有的完全不理解两种

14、事物的可比性，有的不理解比较的一般作用在解题中的特殊作用，不善意比较两种事物的共性和个性，不善于舍同异或舍异求同。如回答直流发电机的特点以后，再回答交流发电机的特点，而不去比较两者在结构上的差异。同样，有相当多的学生在实际应用中不能区分相邻、相近的物理概念、物理量等。如压力和压强，有用功、额外功和总功，功和功率，功率和机构效率，左手定则和右手定则等。 思维定势导致思维嵌塞 思维定势在习惯上也被称作思维上的“惯必”。在物理学习中，思维定势还有着相当程度的影响作用。有这样一道调查测试题：一人站立在乎面镜前，然后慢慢后退，则：人他在平面镜中的像越来越小，像离平面镜越来越远；B.他的像越来越大，像离平

15、面镜越来越近；C.像的大小不变，但像离人却越来越远；D.像的大小不变，像与人的距离也不变。错选A的比例意占40%。进一步的分析发现，这么多的学生之所以错选，是因为在解该题时凭借视觉的通常经验，而没有根据问题的需要进行必要的思维活动，忽略了“像的大小与在镜中看到你的大小是两回事”。由此可见，思维定势在人们接受新思想、新知识时，在对问题导师行分析和判断时的影响是消极的，也是学生在学习物理的思维过程中的一个不利因素。我的经验是： 准备工作：1.对概念的的用法要充分了解。 2.在看到题目时，在脑子里构造该题目的物理过程。 做题时； 1.先熟记概念，常用不常用都记住。 2.看到题目，充分利用题目的每一条

16、信息。 3.根据每一条信息列一个式子。 4.解出方程的答案。 一般按照以上步骤，解出题目，十拿九稳。什么叫形象思维？简单地说，“形象思维是依靠形象材料的意识领会得到理解的思维。”从信息加工角度说，可以理解为主体运用表象、直感、想象等形式，对研究对象的有关形象信息，以及贮存在大脑里的形象信息进行加工（分析、比较、整合、转化等），从而从形象上认识和把握研究对象的本质和规律。 形象思维与抽象（逻辑）思维是两种基本的思维形态，过去人们曾把它们分别划归为不同的类别，认为“科学家用概念来思考，而艺术家则用形象来思考。”这是一种误解。其实，形象思维并不仅仅属于艺术家，它也是科学家进行科学发现和创造的一种重要

17、的思维形式。例如，物理学中所有的形象模型，像电力线、磁力线、原子结构的汤姆生枣糕模型或卢瑟福小太阳系模型，都是物理学家抽象思维和形象思维结合的产物。爱因斯坦是一个具有极其深刻的逻辑思维能力的大师，但他却反对把逻辑方法视为唯一的科学方法，他十分善于发挥形象思维的自由创造力，他所构思的种种理想化实验就是运用形象思维的典型范例。这些理想化实验并不是对具体的事例运用抽象化的方法，舍弃现象，抽取本质，而是运用形象思维的方法，将表现一般、本质的现象加以保留，并使之得到集中和强化。例如，爱因斯坦著名的广义相对论的创立实际上就是起源于一个自由的想象。一天，爱因斯坦正坐在伯尔尼专利局的椅子上，突然想到，如果一个

18、人自由下落，他是会感觉不到他的体重的。爱因斯坦说，这个简单的理想实验“对我影响至深，竟把我引向引力理论”。 形象思维的基本特点是： （一）形象性 形象性是形象思维最基本的特点。形象思维所反映的对象是事物的形象，思维形式是意象、直感、想象等形象性的观念，其表达的工具和手段是能为感官所感知的图形、图象、图式和形象性的符号。形象思维的形象性使它具有生动性、直观性和整体性的优点。 （二）非逻辑性 形象思维不像抽象（逻辑）思维那样，对信息的加工一步一步、首尾相接地、线性地进行，而是可以调用许多形象性材料，一下子合在一起形成新的形象，或由一个形象跳跃到另一个形象。它对信息的加工过程不是系列加工，而是平行加

