徐 斌

(常州市第一中学,江苏 常州 213003)



分析与综合思维在物理教学中的应用

徐 斌

(常州市第一中学,江苏 常州 213003)

分析和综合是思维的基本过程，掌握分析与综合思维方法是物理教育的目标之一，考查学生分析与综合能力在高校招生考试中处于重要的地位.本文通过教学案例阐明在教学实践中如何依托教材中不同的教学资源，在概念形成、规律推导、实验探究和习题教学等不同场合、不同情境下全面系统地布局，应用分析与综合的思维方法.实践表明，教师通过教学示范能较好地引导学生养成良好的分析与综合的思维习惯，从而学生也能形成采用分析与综合方法分析问题的意识，提升分析问题、解决问题的能力.

分析；综合；物理教育

1 引子

图1 教育目标分类

布卢姆(Bloom)在其代表作《教育目标分类学》中将认知领域的教育目标分为6个层次的类别[1]，如图1所示.布卢姆是将学生行为从简单到复杂按秩序排列的，分析与综合分别属于较高的第四和第五层次，分析是以领会和运用知识为基础的，同时分析又成为综合的基础．

纵观历年高考物理学科考试说明，都将理解、推理、分析综合、应用数学处理物理问题和实验能力放在考查目标的首要位置.5种能力相互联系、密不可分，对物理概念和规律的理解，和在此基础上的简单推理是分析与综合的基础，数学工具的应用和实验探究又是建立在分析与综合的基础之上的.

由此可见，分析与综合是思维的基本过程，每一种思维活动都是大脑的分析综合活动.分析与综合思维能力是学生的关键能力，也是高校招生考试区分考生综合素质和潜能的重要方面.什么是分析与综合，如何在教学中应用分析与综合思维，这正是本文试图回答的问题.

2 分析与综合

“所谓分析，就是把研究对象在思维中分解成它的各个组成部分或要素，然后分别加以研究和考察，研究它们相互联系及相互制约的关系，研究它们之间的相互作用及在整体对象中的地位，考察它们对研究对象的状态及发展变化的影响，从而揭示事物的属性和本质的方法”.“所谓综合，就是在分析的基础上，把研究对象的各个组成部分或要素在思维中重新结合为一个整体，从而在整体上把握事物的本质和规律”[2].简单地说，分析就是从整体到部分的思维过程，综合就是从部分到整体的思维过程.

落实到物理思维中，分析就是将整体分解为各个部分，将事件发展的全过程拆成各个阶段，或从各种因素、方面和属性的角度去考察研究对象.综合就是整体观念、全程思想和各要素的整合.

分析与综合是一种辩证思维.在认识过程中，分析与综合总是相互联系的.没有分析就不可能有综合，通过对事物的分析，人的认识才能深入.离开了分析，对事物的整体认识也是肤浅、空洞的.同样，只有分析，没有综合，分析的结果将是彼此孤立、互不联系的，因而也就不可能形成对事物完整、全面的认识.此外，分析与综合的依存关系，还表现在分析为最初的综合认识所指引，分析又是进一步综合的手段、途径和方法，从而导致综合更加完整及对事物整体认识更加深化.总之，人的思维活动总是按照分析、综合、再分析、再综合……不断深入展开的.

3 分析与综合思维在物理教学中的应用

教材中蕴藏着丰富的教学资源，要培养学生分析与综合的能力，就要通过平常的教学，依据不同的教学内容特点，在不同场合、不同情境下全面系统地布局，就能使学生体悟分析与综合的思维方法.

3.1 用分析法建立和辨析物理概念

案例1 瞬时速度概念的建立

图2

案例2 静摩擦力方向的辨析[3]

在一个水平转台上放置一个小物体，当水平转台匀速转动时，物体也随之做匀速圆周运动.试分析物体做圆周运动的向心力的来源.

学生都知道物体所受的重力和支持力在竖直方向上，不可能提供向心力，那么只有静摩擦力提供向心力了，向心力是指向圆心的，所以静摩擦力指向圆心.但是学生心中不免有些疑问，静摩擦力的方向是与相对运动趋势的方向相反的，从图3中看出，物体的速度方向沿切线，摩擦力应该沿该切线的反方向才对呀？下面用分析法来研究.

