高考物理試題中常見的科學思維方法

縱觀近幾年的高考題，其主要命題思想是堅持以能力測試為主導，運用比較新穎的物理情景和設問方式，利用物理基本概念、基本規律和學科主干知識，考查五大能力。提高學生分析問題、解決問題的能力應貫穿于整個高中物理教學的始終。什么是能力？我認為可用下列公式表示：能力=知識+方法的靈活應用。

物理學中常見的學科思維方法有：隔離與整體法、等效法、臨界法、圖解法、極限思維與極值法、估算法等。

一、隔離法與整體法

把所涉及到的多個物體、多個過程、多個未知量作為一個整體來考慮，這種以整體為研究對象的解題方法稱為整體法；而把整體的某一部分單獨從整體中抽取出來進行分析研究的方法，則稱為隔離法。

（1）隔離法的步驟：①分析題意，選定隔離對象；②對隔離的對象逐一分析背景條件和狀態變化，并根據物理規律列出已知量與未知量間的關系；③分析描述各物體狀態的參量間的關系。④解聯立方程，求出待求量。此方法多用于與受力、運動有關的問題。

（2）等效類比法。等效法就是要在保持效果不變的前提下，對研究背景條件、物理過程進行分解、變換、替代、重組，使它們更簡單、更符合各種理想化模型，從而達到簡化問題的目的。①力的等效：合力分力具有等效性，關于這一點在力的合成與分解中得到了充分的體現。②電路中的等效：有些電路圖中的元件的連接方式并非一下就能看明白，這就需要在計算之前對電路和連接方式進行分析，畫出等效電路圖。等效法也是實驗設計的一種有效方法。例如利用某一已知電阻在電路中產生的效果與待測電阻在同一電路中產生的效果相同，那么待測電阻的阻值與這一已知電阻的阻值相同。③物理模型的等效：典型的物理模型有碰撞模型、人船模型、子彈射木塊模型、衛星模型、彈簧振子模型等。從近幾年的高考試題看，題目的創意新、背景新、過程新，但若從題目所對應的物理模型上看，其本質還是我們常見的物理模型，有的貌似、有的神似。類比是一種重要的推理方法。它根據不同事物之間的部分屬性的相似，從而推論它們的某些其他屬性也可能是相似的。

二、臨界法

所謂臨界問題，是指物體在運動過程上存在著從一種狀態到另一種狀態時出現分界狀態的現象，這是從量變到質變的規律在物理現象中生動表現。如力學中臨界力、臨界速度，熱學中的臨界溫度、臨界壓強，電學中的臨界電流、臨界電壓，光學中的全反射臨界角，光電效應中的極限頻率等。

物理學中的臨界條件有：①兩接觸物體脫離與不脫離的臨界條件是相互作用力為零。②繩子斷與不斷的臨界條件為作用力達到最大值，繩子松弛的臨界條件為作用力等于零。③靠摩擦力連接的物體間發生與不發生相對滑動的臨界條件為靜摩擦力達到最大值。④追及問題中兩物體相距最遠的臨界條件為速度相等；相遇不相碰的臨界條件為同一時刻到達同一地點時V后≤V前。⑤兩物體碰撞過程中系統末動能最小即損失動能最多的臨界條件為速度相等。

三、圖解法

（1）圖線法。利用圖解法求解物理問題的步驟是：首先，作出表示物理量之間函數關系的圖線，然后再利用圖線交點的坐標、斜率、截距、圖線與坐標軸間所圍面積等對問題進行分析、推理、判斷或計算。

（2）矢量圖法。矢量圖法不僅用于物理量中各種矢量的迭加，而且用于一些帶有相位差異的代數量的運算。矢量圖法有平等四邊形法、三角形法、多邊形法、正交分解法等。

四、極限思維與極值法

極限思維法是指將題目所述物理現象或物理過程形成、變化的一般條件推向極端，在極端條件下進行討論、推理或判斷的一種方法，這里的“極端”條件是指極大、極小 或臨界狀況。

極限思維法只能用于在選定區間內所研究的物理量連續、單調變化（單調增大或單調減小）的情況。極值問題可用多種方法求解：①算術——幾何平均數法，即，a、如果兩變數之和為一定值，則當這兩個相等時，它們的乘積取極大值；b、如果兩變數的積為一定值，則當這兩個數相等時，它們的和取極小值；②判別式法：即方程ax2+bx+c=0，有實根時，Δ=b2-4ac≥0；③二次三項式性質法，即y=ax2+bx+c，若a>0，則當x=-b/2a時，有ymin=（4ac-b2）/4a若a<0，則當x= -b/2a時，有ymax=（4ac-b2）/4a；④三角函數法，如 y=asinα，y=asinα+bsinβ等。

五、估算法

估算題一般取材新穎，貼近生活，聯系實際，但脫離課堂教學的解題三項式模式，無直接公式可套，這就要求同學們善于觀察物理現象，能熟練運用物理學研究問題的方法，準確地利用理想模型的物理規律，把復雜的過程簡化為單一物理過程，摒棄次要因素，抓住現象的實質求解。

估算題的程序可分為以下幾步：①根據題意，了解物理現象；②簡化過程，建立理想模型；③避輕就重，抓住主要因素；④因事制宜，選取恰當的數據；⑤借助數學，進行近似計算。高考題越來越注重學生能力的考查，因而教學中不能僅傳授知識，更應注重方法的培養。物理方法教育應當滲透到平常的教學中，授人以魚，不如授人以漁。