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山重水复疑无路 峰回路转又一村———逆向思维与物理学 王善锋 （山东省 邹平县第一中学 256200） wangshanfeng001@126.com 人的思维活动存在正向和逆向两种形式，逆向思维是指转换角度，从相反的角度去探求。逆向思维具有变通性和独特性的特点。变通性指的是思考随机应变，触类旁通，不局限于某一方向，不受消极思维定式的桎梏，能使思维从某一方向跳到第二、第三、第四个方向„„从而有更多的方向、方面可供选择和考虑，表现出极其丰富的多样性，从而形成立体思维，编织成思维之网，能迸发出不同凡俗的新思想、新观点。逆向思维的独特性是在变通性的基础上形成，是逆向思维的最高目标，它更多地代表着逆向思维的本质，是指逆向思维能形成与众不同的见解，能以前所未有的新角度、新观点去认识和反映事物。逆向思维是破“惯例”的一种重要思维方式，是对传统观念的一种补充，不同的思维方式是没有绝对的正确和错误之分的。 逆向思维在用来解决物理学方面的问题时，可以起到“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”的效果。下面列举几例，以起抛砖引玉的作用。 1 逆向思维与物理学发明和应用 在创造发明的路上，更需要逆向思维，逆向思维可以创造出许多意想不到的人间奇迹。 吸尘器的前身是“吹尘器”，“吹尘器”能把灰尘吹走，但周围的环境却变得乌烟瘴气。赫伯布斯由“吹”想到了“吸”，于是研制成功了现在的吸尘器；一般的火箭是向上发射的，可是前苏联的工程师米海依尔，成功地运用了逆向思维，于1968年研制成了向下发射的钻地火箭；再如原来的破冰船，都是船在冰面上靠重量压碎冰层，因此破冰船头部十分笨重。而前苏联的科学家利用逆向思维，让船钻入水下，依靠浮力，用坚硬地“巨齿背脊”顶冰，十分小巧；还有，水总是由高向低流动，有什么办法能使其由低向高流动呢？由此而发明出各种类型的泵；洗衣机的脱水缸，它的转轴是软的，用手轻轻一推，脱水缸就东倒西歪。可是脱水缸在高速旋转时，却非常平稳，脱水效果很好。当初设计时，为了解决脱水缸的颤抖和由此产生的噪声问题，工程技术人员想了许多办法，加粗和加硬转轴，都无效。最后，他们来了个逆向思维，弃硬就软，用软轴代替了硬轴，成功地解决了颤抖和噪声两大问题；发电机共同的构造是各有一个定子和一个转子，定子不动，转子转动。而我国发明家苏卫星发明的“两向旋转发电机”定子也转动，发电效率比普通发电机提高了四倍。 网球没有打气孔，如何给瘪了的网球充气呢？我们知道，网球内部气压高于外部，就会从网球内部往外部漏气，最后网球内外压强―致了，就没有足够的弹性了。怎么让球内压强增加呢？运用逆向思维，让气体从外向内漏气。怎么做呢？把软了的网球放进一个钢筒中，往钢筒内打气，使钢筒内气体的压强远远大于网球内部的压强，这时高压钢筒内的气体就会往网球内“漏气”，经过一定的时间，网球便会硬起来了，把不可能变为了可能。 逆向思维最可宝贵的价值，是它对人们认识的挑战，是对事物认识的不断深化，并由此而产生“原子弹爆炸”般的威力。 2 逆向思维与物理学教学 思维的可逆性是一种积极的心理活动，对学生思维活动的发展有着不可估量的影响。实践证明，逆向思维是可以在正向思维建立的同时形成的。因此，在平时的教学中，我们要注重培养学生逆向思维的能力,这样不但有助于学生活化知识结构，消除思维定势的负迁移，而且亦有利于启迪思维智慧。可以通过展示与下面类似的一些问题，让学生自由思考。如：仅重力和弹力做功，机械能守恒。条件反过来怎样呢？机械能不守恒要怎样的条件呢？„„等，都可以起到培养学生逆向思维能力的作用。在中学物理中，逆向思维典型的应用是把末速度为零的匀减速直线运动逆向看作初速度为零的匀加速度直线运动，这样思路变得更清晰、公式变得更简单。还有，光路可逆原理的应用使光学问题的处理更简单。“蓦然回首，那人却在灯火阑珊处。”是运用逆向思维处理物理问题时的绝佳写照。 教学模式上也要转变思维。原来的物理教学中，“教”学生相当于把学生关在笼子里，逐渐失去了自主性、灵性和思维上的“野”性，最终变成了“书呆子”。现在的素质教育改革就是让“教”和“学”互换位置，给学生自主空间，而老师在笼子里观察学生，由于笼子的束缚，教师不能随意干涉学生的“自由”。 1 这样，学生的能力得到自由施展的空间。 3 逆向思维与物理学发展 逆向思维在科学领域的应用更是比比皆是，科学界提倡的“大胆假设、小心求证”说的就是逆向思维方法。并且，逆向思维在科学探索中往往孕育着伟大的发明和创造，物理学不断地发展就是逆向思维应用的典型。例如，看到苹果落地，牛顿想：苹果为什么不向上跑而向下落呢？于是，牛顿发现了万有引力；经典力学的理论可以说明许多现象，但并不能解释所有现象，对它的怀疑就产生了相对论，物理学就是这样在否定中发展的；现代社会没有电是不可想象的，电之所以能被广泛的利用，应该归功于英国科学家法拉第。 1820年，丹麦科学家奥斯特发现导线通上电流会使附近的磁针偏转，使整个科学界受到了极大的震动，它说明电现象与磁现象是有联系的。法拉第由此想到磁铁也能使通电导线移动，于是他发明了电动机。后来法拉第敏锐地觉察到:电能生磁，反过来，磁能生电吗？并在1822年的一篇日记中写下了“由磁产生电”这样闪光的思想字迹。经过不懈地努力，在1831年，法拉第终于发现了电磁感应现象，寻找10年之久的“磁生电”的效应终于发现了，这一发现导致了发电机的诞生。法拉第两次“反过来试试看”使大规模生产和利用电能成为可能，而这又引发了第三次产业革命。 我们的世界就是由相互对立的事物组成的，而每一事物又有相互对立的两个方面，很多过程都是可逆的，而两种截然相反的方法有时可以解决同样的问题。遗憾的是，由于我们受过太多的“是非”观念的教育，因此往往喜欢判断对错，以至于采取一种方法后就轻易排斥与之相反的方法。运用逆向思维去思考和处理物理学问题，实际上就是以“出奇”去达到“制胜。”因此，逆向思维的结果常常会令人大吃一惊、喜出望外、另有所得，能使思维更加灵活找到更多解决问题的途径。 参考资料： 普通高中课程标准实验教科书 物理 选修3-2.人民教育出版社.2005.8 赵春莲.反弹琵琶出新意 逆向思维快解题.中学物理教学参考.2004.3 2 本文来源：https://www.dywdw.cn/da8dfe277fd5360cba1adb86.html
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2022-03-26