图3

图4

案例3 气体压强概念的微观本质

人们认识物理现象，往往先接触到宏观现象，再探索其微观机理.从思想方法的角度看，在探索宏观现象的微观本质时，要用到分析的方法；在研究微观机理的宏观表现时，要用到综合的方法.

图5

我们生活在地球上，就像生活在包围地球的大气海洋深处.从地面开始作一个“高耸入云”的空气柱，如图5所示.仿佛叠着无数个空气箱子，由这许多空气箱子的重力产生的压强就是地面上的大气压强.那么，如果在大气中任意取一小瓶空气并把它密封起来，它对器壁的压强也等于大气压，难道也是由这一小瓶气体的重力产生的吗？显然这个看法是错误的，要理解这个问题，必须从气体压强的微观机理上去找原因.

图6

在地面附近取一小瓶空气时，瓶中气体与周围大气的温度相同，平均动能就相同，又因为分子数密度相同，所以它们的压强也相同.

在离开地面不同高度处，从宏观上说，其上方的空气柱高度不同，由这些空气柱重力产生的压强自然也不同.从不同高度处取一小瓶空气，微观上它与该处“空气箱”的分子数密度和平均动能相同，因而瓶内气体对器壁的压强也就等于该处的大气压.

从而，大气重力产生的压强(综合效果)与弹性分子碰撞器壁的结果(微观分析)，在这里就统一起来了.

3.2 用分析与综合思维推导物理规律

案例4 匀变速直线运动位移公式的推导

在推导匀变速直线运动的位移时间关系时，可以充分利用分析与综合思维.

图7

图8

由此可知，在推导过程中，“化整为零，以恒代变”的过程即为分析的过程，“积零为整，再取极限”则为综合过程，可以说位移公式的推导过程是分析与综合思维相结合的完美范例.

3.3 用分析和综合思维理解和指导实验

实验是研究物理的重要手段.当我们设计一比较复杂的实验时，往往要采用分析与综合的思想方法.

案例5 研究平行板电容器的电容

这种方法在高中物理教学中多处用到，如关于合外力F、物体质量m、物体加速度a之间关系的研究；理想气体状态参量压强p、体积V、温度T之间关系的研究；电磁学中安培力F与导线电流I、导线长度L、磁感应强度B之间关系的研究等等都用到分析与综合的思维方法.

3.4 在习题教学中应用分析与综合的思维方法

应用是掌握一种方法的有效途径，只有在不同问题情境中学会应用分析综合的方法，学生才能真正懂得.习题求解能直接反映学生对概念和规律的理解程度和推理能力的高下，在此基础之上的分析综合能力能最充分地得到展现.那么教师在这过程中可以有何作为呢？教师在畅游题海的基础上通过精选典型例题，条分缕析、思路清晰、富有启发式地讲解示范，关键处画龙点睛、一语道破，启发但不灌输，示范而不包办，会对培养学生的分析综合能力起到重要作用.

具体来说，物理习题的求解关键在于研究对象的确定和物理过程的分析.我们研究连接体时，往往采用“隔离法”——把连接体中某一物体暂时与其他物体“隔离”出来，单独进行研究.这就是一种分析的方法——从整体到部分的研究方法.有时，我们又采用“整体法”——把相连接的各个物体统一起来加以研究.这就是一种综合的方法——从部分到整体.在实际的问题情境中，这两种方法往往是交替使用的.有时主要采用分析的方法，或主要采用综合的方法，视情况而定.另外，对于一个复杂的物理过程，总是先采用分析的方法，把过程分为若干部分分别加以研究，然后再采用综合的方法，把这些部分结合为一个统一体加以考虑，从而形成一个整体的认识.

案例6 2016年高考物理(江苏卷)第14题

如图9所示，倾角为α的斜面A被固定在水平面上，细线的一端固定于墙面，另一端跨过斜面顶端的小滑轮与物块B相连，B静止在斜面上.滑轮左侧的细线水平，右侧的细线与斜面平行.A、B的质量均为m.撤去固定A的装置后，A、B均做直线运动.不计一切摩擦，重力加速度为g.求：

图9

(1) A固定不动时，A对B支持力的大小N；

(2) A滑动的位移为x时，B的位移大小s；

(3) A滑动的位移为x时的速度大小vA.

