高中物理解题的思维方法

高中物理解题的思维方法徐炳辉摘要：解题是对所掌握的物理知识的再现、理解和运用。在解题过程中讲究思维方法。应用逆向思维、发散思维、图象思维等几种思维方法将有助于解题能力的提高。关键词：思维物理解题引言：物理概念、公式、规律的繁多，决定了习题可以有不同的方法求解和习题的无穷无尽。面对众多的物理习题，应当对学生加强思维方法的训练，提高学生的解题能力，才能收到事半功倍的效果。下面谈谈中学物理学习常用的思维方法。一、正向思维和逆向思维所谓正向思维就是“循规蹈矩”，从问题的始态到终态，顺着物理过程的发展去思考问题。而逆向思维则是反其常规，是将问题倒过来思考的思维方法。根据因果关系、由果导因，它是解决物理问题常用的思维方式，也是高考考查的重要内容之一。学生都习惯于正向思维，许多物理问题，如果逆着正向思维的方向提出，往往使许多学生不知所措。因此，在习题课教学中，应有意识地对某些题目进行逆向置换，即从事物的反面提出问题，以加强学生的逆向思维能力训练，培养思维的灵活性。例1：火车刹车后经过8秒钟停下，若它在最后1秒内通过的位移是1米，求火车的加速度和刹车时火车的速度。]解析：本题若沿正向思维的思路来解，将是十分繁琐的，不过若倒过来考虑，将火车的运动逆时间顺序倒推过去，则刹车过程看作初速度为零的匀加速运动的逆过程，最后1秒通过的位移就变成了匀加速运动的最初1秒通过的位移，火车刹车时的速度就变成了匀加速运动末速。由运动学公式2021attvs，atvvt0易得22sma，smv16。例2：如图所示，图中实线是一列沿x轴正方向传播的简谐波在某一时刻的波形图，波速为sm10，试用虚线画出它经过0.1秒后的波形图。解析：此题学生很容易根据已知条件求得：mssmvts11.010，正向传播，画出所求波形图如图中虚线所示。若将上题逆向置换，将题变为：例3：如图中实线所示是一列沿x轴方向传播的简谐波在某一时刻的波形图，虚线是0.1秒后的波形图线。求这列波可能的传播速度。mv/mx/246解析：此题经过逆向置换，相对例2增加了多向性和层次性，解答此题的关键应注意此题未给出传播方向，即两个方向都可能且每个方向都有许多按一定规律排列的不同速度与之对应。故答案应是：若波沿x轴正方向传播，速度smnv41401；若波沿x轴负方向传播，速度smnv43402；两式中的n=0，1，2，3……二、发散思维所谓发散思维是依据研究对象所提供的各种信息，使思维打破常规，寻求变异，广开思路，充分想象，探索多种解决方案或新途径的思维方法。它的主要特征是求异性和多样性。故此我们在物理课教学中应根据教材内容，应精心设计一些培养发散思维的习题，通过一题多变、一题多解、一题多问和一题多答等对学生进行发散思维训练，从而让学生灵活地掌握各知识点，进而巧解巧算。（一）、一题多变——变化发散一题多变，主要包括题型变换、条件变换两种形式。例如：填空题与选择题的互换，已知与未知的互换等。具体做法就是让学生经过思考，把原题变成保持原知识点不变的题。通过一题多变，培养学生的变化思维。例4：如图所示，紧靠着点光源S有一质点A，在其前方的竖直屏上有A的影P，现将A向着屏水平抛出，不计空气阻力，影P在屏上的运动情况是（）A．匀速直线运动B．初速度不为零的匀加速直线运动C．做初速度为零的匀加速直线运动D．做变加速直线运动解析：原题为选择题，练习的知识点就是如何确定影的运动规律。答案为（A）变换：如果把质点A放在光源S与屏水平距离的正中间，静止释放质点A，则影的加速度为。答案为2g（二）、一题多解——解法发散一题多解，就是广开思路，用多个物理规律去处理同一物理问题，这样，脑海中储存的大量信息会充分调动起来，在探求问题的解法方案中，使思维极大地得到发散。例5：总质量为M的列车，沿水平直轨道匀速前进，其质量为m的末节拖车于中途脱节，当司机发觉时，车已驶过路程l，于是立即关闭气门，撤去牵引力，设阻力与车重成正比，机车的牵引力恒定不变。求两部分列车完全停止后，它们之间的距离S。解析：对于此题，可用牛顿第二定律和运动学公式解答，但太繁。若用功、能的观点来分析就很简单。