19、工，是面性的或立体性的。它可以使思维主体迅速从整体上把握住问题。形象思维是或然性或似真性的思维，思维的结果有待于逻辑的证明或实践的检验。 （三）粗略性 形象思维对问题的反映是粗线条的反映，对问题的把握是大体上的把握，对问题的分析是定性的或半定量的。所以，形象思维通常用于问题的定性分析。抽象思维可以给出精确的数量关系，所以，在实际的思维活动中，往往需要将抽象思维与形象思维巧妙结合，协同使用。 （四）想象性 想象是思维主体运用已有的形象形成新形象的过程。形象思维并不满足于对已有形象的再现，它更致力于追求对已有形象的加工，而获得新形象产品的输出。所以，形象性使形象思维具有创造性的优点。这也说明了一个

20、道理；富有创造力的人通常都具有极强的想象力。 二、形象思维在物理解题中的作用 如前所述，抽象思维与形象思维是两种基本的思维方式，人类从事各种活动，往往需要对两种思维方式协同使用，对于物理解题活动来说。亦是如此，专家的大脑中有着丰富的形象贮备，在解决物理问题时，他们总是先根据问题情景构建出清晰的物理图象；尽可能利用图形来反映物理状态、物理过程及有关物理量的关系；善于在头脑中对有关形象进行分析、比较、类比、整合；想象可能发生的情景。所以，专家往往对问题的形象有着较强的直感能力。而一般人的大脑中，形象的贮备相对贫乏，他们在解决物理问题时，不善于从形象上去把握问题；一接触到问题，就企图立即建立有关的求

21、解方程，其结果往往是欲速则不达。那么，在物理解题中，形象思维究竟能起到哪些积极的作用呢？ （一）表征作用 认知心理学家将信息在头脑中的呈现方式统称为表征，认为表征是影响问题解决的重要因素。在物理解题中，形象思维是形成表征的重要思维方式。由于形象思维的形象性和整体性，使主体容易对问题的实质和解题的关键产生直感，从而触发出创造性解决问题的方案。比如： 例1A、B两站相距60千米，A站每隔10分钟向B站开出一辆汽车，汽车的速度为60千米小时。现有一辆汽车从B站向A站开出，速度也是60千米小时。问从B站开出的汽车在途中将会与从A站开出的几辆汽车相遇？（设B站的汽车开出时，A站恰好有一辆汽车开出。） 对

22、本题，我们可以用如图1位移图线来直观地表征，由图线（相交点）可知，B站开出的汽车将与A站开出的11辆汽车相遇。我们还可以用如图2的图形来表征，即B站的汽车b刚开出时，A、B之间已有5辆汽车，同时有一辆汽车a刚从A站开出。这样，b将在A、B的中点与a相遇。可见，在前半段路程上，b车将与A站开出的6辆汽车相遇。同理可知，在后半段路程上，b车也将与A站开出的6辆汽车相遇。除去在A站遇到的一辆，可知b车在途中将与A站开出的11辆汽车相遇。 （二）先导作用 在求解物理问题时，主体运用形象思维对与问题相关的各种情景展开广泛的联想，提出有意义的猜想，这可以为问题的分析和推理的进行大致指明方向，避免解题陷入盲

23、目的境地比如： 例2、水平桌面上有一叠圆形金属片，摆放形状如图3。最下面的一块重为G，面积为S2，它相邻的上面一块金属片重为G2、面积为S2，以此类推，金属片的重量和面积均逐渐减半，一直叠下去。则自下而上三块金属片，每块金属片上表面受到的压强之比p1：p2：p3多大？桌面受到的压强多大？ 本题乍看上去似乎很难求解，为此我们先从形象上做如下的考虑：将各金属片的形状转化为一系列的矩形，并自下向上按1、2、3编号，如图4所示。由图可见，第1片以上的各片的总面积等于第1片的面积；第2片以上的各片的总面积等于第2片的面积以此类推。根据题意，可知重力的关系也是如此。所以，第1、2、3金属片上表面受到的压强

