常用思维方法在高中物理解题中的应用

常用思维方法在高中物理解题中的应用

李文君

上海市青浦高级中学高三（13）班上海201700

摘要：高中物理作为知识性很强的一门学科，在反应物理现象本质前提下，往往可以借助于物理现象来发现事物发展变化的规律。近年来随着新教改的日益深化，我国物理教学当中的解题思维以及方法受到人们的高度重视，合理的解题思维以及方法可以显著改善解题的效果以及解题的效率，并且在解题的过程中，还可以鼓励学生尝试可以通过多种解题思路来构建解题模型。本文简要介绍高中物理解题过程当中集中常用的思维方法。

关键词：物理解题；整体思维法；逆向思维法；类比思维法；极限思维法

物理解题可以说是物理学习的一个重要环节，能够建立并发展学生物理认知结构，对于形成并且改善学生物理思维能力发挥着举足轻重的作用。思维作为学生掌握物理知识的关键心理过程之一，在感知事物的前提下，人们借助于思维能够认清事物本质以及内在规律[1]。合理运用物理思维方法来指导解题，可以帮助学生培养学生意识，并且发展他们的创造性思维。在复习考试的过程当中，学生应当重视运用科学思维方法指导物理习题的解答，从而达到出奇制胜的目的，同时也可以从中体验物理学习的乐趣。本文重点探讨逆向思维法、整体思维法、极限思维法以及类比思维法在解物理题当中的具体应用。

一、逆向思维法在高中物理解题中的应用

逆向思维作为一种同传统的群体思维有着相反防线的思维方式，强调从相反角度、不同侧面以及不同立场思考问题，有着探索性、创造性以及审析性等方面的特点。常用逆向思维法主要有反演法以及反证法。其中反演法有利于解决可逆性物理问题，而反证法则有利于解决结论互不相容的那些物理问题。通常情况下，人们往往都是采用正向思维的方式去思考并且解决问题，不过在物理学习的过程当中，有一些问题如果运用正向思维解决面临着比较明显的困难，通过使用逆向思维法反而可以达到奇制胜的目的[２]。所以在物理解题的过程当中，如果问题根据常规方法解决比较繁琐甚至难以求解，就应当考虑引导学生倒过来思考问题，尝试使用逆向思维法解决问题，这样一来解决解决往往简洁明快。现举例说明。假设存在两个相互接触物体A和B，用同样加速度沿着固定的斜面下滑。已知两个物体同斜面之间的动摩擦因是μ，证明两个物体之间无弹力作用。此题解析的过程当中，如果使用正向思维去直接进行证明，学生往往都会觉得无法下手，因此可以考虑选择逆向思维法当中的反证法证明。假设两个物体间之间存在互相作用的弹力，弹力的大小是F。首先选定物体A当作研究的对象，经过受力分析可知物体在平行斜面方向上一方面受弹力以及摩擦力的作用，另一方面还受沿斜面方向的重力作用。这样一来酒桶题设条件当中两个物体以相同加速度沿斜面下滑矛盾，因此原假设错误的，也就是两个物体之间并无弹力作用。

二、整体思维法在高中物理解题中的应用

整体思维法是将互相联系物体看为一个整体，也包括将几个有关物理过程看作一个过程，从而展开研究的方法。将这一方法应用于解题过程当中，往往能够少走弯路，甚至省略常规的步骤，使得解法更加明快简捷。运用这一思维方法需要纵观全局，确保目标明确从而做到有的放矢，避免片面的分析方法。现针对物理解题当中整体思维法的运用举例说明。使用轻质细绳将两个未知质量的小球悬挂起，对A小球持续施加向左偏下的恒力，对B小球持续施加向右偏上的恒力，直到最后平衡，表示平衡状态的状况如何？此题解析的常规解法需要分别对A小球以及B小球进行独立的受力分析，这样一来受力状况就比较复杂，理解起来难度较大，因此加大解题难度，并且往往难以得到准确的结果。要是在此题解答的过程当中应用整体思维法，将Ａ小球以及Ｂ两小球看作一个整体，因为上端绳成熟拉力的大小相等并且方向，也就是说合力是零。所以除上端绳产生的系统拉力之外，系统可以看作只接受竖直向下重力的作用。根据已经给出的条件，最后系统处于平衡的状态。通过分析平衡条件可以得知，上端绳对系统拉力需要同两个小球成熟的重力大小相等并且方向相反，也就是绳对系统产生的拉力需要竖直向上。这样一来就能够直接得出本题正确答案。整体思维法可以在很大程度上简化解题的过程，改善学生的解题能力，并且可以发散学生的思维，在高中物理解题当中的应用比较广泛。在解题的过程当中，教师需要重点培养学生整体思维能力，从而达到事半功倍的学习效果。

