对高中物理解题思维方法的探究与运用

摘要:高中物理是一门揭示物理现象,研究物体运动一般规律的学科,物理问题的解决与思维方法的正确运用有着密切的关系。在解答物理习题的过程中,掌握并运用恰当的思维方法,寻找问题化解的通用思考路径和相关的公式选择规则,可以构建物理模型,确立题型归属,化繁为简、化难为易,进而达到思路清晰、方法便捷、结论准确的解答目的。

关键词:高中物理;解题思维方法;探究与应用

中图分类号:G633.7?摇文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)37-0091-02

一、整体与隔离

在物理解题中,整体或隔离考虑问题是一种基本的思维方法。整体思维就是不纠缠细枝末节,把相互联系的几个物体或几个相关物理过程当作一个整体来考虑和分析。隔离思维就是把一个整体或一个物理过程分解为几个部分,分析内部的物理关系。许多物理习题往往要采取先整体后隔离的方法,先对整体与外界的物理关系进行分析,获知习题中的隐含条件,得出相关等量关系,再隔离其中的某一物体,可以很方便地获取正确结论。

例1.如图1所示,轻绳OA的一端系在质量为m的物体上,另一端系在一个套在粗糙水平横杆MN的圆环上,现用水平力F拉绳上一点,使物体从图中实线位置缓慢上升到图中的虚线位置,但圆环仍保持在原位置不动。在这一过程中,拉力F、环与横杆间的静摩擦力f和环对杆的压力N的变化情况可能的是:①F逐渐增大,f保持不变,N逐渐增大;②F逐渐增大,f逐渐增大,N保持不变;③F逐渐减小,f逐渐减小,N保持不变;④F逐渐减小,f逐渐增大,N逐渐减小。

对于N和f的变化情况通过整体考虑,可知整体在竖直方向只受重力和支持力N,重力不变,则N不变。而静摩擦力f等于拉力F。对于拉力F的变化可以隔离物体m,因为绳的张力的竖直分力等于m的重力,水平分力等于F。由于θ角变大,故F变大,f也变大

二、归类与转化

建立物理模型是解决物理习题的重要环节。在思考物理问题时,我们可以根据相关问题的彼此联系进行物理建模,分门归类,明确其属性、一般解题方法和技巧。然后通过不同知识范畴的灵活转化,寻找突破口,把握住解题的命脉。

例2.两个质量相同的小球用不可伸长的细线连结,置于场强为E的匀强电场中,小球1和小球2均带正电,电量分别为Q1和Q2(Q1Q2)。将细线拉直并使之与电场方向平行,如图2所示。若将两小球同时从静止状态释放,则释放后细线中的张力T为不计重力及两小球间的库仑力。

此题看似一道电学题,实质在明确图中小球1和小球2有共同的加速度,所受合外力为E(Q1+Q2)后,就可以转化为关于力与加速度关系的力学问题,应用牛顿第二定律及物体受力分析便可以使问题得到有效解决。

三、正向与逆向

正向思维就是按照物理过程从始态到终态的发展去思考问题,逆向思维则是反其道而行之,将问题倒过来思考。学生往往都习惯于正向思维,然而许多物理问题,按着逆向思维解题的过程会大大简化。

例3.匀速行驶的卡车制动后经过8秒钟停下,若它在最后1秒内通过的位移是2米,求卡车的加速度和匀速行驶时的速度。

此题若沿时间顺序正向思维,过程会比较烦琐,而将卡车的运动逆时间顺序思维,就可以把制动过程看作初速度为零的匀加速直线运动的逆过程,最后1秒位移就变成了匀加速运动的最初1秒位移,卡车匀速行驶的速度就变成了匀加速运动的末速。由运动学公式很容易得到正确结果。

四、代换与推理

有些物理问题,如果完全按照基本概念和原理去运算,不仅步骤烦琐、过程絮长,而且容易出现错误。而采取代换与推理的方式,抓住不变的物理量和同一物理过程中各方面相同的物理量,将新的问题与熟知的物理模型进行等效处理,往往能够化繁为简、化难为易,切实提高解题速度。

例4.一个物块从斜面底端冲上足够长的斜面后返回到斜面底端,已知小物块初动能为E,它返回斜面底端速度大小为v,克服摩擦阻力做功为E/2。若小物块冲上斜面的初动能变为2E,那么其返回斜面底端时动能、速度和克服阻力做的功是多少?对于这一问题,我们可以将2E代换为E',由题意推理知,其返回斜面底端时克服阻力做的功是E'/2,即为E,返回斜面底端时动能也为E,再由题中条件E=mv2知返回斜面底端时速度v'满足mv'2=2mv2,即v'=■v.

五、发散与多维

学习高中物理的目的不是解答物理习题,而是通过解答习题巩固物理知识,培养创新思维能力。为此,思维品质中的发散与多维自然成为物理解题思维方法的重要组成部分。对于许多物理问题,我们应该从不同的角度、不同的思路,以不同的方法去分析,以发散和多维思维探寻最有效、最简洁的解题途径。

例5.如图3所示小球沿水平面通过O点进入半径为R的半圆弧轨道后,恰能通过最高点P,然后落回水平面,不计一切阻力,若将半圆弧轨道上部的■圆弧截去,其他条件不变,则小球能达到的最大高度比P点高多少?

对于此题,我们可以用牛顿第二定律、动能定理与机械能守恒定律等不同方法解决,但比较后我们会发现:机械能守恒定律在思考与运算方面具有明显的优势。

解题能力是物理综合能力的重要表现形式,对物理解题思维方法的思考与研究,是提高物理解题能力的重要手段。只有掌握正确的解题思维方法,才能在解题过程中创造性地运用知识的纵横联系,脉络清晰、思路顺畅、不落俗套、不拘一格,进而达到事半功倍的解题效果。

参考文献:

[1]丁宏伟.常用思维方法在高中物理解题中的应用[J].中学物理教学参考,2010,(10).

[2]罗旭昉.几种思维方法在高中物理解题中的应用及实例[J].考试周刊,2010,(37).

[3]李秀萍.科学探究物理解题思路与方法[J].新课程改革与实践,2012,(23).

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