24、之比为1：1：1。桌面受到的压强为PFS2GS。 （三）支持作用 物理解题需要严谨的推理运算，形象思维可以为这种逻辑推理提供强有力的支持。运用形象思维，可以使主体头脑中建立起一幅生动清晰的物理图象，这是抽象思维得以顺利进行的基础。例如，当呈现问题：“三个共点力，大小分别为3牛、4牛、8牛，它们的合力能否为零”时，我们的头脑里通常出现一个示意的三角形。借助这个三角形，再分析它的三条边是否可能分别是3、4、8，然后作出判断。 三、物理解题中形象思维的基本形式 （一）意象 意象是人脑再现出来的某个事物的写意的形象，它既可以是由若干个同类事物的形象概括出来而得到的观念性的形象，也可以是被模式化了的某个

25、事物的基本形象、由感性认识所获得的各种形象信息经过一般化和典型化，便可成为意象而贮存在主体的大脑中及进行进一步的加工。意象相当于抽象思维中的概念，是形象思维的基本元素。爱因斯坦说：“在我的思维机构中，书面的或口头的文字似乎不起任何作用。作为思维元素的心理的东西是一些记号和有一定明晰程度的意象，它们可以由我随意地再生和组合。这种组合活动似乎是创造性思维的主要形式。它进行在可以传送给别人的、由文字或别的记号建立起来的任何逻辑结构之前。上述的这些元素就我来说是视觉的，有时也有动觉的。通用的文字或其他记号只有在第二阶段才能很费劲地找出来。” 对于物理解题来说，主体完善的意象系统是极其重要的因素。例如问

26、题：图5所示，在半圆形支架上，用两根长为半径的细线1、2悬挂着重为G的小球。现让A端固定不动，让B端逐渐沿圆形支架逐渐向上滑动，使线2从水平状态逐渐变为竖直状态。判断这一过程中，两根细线拉力的变化情况。我们头脑中出现的是与问题相关的矢量示意图，如图6所示，线B端的滑动表现为图中矢量T2的道时针向的转动。由图可见，这一过程中，细线1的拉力T2将逐渐变小，细线2的拉力T2将先变小，后变大。当两线相互垂直时，拉力T2最小；当细线2处于竖直状态时，拉力T2G。 除了图形意象，物理意象还包括图式意象，如数学符号、公式、图表等形象性材料，都可以成为图式意象的载体。比如： 例3一长列火车依惯性驶向倾角为a的

27、小山上，当列车完全停下时，列车一部分在山上（如图7）。试求列车从开始上山到停下来所经历的时间。列车全长为L，摩擦不计。 对本题，设整列车的质量为M，列车山上部分长为x，质量为MxL。选择山基为x轴坐标之原点，方向沿山坡向上。根据牛顿第二定律，可得列车受到的合力为 当得到上式时，如果主体的头脑里能出现简谐振动判别式FX的图式意象，便可确认这是周期为的简谐振动方程，于是感悟到列车从开始上山到停下来的时间等于振动周期的14，即。 （二）直感 直感是运用意象对具体形象的直接判断和感知。直感的实质就是用具有普遍性和典型性意义的意象去对照当前问题中有关事物的具体形象，从而使主体对当前问题的模式作出判断，迅

28、速确定解题思维的方向和途径。比如： 例4 如图8所示，有一聚光束穿过一遮光板的圆孔后会聚于板后10厘米处的a处，若在圆孔内嵌入一块凸透镜，则光束将会聚于板后5厘米的b点处，求该凸透镜的焦距。 在图8中，设想有一点光源放在b点，则据光路可逆，可知它将在a处成一虚像。由此可直感到本题实质上是已知物距U5厘米，像距V10厘米，求凸透镜焦距的问题。于是据透镜成像公式，即得 像这种用普遍形象（称为类象）的特征去比较具体对象（称为个象）的形象，根据形象特征整合的相似性来判别个象是否与类象同质的思维形式，我们称为形象识别直感，它主要表现为对各种形象在变式情况下的再认，以及在复合、综合形态下的分解辨认。 例5