三、极限思维法在高中物理解题中的应用

如果某个物理量在特定区间内单调连续变化，就能够将这一物理量及其变化过程进一步外推到区域当中的极限情况，从而迅速暴露物理问题本质情况，然后根据已知的事实经验很快得到规律性认识以及准确判断，这一思维法也叫做极限思维法。作为一种常用的科学思维方法，极限思维法在物理解题过程当中的应用比较广泛。如果将复杂问题推进到极限条件或者是极端状态加以分析，能够避免那些非必要的繁琐的物理分析过程分析以及复杂的数学运算推导，从而让问题变得较为简单。下面使用具体的实例来进行说明。甲、乙是两个光滑斜槽，分别由２段构成，其长度以及高度都相同，现使ｍ以及ｎ两个滑块同时从斜槽顶端从静止释放，如果滑块在转折点为发生能量损失，哪个滑块受限落地？解析这个问题，因为不知道各个部分的具体长度以及倾角，要是运用常规解法往往会比繁琐较复杂，需要耗费大量时间，并且比较容易出现错误。不过通过使用极限思维法，很容易求解得到，从而显著减少解题的时间并改善解题的效率。

四、类比思维法在高中物理解题中的应用

类比思维法指的是通过对两类或者是两个不同对象加以比较，找出其中存在的相同点或者相似点，然后将此当作根据，将其中某个对象的结论或者是知识，推移到另外一个对象当中去的逻辑思维方法。在高中物理的学习过程当中类比思维法有广泛用途，例如重力场与电场、库仑力与万有引力、人造卫星环绕运动与电子绕核运动等，都能够通过使用类比思维法进行处理。类比思维法可以创造性解决部分比较陌生尤其是难以直接进行求解的问题。通过使用类比思维法解题，一方面可以让学生掌握一种解题技巧与方法，另一方面也可以培养学生想象力以及逻辑推理的能力。在此使用具体的例子加以说明。例如ab为半径是r的圆的直径，该圆处于匀强电场当中，电场的强度是E。在圆周的平面内将某个电荷量是q的正电小球从a点抛出，在抛出动能相同方向不同的时候，小球会相机经过圆周上的各个点。在这部分点当中，在到达C点的时候小球动能到达最大水平。已知abc之间的夹角为30°，如果不考虑空气阻力以及重力的影响，试求电场方向以及弦口c的夹角，并且求解小球在a点的初速度方向同电场方向互相垂直，那么小球落在c点动能是多大？此题常规的解法是使用电场力进行做ac电势差与功之间的关系，利用动能定理求解，但是这样一来往往一时之间无从下手，特别是a点同圆上ac之间各点的电势差最大，从而加大了理解的难度。要是将匀强电场同重力场加以类比，那么问题就可以迎刃而解。在抛体运动当中，某时刻的动能最大，通过机械能的守恒可以得知重力势能会最小，此刻抛出点的位置就会最低，所以可以将此处的过程类比成抛体运动。其中C点是最低点，ac之间的高度差最大，因此可以得知重力也就是电场力的方向是竖直向下，可以得到电场方向同ac之间的夹角是30。

综上所述，高中物理解题的难点通常集中在解题方法以及思维模式方面，要想达到高中物理的教学目的，需要重点培养学生的解题技巧以及思维能力，运用高效解题思维来改善解题的效率，这是提高他们解题能力的常用手段。只有确保学生掌握解题思维方法，才可以在解题的过程当中创造地纵横联系所学的知识，做到思路顺畅以及脉络清晰，从而实现事半功倍的效果。

参考文献：

[1]黄世英.运用发现法进行新课标下的初中物理教学的几个实例[J].物理教师,2014,27(9):105-106

[2]叶从希.涂星火.高中物理解题中"定势思维"的危害例题分析[J].物理教学探讨,2013,27(25):159-161