淺談物理常用的思維方法

陸玉逵

摘要：在討論一個物理變化過程時，對其中的各個量或量的變化關(guān)系進(jìn)行分析，尋找到整個過程中或過程發(fā)生前后存在著的不變關(guān)系或不變的量，則成為研究這一變化的過程的中心和關(guān)鍵.這就是物理學(xué)中最常用到的一種思維方法——守恒法.所謂“守恒”，就是系統(tǒng)內(nèi)物體之間的某些量要相互傳遞或物體的某些量要相互轉(zhuǎn)化，但總量保持不變.運用守恒的思想方法解題可以避開狀態(tài)變化的復(fù)雜過程，使問題大大簡化.

關(guān)鍵詞：物理；思維方法；守恒思想

自然界里各種運動形式雖然復(fù)雜多變，但變化中存在不變，即某些量總是守恒。守恒的觀點是分析物理問題的一種重要觀點，它啟發(fā)我們可以從更廣闊的角度認(rèn)識到系統(tǒng)中某些量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移并不影響總量守恒。根據(jù)守恒定律來研究某一系統(tǒng)發(fā)生的物理現(xiàn)象或變化過程，其最大優(yōu)勢是可以不追究過程的細(xì)節(jié)而直接建立初末狀態(tài)守恒量之間的聯(lián)系.運用守恒的思想方法解題的關(guān)鍵是，確定所研究的系統(tǒng)是否滿足守恒的前提條件，或者能夠在復(fù)雜的物理過程中巧妙的選擇符合守恒條件的系統(tǒng)。

1守恒思維法簡介

人們在認(rèn)識客觀世界的過程中積累了大量的經(jīng)驗，總結(jié)出許多守恒定律.建立在守恒定律之下的具體的解題方法這就是物理學(xué)中最常用到的一種思維方法——守恒法.守恒法可分為：動量守恒法，能量轉(zhuǎn)化與守恒法，機械能守恒法，電荷守恒法及質(zhì)量守恒法等.

1.1能量守恒定律。能量守恒定律極大地推動了近現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展，從本質(zhì)上解決了很多以前無法解釋的科學(xué)。能量的形式有很多種，如熱能，動能，電能，勢能，化學(xué)能等，它們之間在一定條件下會相互轉(zhuǎn)換，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)換的過程中其總和不變。把握整個物理過程典型時間和狀態(tài)點下的能量狀態(tài)，確定其能量變化類型和規(guī)律成為研究具體物理過程的關(guān)鍵所在。

1.2動量守恒。如果沒有其它力，或外力與物體之間的相互作用力比較可以忽略時，在系統(tǒng)內(nèi)各物體相互作用過程中總動量守恒，即各物體任意時刻總動量的矢量和不變。就系統(tǒng)內(nèi)單個物體，其動量的變化等于合外力的沖量，但相互作用的兩物體受到的沖量大小相等，方向相反，則在動量傳遞過程中系統(tǒng)的總動量不變。

1.3質(zhì)量守恒。一定的物質(zhì)形式對應(yīng)一定的運動和一定的能量狀態(tài)，運動是永恒的，物質(zhì)是不滅的。參與變化的物體質(zhì)量的總和與變化后物質(zhì)質(zhì)量的總和相等，這就是質(zhì)量守恒的觀點。

1.4電荷守恒。中性的原子由帶正電的原子核和核外電子組成，決定了自然界中電荷是守恒。不帶電的物體通過接觸，摩擦或感應(yīng)的方式可以帶電，帶電的物體若發(fā)生中和或電荷轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，電荷發(fā)生消失或減少，但正負(fù)電荷總和是一定的。

2守恒思維法的解題思路

守恒定律通常是對應(yīng)一個系統(tǒng)，利用守恒思維法分析解決物理問題的基本解題思路為：

2.1選擇研究系統(tǒng)，按照物理情境中物理現(xiàn)象發(fā)生的先后順序，理清物理過程和狀態(tài)，建立物理模型.

2.2詳細(xì)分解整個系統(tǒng)中存在相互作用的物體，以及各個相互作用物體之間是否有作用力或相互做功，從而導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，電荷轉(zhuǎn)移等。確定研究對象相互作用的本質(zhì)，確定守恒類型.

2.3針對某一具體過程或整個過程，確定研究對象的初、末狀態(tài)對應(yīng)的物理量.

2.4準(zhǔn)確選擇守恒表達(dá)式，列出守恒方程.

2.5對方程求解，并據(jù)物理意義對結(jié)果作出表述或檢驗.

3守恒思維法在應(yīng)用中的幾種常見錯誤

3.1守恒定律適用的成立條件理解不透導(dǎo)致的失誤：必須要以判定守恒的條件為前提，。機械能守恒的條件是整個過程中只有重力或內(nèi)部彈力做功，沒有其他外力做功（或其他外力做功為零），即機械能是否守恒，要看做功情況；動量守恒的條件是系統(tǒng)不受外力（或系統(tǒng)所受外力之和為零），即動量是否守恒，要看外力情況。其他外力做功，若無其他外力做功（或其他外力做功為零），則系統(tǒng)機械能守恒。對于沖量，它是改變物體動量的原因，而與機械能是否守恒無關(guān)。即沖量為零，只能說明物體的動量會發(fā)生變化，而物體的機械能不一定守恒，即動量是否變化不是看功，而是看合外力的沖量。

3.2物理過程不清，忽視一些細(xì)微過程：在有些題目中，常常會涉及短暫的物理過程而導(dǎo)致能量損失。忽視瞬間過程導(dǎo)致的失誤，比如：繩的繃緊，物體間的碰撞等。為了弄清題目中所涉及的物理過程，分析情境非常重要，畫物理狀態(tài)示意圖或物理過程示意圖是展示物理情境的一種最主要的手段。中學(xué)物理問題中常用的圖景分析有：受力圖景分析、運動圖景分析、能量轉(zhuǎn)化圖景分析等；因此，學(xué)生必須依據(jù)自己的想象能力，想象物理圖景，去認(rèn)清題目所描述的物理過程。

4守恒思維法的總結(jié)

守恒思維法可以避開狀態(tài)變化的復(fù)雜過程，使很復(fù)雜的物理問題和物理過程得到簡化，使解題效率大幅提高，另外在常見解題過程中還應(yīng)熟練掌握守恒的關(guān)鍵表達(dá)式，在學(xué)習(xí)和解題過程中注重歸納總結(jié)相應(yīng)的物理模型，例如輕連繩模型，輕連桿模型，輕彈簧模型，熟練掌握這些模型中的守恒解題方法。應(yīng)用守恒定律往往會給我們解答中學(xué)物理帶來方便，甚至有些應(yīng)用具體物體物理規(guī)律或方法不能解或計算過程很復(fù)雜，運用守恒定律卻迎刃而解。但必須說明的是并不是所有的物理題都非用守恒定律去解，如題目涉及求加速度和時間等問題。但是首先考慮應(yīng)用有關(guān)的守恒定律去求解，然后根據(jù)具體情況再選擇其它具體的物理規(guī)律去求解，這不失為一種有效的解題思維方法。