29、 如图9甲所示，在离地面高为h，离竖直墙的水平距离为山处，有一个弹性小球以初速度V0向墙水平抛出，与墙发生弹性碰撞后落到地面上。试求落地点与墙的距离S2（设球与墙碰撞时动能没有损失）。 本题小球的运动过程可分两段，其轨迹分别是AB和BC，AB段是平抛运动，BC段是斜下抛运动。将平抛运动补全，要得完整轨迹ABD（如图乙所示）。这一直感启示我们：将BC以墙为轴转过去180o，可能正好与BD重合。利用弹性碰撞规律，我们容易证明这一点。于时所求的S2为 如上利用已有意象模式，对新形象进行补形，将局部形象纳入整体形象之中的思维主动脉式，称为模式补形直感，它在形象思维中具有极为重要的竟义。正如美国哲学家鲁

30、首夫、阿恩海姆在视觉思维一书中所写的：“把不完整的东西补足，乃是理性能力的一个最基本的本领。” 例6有两条船甲、乙在河中相向行驶，甲顺流而下，相对于水流的速度为v1，乙逆流而上，相对于水流的速度为v2,且v1v2。当两船相遇时，有一顺流而漂的竹筏正好在两船边上。再行驶一段时间后，两只船同时掉头返回行驶，而两船相对于水流的速度不变。问哪一只船先遇到竹筏？ 对本题，我们联想起另一个相似的情景：有两人在行驶的更车的过道上相向而行，两个行走的速度不同，到了某座位边两个相遇。再行走一段时间，两人同时返回以原来的速度行走，那么两人必在原来的座位边相遇。将两种情景进行类比：人相当于船，行驶的列车相当于水流，

31、座位相当于竹筏，我们便可判得原题中两船将同时与竹筏相遇。 像这种通过比较新形象与已有意象的相似性，使新形象与已有意象系统相联结的思维方式称为形象相似直感。物理解题中对问题的变更和转化往往有赖于这种直感。 （三）想象 想象是头脑中对已有意象经过结合和改造产生新的意象的思维过程，它是最有创造性意义的形象思维的形式。爱因斯坦说：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。严格地说，想象力是科学研究中的实在因素。”科学的想象是对已有意象的一系列直感的联结。在物理解题中，空间形象的想象，物理图象的想象，特殊状态和理想状态的想象，假设情景的想象等等

32、，都是解题思维中极其重要的因素。比如： 例7从某一高度以相同的速度V0，将一把弹子向各个方向撒出去。试说明各弹子均为空中的任意时刻，所有弹子位于怎样的一个曲面上？（不计空气阻力） 对本题，先设想如果所有弹子的初速均为零，则它们将同时沿同一直线做自由落体运动；再设想弹子抛出时，重力突然失去，则弹子将沿不同方向做匀速直线运动，各弹子将处于同一个半径均匀增大的球面上。由此可想象到，本题中，弹子将处在一个半径RV0t（随时间均匀增大），球心做自由落体运动的球面上。 四、如何培养形象思维能力 现代科学表明：人的大脑可分为左右两个半球，左半球主管语言、逻辑数字的运算加工，而右半球则主管音乐、美术、空间的知

33、觉辨认。从思维角度看，即人的左脑主管抽象思维，而右脑则主管形象思维。人的思维活动往往是通过左、右脑机能的“谐振”来完成的。教育的根本目的，在于最大限度地开发学生大脑的功能，培养能力。这里所说的大脑的功能应既包括左脑的功能，也包括右脑的功能；这里所说的能力理应既包括抽象思维能力，也包括形象思维能力。在以往的中学物理教学中，我们十分重视基本概念、基本规律和逻辑推理能力的培养，这完全是正确的。但是，应当看到，相对而言，我们对形象思维能力的培养，却重视得不够。这不但使学生的思维结构得不到完善，同时因为抽象思维缺乏形象的有力“支持”，所以也在一定程度上影响了抽象思维能力的培养。那么，在物理教学中，应当如