解题思路 物理情景分析——固定A的装置撤去后，由于不计一切摩擦，A将向左运动，同时B将沿斜面下滑.

研究对象分析——由于B放在斜面A上，系在B上的细线又通过A上的定滑轮固定在墙壁上.A、B的运动通过细线相互联系，因此分别以A、B为研究对象分析，必要时再综合考虑两者的关系.

状态分析——释放A时作为初态，当A向左移动x时作为末态.

过程分析——由于不计一切摩擦，在A、B相互牵连的运动中整体的机械能守恒.

有了上面的分析，问题不难解决.

① 对B受力分析可得，支持力的大小N=mgcosα.

图10

案例7 2016年高考物理(江苏卷)第15题(压轴题)

图11

图12

① 出射粒子的动能Ek；

② 粒子从飘入狭缝至动能达到Ek所需的总时间t总；

③ 要使飘入狭缝的粒子中有超过99%能射出，d应满足的条件.

解题思路 运动过程分析——由于粒子在磁场中运动的周期与电场变化周期相同，根据题目假设可知，粒子先在两D型盒间的电场中做初速为零、位移为d的匀加速运动，然后以第一阶段的末速度在磁场中做匀速圆周运动半周，接着继续做位移为d的匀加速运动、匀速圆周运动半周……如此往复，出射粒子每次经过狭缝均做位移为d的匀加速运动，最后做大小等于D型盒半径的匀速圆周运动从D型盒射出.

4 结语

在教学中应用分析与综合的思维方法，就是要充分利用教材资源，通过不同类型教学内容的系统布局，学生在不同问题情境中进行分析与综合，学生就能够在不同场合下、各种情境中强化对分析和综合思维方法的理解，更重要的是养成了良好的思维习惯，形成了一种意识，提升了分析与综合思维的能力.

[1] 施良方.学习论[M].北京：人民教育出版社，1994：346.ShiLF.Learningtheory[M].Beijing:People’sEducationPress, 1994: 346.

[2] 田世昆,胡卫平.物理思维论[M].南宁：广西教育出版社，1996：123. Tian S K, Hu W P. Physical thinking theory[M]. Nanning: Guangxi Education Press, 196: 123.

[3] 岳燕宁.分析与综合[M].合肥：中国科学技术大学出版社，2015：76. Yue Y N. Analysis and synthesis[M]. Anhui: University of Science & amp; Technology China press, 2015: 76.

[4] 张大昌.普通高中课程标准实验教科书 物理 选修3-1[M].3版.北京：人民教育出版社，2010:30. Zhang D C. General high school curriculum standard experimental textbook Physics an elective course 3-1[M]. Third Edition Beijing: People’s Education Press, 2010: 30.

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APPLICATION OF ANALYSIS AND COMPREHENSIVE THINKING IN PHYSICS TEACHING

Xu Bin

(Changzhou No.1 High School, Changzhou, Jiangsu 213003)

Analysis and synthesis is the basic process of thinking, master analysis and comprehensive thinking method is one of the objectives of physical education, the examination of students’ analysis and comprehensive ability is in an important position in the college entrance examination. This paper through the case teaching elucidated in the teaching practice to rely on textbooks in different teaching resources, in the formation of concept, rule derivation, inquiry experiment and exercises teaching such as different occasions, different scenes under a comprehensive and systematic layout, application analysis and comprehensive thinking method. The practice shows that the teachers through teaching and demonstration, used to guide students to develop good analysis and synthesis of the habit of thinking, so that students can form using analytical and synthetical method to analyze the problem of consciousness, enhance the analysis problem, problem-solving ability.

analysis; synthesis; physical education

2016-06-12

本文是江苏省教育科学“十二五”规划2013年度课题《高中物理教学中培养学生科学素养的研究》阶段性成果之一，课题编号为D/2013/02/435.

徐斌,男,中学高级教师,江苏省物理奥林匹克竞赛高级教练员.主要研究方向为高中物理课堂教学设计与实施、全国高中物理奥林匹克竞赛.xubinphy@sina.com

徐斌. 分析与综合思维在物理教学中的应用[J]. 物理与工程，2016，26(6)：84-89.