事实上，如果末节拖车脱节时，司机立即撤去牵引力，则列车的两部分完全停止时，它们的距离为零，显然，牵引力在路程l对车头所做的功，等于车头比末节拖车多通过距离S而克服阻力所做的功。考虑到列车开始时做匀速运动，则有kMgF牵，gsmMkkMglw)(，因此mMMls。（三）、一题多问——阶梯发散一题多问主要有：一题多问型，题组等形式，这是拓宽思路的先导，也是引水入田的渠道。使设问逐渐加深，引导思维逐渐深化，可使学生的理解更深刻。SAP例6：如图所示，质量为m的物体（可视为质点），以水平初速0v滑上原来静止的水平光滑轨道上的质量M的小车，物体与小车上表面间的摩擦系数为，小车足够长，求：①物体和小车的最终速度；②物体从滑上小车到相对小车静止所经历的时间；③从滑上小车到相对小车静止的这段时间里，小车和物体通过的距离各是多少；④物体相对小车滑行的距离是多少；⑤整个过程中产生了多少热量。解析：本题一题多问，5个问题的难度依次加大，从基本规律到综合运用，能充分发掘学生的发散思维能力。（四）、一题多答——分析发散一题多答主要有：一是对同一问题有不同的表达方式；二是由于条件的不定性，使同一问题有不同的答案。解决这类问题要善于抓住问题的本质，并从本质出发，去思考表达或解决这一问题的不同方法，这种以知识点为中心的一题多答，既能培养了学生的发散思维，还有助于学生准确全面的掌握知识。三、隔离思维和整体思维隔离思维是将研究对象隔离出来进行分析，使用它不仅能求出与部分有关的物理量，而且可以求出与整体有关的物理量。而整体思维即本着整体观念对系统进行整体上的分析，通观全局。处理好隔离思维和整体思维的关系，可以找出解题的简捷方法。是解题中的一种普遍有效的思维方式例7：如图所示，带有等量的异种电荷的A、B两金属球，A带+q，B带-q，用绝缘细线相连后悬起，并置于水平方向的匀强电场E中，当小球重新平衡时，OA、AB两线与竖直方向夹角是多少？解析：先将A、B两金属小球作为一个整体，总电量为0，水平方向所受的电场力的合力为0，还受到竖直向下的重力和OA线的拉力，由二力平衡条件可知：OA线应在竖直方向上。即与竖直方向夹角为0，对于B球，进行隔离分析，把B球单独受力分析，如图：可有gmqE2tan，从而求得。四、图象思维所谓图象思维是指利用图象的物理意义来分析问题的思维方法，如运动学中的追及问题、振动和波的问题、热学中气体连续变化的问题，均可利用图象进行分析，既直观又方便。例8：如图所示，竖直平面内一个光滑圆轨道，AB为水平方向的直径。甲乙两小MmAm1m2BEm2gBqEF球同时以同样大小的速度从A出发，沿圆环按图示方向向B运动，运动中不脱离环壁，则：A．两球到达B点的速率相等B．小球甲先到达B点C．小球乙先到达B点D．质量小的小球先到达B点解析：由机械能守恒可得两小球到达B点的速率相等，但哪个球先到达？这种运动学的问题，若利用ts图象、tv图象，则可形象直观。画出tv图象如图，甲先减速后加速，乙先加速后减速。表示物体所通过的路程面积要相等，由图可知小球乙先到达B点。答案选（AC）总之，物理图象是形象描述物理状态、物理过程和物理规律的常用工具，也是应用数学知识解决物理问题的一个重要方面。正确的物理图象，能在我们分析物理问题时提供清晰的物理图景，图象往往能把与问题相关的多个因素同时展现出来，这样，既有助于我们对基本概念、基本规律的记忆和理解，也有助于我们把握相关物理量的关系，有的问题甚至通过图象直接得到解答。但利用图象解物理题时，应特别注意正确全面理解图象所表示的物理意义，例如在一个坐标系中的图象：应知道它的坐标轴代表什么物理量？是什么单位？是标量还是矢量？整个图象有何意义。另外对于一些图象其图形相似而物理意义不同的图象，如ts图象和tv图象、振动图象和波的图象等，应该注意区分而不能混淆。当然，在物理解题中，用到的思维方法还有等效思维、极限思维、类比思维、假设思维等。在此不一一阐述。总之，学生的思维能力决定着解题能力。因此在平时教学过程中，教师应有意点拨和训练学生的思维。使其在掌握基础知识的基础上，学会一些解题的思维方法。这样，既提高了学生的思维能力和解题能力，又可使学生对物理的兴趣更加浓厚，形成学习的良性循环。参考文献：《中学物理》2000年第20期1/msvst/乙甲t甲t乙甲B乙A