34、何有效地培养学生的形象思维能力呢？ （一）增加形象贮备 根据马克思主义认识论，人的思维（即理性认识）是建立在感性认识的基础上的，抽象思维是如此，形象思维也是如此。作为形象思维生动性的形象的东西，并不是主体的头脑中凭空臆造出来的。它根源于现实中的东西。离开了感性认识，形象思维便成为无源之水，无本之木。因此，应当重视向学生呈现丰富的感性材料，要重视实验，充分运用电化教具和图表、模型等直观手段，要善于用形象说话，用生动的比喻和类比使抽象的概念形象化。 （二）强化想象训练 想象是最富有意义的形象思维形式，要有意识地对学生进行强化训练。如教过重力后，可让学生想象“假如突然失去重力”后的情景；教过摩擦力后

35、，让学生想象“毫无摩擦的世界”；教过圆周运动、万有引力后让学生想象“假如地球突然停止转动”或“地球自转速度加大后的情景；等等。 （三）重视定性分析 形象思维是对问题整体、概略和方向性的把握，重视对问题的定性分析有助于形象思维能力的培养。当呈现问题时，应引导学生通过对问题信息的知觉，想象问题情景，构建典型形象，揣测物理变化的趋势。同时在纸上画示意图、受力图、光路图、电路图等，使学生在头脑里建立起清晰的物理图象，然后再运用物理规律进行推理和演算，得出定量的结论。 （四）提倡数形结合 在物理解题中，要提倡数与形的协同运用，善于将文字信息转化为图形信息，将物理变化规律用图象来表达，揭示数与形的对应关系

36、，运用图象这一直观工具求解抽象的物理问题。什么叫形象思维？简单地说，“形象思维是依靠形象材料的意识领会得到理解的思维。”从信息加工角度说，可以理解为主体运用表象、直感、想象等形式，对研究对象的有关形象信息，以及贮存在大脑里的形象信息进行加工（分析、比较、整合、转化等），从而从形象上认识和把握研究对象的本质和规律。 形象思维与抽象（逻辑）思维是两种基本的思维形态，过去人们曾把它们分别划归为不同的类别，认为“科学家用概念来思考，而艺术家则用形象来思考。”这是一种误解。其实，形象思维并不仅仅属于艺术家，它也是科学家进行科学发现和创造的一种重要的思维形式。例如，物理学中所有的形象模型，像电力线、磁力线

37、、原子结构的汤姆生枣糕模型或卢瑟福小太阳系模型，都是物理学家抽象思维和形象思维结合的产物。爱因斯坦是一个具有极其深刻的逻辑思维能力的大师，但他却反对把逻辑方法视为唯一的科学方法，他十分善于发挥形象思维的自由创造力，他所构思的种种理想化实验就是运用形象思维的典型范例。这些理想化实验并不是对具体的事例运用抽象化的方法，舍弃现象，抽取本质，而是运用形象思维的方法，将表现一般、本质的现象加以保留，并使之得到集中和强化。例如，爱因斯坦著名的广义相对论的创立实际上就是起源于一个自由的想象。一天，爱因斯坦正坐在伯尔尼专利局的椅子上，突然想到，如果一个人自由下落，他是会感觉不到他的体重的。爱因斯坦说，这个简单

38、的理想实验“对我影响至深，竟把我引向引力理论”。 形象思维的基本特点是： （一）形象性 形象性是形象思维最基本的特点。形象思维所反映的对象是事物的形象，思维形式是意象、直感、想象等形象性的观念，其表达的工具和手段是能为感官所感知的图形、图象、图式和形象性的符号。形象思维的形象性使它具有生动性、直观性和整体性的优点。 （二）非逻辑性 形象思维不像抽象（逻辑）思维那样，对信息的加工一步一步、首尾相接地、线性地进行，而是可以调用许多形象性材料，一下子合在一起形成新的形象，或由一个形象跳跃到另一个形象。它对信息的加工过程不是系列加工，而是平行加工，是面性的或立体性的。它可以使思维主体迅速从整体上把握住

