黄火根

摘   要：高中物理动态问题的分析对学生物理素养的考查效果较好，但实际的教学效果不理想。结合学生由此类问题产生的思维障碍，例举了5个思维导图在动态问题分析中应用的实例，充分体现了思维导图在实际教学中的优越性，提高课堂效果的同时，提升思维品质，形成学科的核心素养。

关键词：动态问题分析;思维障碍;思维导图;核心素养

高中物理中的动态问题由于涉及的物理量多、物理量之间相互关联与制约、过程繁多且有多种可能性，所以能很好地培养学生的推理能力及分析综合能力，也成为高考的高频考点。但学生在分析此类问题时，往往顾此失彼、表述混乱，导致思维出现障碍，学习效率不高。教师在讲解此类问题时，也很难找到让学生易于接受的呈现方式。结合多年的教学实践经验，笔者认为，思维导图以其独特的特点，能高效地解决这类问题。

1  思维导图的涵义

思维导图[ 1 ]是英国“记忆之父”尼·巴赞开发出来的一种组织性思维工具，是思维可视化呈现的一种方式，现已发展为高级思维的认知工具。在学习的过程中，思维导图能突破思维的静态展示，能让思维的构建过程可视化，大大促进学习者学习效率的提升。

2  思维导图在动态问题分析中的优势

高中物理动态问题[ 2 ]即指一些物理量的变化而引起其它物理量的连锁变化，往往伴随着过程的动态变化。教师在此类问题的传统教学中，呈现给学生的过程往往是静态的、知识和规律是孤立的。学生对此类问题的分析也很茫然，不知所措。如果分析此类问题时用思维导图来辅助教学，可以达到以下显著的效果。

2.1  可视性好

思维导图通常以文字、公式、图示的方法呈现，可以让学习者对过程的分析及物理量间的制約关系一目了然，形象直观。

2.2  逻辑性强

动态问题的分析考查很强的逻辑推理能力，而思维导图的构建过程恰能体现这一推理过程，较好地呈现出物理量及规律间清晰的逻辑关系。

2.3  动态性足

学习者对动态问题分析的思维障碍就在于对动态变化过程的理解，而思维导图则能很好地体现动态的变化过程，学习者顺着动态变化的思维过程较易解决问题。

2.4  实效性高

传统的动态变化问题的分析与展示需要繁多的文字与板书，需要教师过多的语言陈述，学习者接受的效果不佳，而由于思维导图的简洁、高效，则省略了过多繁冗的语言描述，促进了教学效率的提高。

3  例析思维导图在动态问题分析中的应用

3.1  机车启动类

机车启动方式常见有两种：以额定功率启动、以恒定加速度启动。其中涉及物理量有速度、加速度、牵引力、发动机功率，涉及的物理过程有匀加速、匀速、变加速，从教学实践来看，高一学生分析起来难度较大且表述不清楚。但在老师引导下，尝试用思维导图展示动态分析的过程，效果显著。导图如图1、2所示。

以额定功率启动：

以恒定加速度启动：

3.2  弹簧动态变化类

例：如图3所示，将小球从高空落下，下方竖直放置着一个轻弹簧，小球落至a点开始与弹簧接触，当下落至b点时，弹簧被压缩到最短。空气的阻力不计，则在小球从a点落至b点过程中，下面说法正确的是：

A.小球的速度先增加后减小

B.小球的加速度逐渐增加

此题中，最关键的是该过程中小球的速度和加速度变化的动态分析，难在物理量多、难在过程多、难在动态变化、难在综合能力要求高，这无论对学生的听还是对教师的讲都是一种挑战。在教学实践中发现同学似懂非懂，很难有清晰的思路与表述。教学中，如能帮助学生顺利掌握此类题目，并能灵活应用，学生的能力将有很大的提升。此时动态思维导图则能起到很好的教学辅助作用，让学生在导图的进阶、动态中实现思维的提升与飞跃。导图如图4所示。

3.3  洛伦兹力的动态变化类

例：如图5左所示，已知磁感应强度大小为B，方向垂直向里。一质量为m、带电量为+q的小球，由静止开始沿动摩擦因数为μ的绝缘杆下滑。试分析小球的运动情况并求出最大速度。

此题是动力学与电磁学的综合应用题，能力要求较高，很多学生无从入手，更不会顺畅地交流与分析。其实找不到各物理量之间关系、思维过程混乱是上述问题形成的重要原因。教师可指导学生合理地运用思维导图，将静态思维动态化，让学生形成井然有序的思维过程，达到提升学科核心素养的目的。导图如图6所示。

也可把此题变式，如：其它条件不变，加入如图5右所示的水平向右的电场E，则小球的运动情况及最大速度又如何？老师在前面做好铺垫，学生也做好了热身，就可以熟练地用思维导图来呈现这一动态变化的过程。

3.4  平行板电容器动态变化类

例：研究与平行板电容器电容有关因素的实验装置如图7所示，下列说法正确的是

A.只将电容器b板向上平移，静电计指针的张角变小

B.只在极板间插入云母介质，静电计指针的张角变小

常见答案A的讲解是：当平行板电容器充电后与电源断开时，电量Q不变，若b板向上平移，则正对面积S减小，根据电容器决定式得C减小，再根据电容的定义式得U增大，又根据静电计原理可知张角增大。整个过程都是老师在讲，最后黑板上只留下支离破碎的板书，学生跟不上老师的思维变换节奏，思维能力得不到锻炼，效果不佳。如能用以下思维导图展示动态过程，不仅能提升学生学习的积极性与课堂效率，达到复习的目的，更能提升思维品质。导图如图8所示。

3.5  闭合电路动态类

例：如图9所示的电路，A、B、C为三个相同的灯泡，其电阻大于电源内阻，当变阻器的滑动触头P向下移动时

A.A灯变亮，B灯变暗

B.电源的总电功率减小

电路中滑动变阻器的阻值变大， 从而影响整个电路中其它物理量的变化。本题的思路是先部分、整体、再部分进行讨论，涉及的知识和规律有：串并联电路的电流和电压关系、部分电路欧姆定律、闭合电路欧姆定律等。学生由于逻辑关系混乱导致思维障碍，甚至有些同学抛弃物理意义，单纯记住串反并同的口决来解题，很容易产生错误答案，也失去了提升能力的契机。同样的，动态思维导图能将物理量之间的逻辑关系图式化，让学生明晰关联物理量间的关系，从而顺利掌握此类动态问题，也同时促进学生的推理能力、综合分析能力的培养。导图如图10所示。

当然高中物理还涉及其它的动态类型：如理想变压器动态问题、理想气体中的动态变化问题及电磁感应中的动态分析等，都可以用思维导图来进行分析与演绎，提高课堂的效率，提升思维品质，进而形成学科的核心素养。

参考文献：

[1]陈丽.思维导图在中学物理教学中的应用探究[J].中学物理教学参考，2017（9）：2.

[2]贺怡.高中物理动态问题分类解析[J].物理教师，2011（10）：15.