高中物理解題思維的探析

高中物理是學(xué)生在高中階段要學(xué)習(xí)的重要的理科科目之一，物理科目在高中的所有課程中屬于較難理解、學(xué)習(xí)難度大的，因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)的時(shí)候難免會(huì)有畏難情緒，課上聽得不明白，課下自己做題時(shí)總會(huì)出現(xiàn)各種問題，阻礙學(xué)生的進(jìn)步和發(fā)展。在此，筆者簡單介紹幾種在物理做題過程中經(jīng)常遇到的幾類題目，并分析解題思路，希望對(duì)學(xué)生的解題有一些促進(jìn)理解的作用。

一、整體與隔離

在物理解題中，整體或隔離考慮問題是一種基本的思維方法。整體思維就是不糾纏細(xì)枝末節(jié)，把相互聯(lián)系的幾個(gè)物體或幾個(gè)相關(guān)物理過程當(dāng)作一個(gè)整體來考慮和分析。隔離思維就是把一個(gè)整體或一個(gè)物理過程分解為幾個(gè)部分，分析內(nèi)部的物理關(guān)系。許多物理習(xí)題往往要采取先整體后隔離的方法，先對(duì)整體與外界的物理關(guān)系進(jìn)行分析，獲知習(xí)題中的隱含條件，得出相關(guān)等量關(guān)系，再隔離其中的某一物體，可以很方便地獲取正確結(jié)論。

例1. 如圖1所示，輕繩OA的一端系在質(zhì)量為m的物體上，另一端系在一個(gè)套在粗糙水平橫桿MN的圓環(huán)上，現(xiàn)用水平力F拉繩上一點(diǎn)，使物體從圖中實(shí)線位置緩慢上升到圖中的虛線位置，但圓環(huán)仍保持在原位置不動(dòng)。

在這一過程中，拉力F、環(huán)與橫桿間的靜摩擦力f和環(huán)對(duì)桿的壓力N的變化情況可能的是：①F逐漸增大，f保持不變，N逐漸增大；②F逐漸增大，f逐漸增大，N保持不變；③F逐漸減小，f逐漸減小，N保持不變；④F逐漸減小，f逐漸增大，N逐漸減小。

對(duì)于N和f的變化情況通過整體考慮，可知整體在豎直方向只受重力和支持力N，重力不變，則N不變。而靜摩擦力f等于拉力F。對(duì)于拉力F的變化可以隔離物體m，因?yàn)槔K的張力的豎直分力等于m的重力，水平分力等于F。由于θ角變大，故F變大，f也變大。

二、歸類與轉(zhuǎn)化

建立物理模型是解決物理習(xí)題的重要環(huán)節(jié)。在思考物理問題時(shí)，我們可以根據(jù)相關(guān)問題的彼此聯(lián)系進(jìn)行物理建模，分門歸類，明確其屬性、一般解題方法和技巧。然后通過不同知識(shí)范疇的靈活轉(zhuǎn)化，尋找突破口，把握住解題的命脈。

例2. 兩個(gè)質(zhì)量相同的小球用不可伸長的細(xì)線連結(jié)，置于場(chǎng)強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，小球1和小球2均帶正電，電量分別為Q1和Q2（Q1>Q2）。將細(xì)線拉直并使之與電場(chǎng)方向平行，如圖2所示。若將兩小球同時(shí)從靜止?fàn)顟B(tài)釋放，則釋放后細(xì)線中的張力T為不計(jì)重力及兩小球間的庫侖力。

此題看似一道電學(xué)題，實(shí)質(zhì)在明確圖中小球1和小球2有共同的加速度，所受合外力為E（Q1+Q2）后，就可以轉(zhuǎn)化為關(guān)于力與加速度關(guān)系的力學(xué)問題，應(yīng)用牛頓第二定律及物體受力分析便可以使問題得到有效解決。

三、正向與逆向

正向與逆向正向思維就是按照物理過程從始態(tài)到終態(tài)的發(fā)展去思考問題，逆向思維則是反其道而行之，將問題倒過來思考。學(xué)生往往都習(xí)慣于正向思維，然而許多物理問題，按著逆向思維解題的過程會(huì)大大簡化。

例3.勻速行駛的卡車制動(dòng)后經(jīng)過8秒鐘停下，若它在最后1秒內(nèi)通過的位移是2米，求卡車的加速度和勻速行駛時(shí)的速度。

此題若沿時(shí)間順序正向思維，過程會(huì)比較煩瑣，而將卡車的運(yùn)動(dòng)逆時(shí)間順序思維，就可以把制動(dòng)過程看作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的逆過程，最后1秒位移就變成了勻加速運(yùn)動(dòng)的最初1秒位移，卡車勻速行駛的速度就變成了勻加速運(yùn)動(dòng)的末速。由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式很容易得到正確結(jié)果。

四、代換與推理有些物理問題，如果完全按照基本概念和原理去運(yùn)算，不僅步驟煩瑣、過程絮長，而且容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。而采取代換與推理的方式，抓住不變的物理量和同一物理過程中各方面相同的物理量，將新的問題與熟知的物理模型進(jìn)行等效處理，往往能夠化繁為簡、化難為易，切實(shí)提高解題速度。

例4.一個(gè)物塊從斜面底端沖上足夠長的斜面后返回到

斜面底端，已知小物塊初動(dòng)能為E，它返回斜面底端速度大小為v，克服摩擦阻力做功為E/2。若小物塊沖上斜面的初動(dòng)能變?yōu)?E，那么其返回斜面底端時(shí)動(dòng)能、速度和克服阻力做的功是多少？

對(duì)于這一問題，我們可以將2E代換為E'，由題意推理知，其返回斜面底端時(shí)克服阻力做的功是E'/2，即為E，返回斜面底端時(shí)動(dòng)能也為E，再由題中條件E=mv'2知返回斜面底端時(shí)速度v'滿足mv'2=2mv2，即v'=根號(hào)2v。

五、發(fā)散與多維學(xué)習(xí)高中物理的目的不是解答物理習(xí)題，而是通過解答習(xí)題鞏固物理知識(shí)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。為此，思維品質(zhì)中的發(fā)散與多維自然成為物理解題思維方法的重要組成部分。對(duì)于許多物理問題，我們應(yīng)該從不同的角度、不同的思路，以不同的方法去分析，以發(fā)散和多維思維探尋最有效、最簡潔的解題途徑。

例5.如圖3所示小球沿水平面通過O點(diǎn)進(jìn)入半徑為R的半圓弧軌道后，恰能通過最高點(diǎn)P，然后落回水平面，不計(jì)一切阻力，若將半圓弧軌道上部的1/4圓弧截去，其他條件不變，則小球能達(dá)到的最大高度比P點(diǎn)高多少？對(duì)于此題，我們可以用牛頓第二定律、動(dòng)能定理與機(jī)械能守恒定律等不同方法解決，但比較后我們會(huì)發(fā)現(xiàn)：機(jī)械能守恒定律在思考與運(yùn)算方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

解題能力是物理綜合能力的重要表現(xiàn)形式，對(duì)物理解題思維方法的思考與研究，是提高物理解題能力的重要手段。

只有掌握正確的解題思維方法，才能在解題過程中創(chuàng)造性地運(yùn)用知識(shí)的縱橫聯(lián)系，脈絡(luò)清晰、思路順暢、不落俗套、不拘一格，進(jìn)而達(dá)到事半功倍的解題效果。

（作者單位：江蘇省海門中學(xué)）