39、问题。形象思维是或然性或似真性的思维，思维的结果有待于逻辑的证明或实践的检验。 （三）粗略性 形象思维对问题的反映是粗线条的反映，对问题的把握是大体上的把握，对问题的分析是定性的或半定量的。所以，形象思维通常用于问题的定性分析。抽象思维可以给出精确的数量关系，所以，在实际的思维活动中，往往需要将抽象思维与形象思维巧妙结合，协同使用。 （四）想象性 想象是思维主体运用已有的形象形成新形象的过程。形象思维并不满足于对已有形象的再现，它更致力于追求对已有形象的加工，而获得新形象产品的输出。所以，形象性使形象思维具有创造性的优点。这也说明了一个道理；富有创造力的人通常都具有极强的想象力。 二、形象思维

40、在物理解题中的作用 如前所述，抽象思维与形象思维是两种基本的思维方式，人类从事各种活动，往往需要对两种思维方式协同使用，对于物理解题活动来说。亦是如此，专家的大脑中有着丰富的形象贮备，在解决物理问题时，他们总是先根据问题情景构建出清晰的物理图象；尽可能利用图形来反映物理状态、物理过程及有关物理量的关系；善于在头脑中对有关形象进行分析、比较、类比、整合；想象可能发生的情景。所以，专家往往对问题的形象有着较强的直感能力。而一般人的大脑中，形象的贮备相对贫乏，他们在解决物理问题时，不善于从形象上去把握问题；一接触到问题，就企图立即建立有关的求解方程，其结果往往是欲速则不达。那么，在物理解题中，形象思

41、维究竟能起到哪些积极的作用呢？ （一）表征作用 认知心理学家将信息在头脑中的呈现方式统称为表征，认为表征是影响问题解决的重要因素。在物理解题中，形象思维是形成表征的重要思维方式。由于形象思维的形象性和整体性，使主体容易对问题的实质和解题的关键产生直感，从而触发出创造性解决问题的方案。比如： 例1A、B两站相距60千米，A站每隔10分钟向B站开出一辆汽车，汽车的速度为60千米小时。现有一辆汽车从B站向A站开出，速度也是60千米小时。问从B站开出的汽车在途中将会与从A站开出的几辆汽车相遇？（设B站的汽车开出时，A站恰好有一辆汽车开出。） 对本题，我们可以用如图1位移图线来直观地表征，由图线（相交点

42、）可知，B站开出的汽车将与A站开出的11辆汽车相遇。我们还可以用如图2的图形来表征，即B站的汽车b刚开出时，A、B之间已有5辆汽车，同时有一辆汽车a刚从A站开出。这样，b将在A、B的中点与a相遇。可见，在前半段路程上，b车将与A站开出的6辆汽车相遇。同理可知，在后半段路程上，b车也将与A站开出的6辆汽车相遇。除去在A站遇到的一辆，可知b车在途中将与A站开出的11辆汽车相遇。 （二）先导作用 在求解物理问题时，主体运用形象思维对与问题相关的各种情景展开广泛的联想，提出有意义的猜想，这可以为问题的分析和推理的进行大致指明方向，避免解题陷入盲目的境地比如： 例2、水平桌面上有一叠圆形金属片，摆放形状

43、如图3。最下面的一块重为G，面积为S2，它相邻的上面一块金属片重为G2、面积为S2，以此类推，金属片的重量和面积均逐渐减半，一直叠下去。则自下而上三块金属片，每块金属片上表面受到的压强之比p1：p2：p3多大？桌面受到的压强多大？ 本题乍看上去似乎很难求解，为此我们先从形象上做如下的考虑：将各金属片的形状转化为一系列的矩形，并自下向上按1、2、3编号，如图4所示。由图可见，第1片以上的各片的总面积等于第1片的面积；第2片以上的各片的总面积等于第2片的面积以此类推。根据题意，可知重力的关系也是如此。所以，第1、2、3金属片上表面受到的压强之比为1：1：1。桌面受到的压强为PFS2GS。 （三）支

44、持作用 物理解题需要严谨的推理运算，形象思维可以为这种逻辑推理提供强有力的支持。运用形象思维，可以使主体头脑中建立起一幅生动清晰的物理图象，这是抽象思维得以顺利进行的基础。例如，当呈现问题：“三个共点力，大小分别为3牛、4牛、8牛，它们的合力能否为零”时，我们的头脑里通常出现一个示意的三角形。借助这个三角形，再分析它的三条边是否可能分别是3、4、8，然后作出判断。 三、物理解题中形象思维的基本形式 （一）意象 意象是人脑再现出来的某个事物的写意的形象，它既可以是由若干个同类事物的形象概括出来而得到的观念性的形象，也可以是被模式化了的某个事物的基本形象、由感性认识所获得的各种形象信息经过一般化和

45、典型化，便可成为意象而贮存在主体的大脑中及进行进一步的加工。意象相当于抽象思维中的概念，是形象思维的基本元素。爱因斯坦说：“在我的思维机构中，书面的或口头的文字似乎不起任何作用。作为思维元素的心理的东西是一些记号和有一定明晰程度的意象，它们可以由我随意地再生和组合。这种组合活动似乎是创造性思维的主要形式。它进行在可以传送给别人的、由文字或别的记号建立起来的任何逻辑结构之前。上述的这些元素就我来说是视觉的，有时也有动觉的。通用的文字或其他记号只有在第二阶段才能很费劲地找出来。” 对于物理解题来说，主体完善的意象系统是极其重要的因素。例如问题：图5所示，在半圆形支架上，用两根长为半径的细线1、2悬

46、挂着重为G的小球。现让A端固定不动，让B端逐渐沿圆形支架逐渐向上滑动，使线2从水平状态逐渐变为竖直状态。判断这一过程中，两根细线拉力的变化情况。我们头脑中出现的是与问题相关的矢量示意图，如图6所示，线B端的滑动表现为图中矢量T2的道时针向的转动。由图可见，这一过程中，细线1的拉力T2将逐渐变小，细线2的拉力T2将先变小，后变大。当两线相互垂直时，拉力T2最小；当细线2处于竖直状态时，拉力T2G。 除了图形意象，物理意象还包括图式意象，如数学符号、公式、图表等形象性材料，都可以成为图式意象的载体。比如： 例3一长列火车依惯性驶向倾角为a的小山上，当列车完全停下时，列车一部分在山上（如图7）。试求

47、列车从开始上山到停下来所经历的时间。列车全长为L，摩擦不计。 对本题，设整列车的质量为M，列车山上部分长为x，质量为MxL。选择山基为x轴坐标之原点，方向沿山坡向上。根据牛顿第二定律，可得列车受到的合力为 当得到上式时，如果主体的头脑里能出现简谐振动判别式FX的图式意象，便可确认这是周期为的简谐振动方程，于是感悟到列车从开始上山到停下来的时间等于振动周期的14，即。 （二）直感 直感是运用意象对具体形象的直接判断和感知。直感的实质就是用具有普遍性和典型性意义的意象去对照当前问题中有关事物的具体形象，从而使主体对当前问题的模式作出判断，迅速确定解题思维的方向和途径。比如： 例4 如图8所示，有一

48、聚光束穿过一遮光板的圆孔后会聚于板后10厘米处的a处，若在圆孔内嵌入一块凸透镜，则光束将会聚于板后5厘米的b点处，求该凸透镜的焦距。 在图8中，设想有一点光源放在b点，则据光路可逆，可知它将在a处成一虚像。由此可直感到本题实质上是已知物距U5厘米，像距V10厘米，求凸透镜焦距的问题。于是据透镜成像公式，即得 像这种用普遍形象（称为类象）的特征去比较具体对象（称为个象）的形象，根据形象特征整合的相似性来判别个象是否与类象同质的思维形式，我们称为形象识别直感，它主要表现为对各种形象在变式情况下的再认，以及在复合、综合形态下的分解辨认。 例5 如图9甲所示，在离地面高为h，离竖直墙的水平距离为山处，有一个弹性小球以初速度V0向墙水