高考物理解題中思維轉化的方法

嚴遠洪

摘 要：高考試題的物理解題中思維轉化的方法有： 一. 圖形法； 二.逆向法； 三. 整體法； 四. 轉換參考系法； 五.模型法； 六.特殊法； 七.守恒法； 八. 微元法； 九. 分解法；十. 對稱法

關鍵詞：高考；物理；思維轉化；方法

近幾年來高考命題的一個主要方向和特點是試題從知識考查向能力考查轉化，即在試卷長度有限的前提下，對試題就要求既有知識面的寬度，更要有思維的深度，從而使物理思想方法由隱性考查走向顯性考查。學生解題時，遇到稍復雜的物理問題或新的物理情景時，往往受思維定勢的影響，思維不能由此及彼的迅速轉換而使思路狹窄、方法單一，甚至使問題成為難解之題，那么應如何運用思維轉化來迅速、簡捷地解決問題呢？現下面主要通過對高考試題的分析，來分別說明常用物理解題中思維轉化的方法。舉例分析如下：

一. 將物理量轉化為圖形-圖形法

我們在解題時，根據題意作出恰當的圖形，把題目中的諸物理量轉化在圖形中，借助于圖形，可使題意變得直觀、形象，物理意義明確，能避免繁雜的數學運算和邏輯推理。因此巧用圖形法解物理題，尤其是解物理選擇題.確能起到簡單明了，事中功倍之效。此法是解決物理問題的基本方法之一

例1：兩輛完全相同的汽車，在高速公路上一前一后勻速行駛，速度都是.若前車以恒定的加速度剎車，在它剛停住時，后車開始以同樣大小的加速度剎車.已知前車在剎車過程中所走過的距離是s，若要保證兩車在上述條件下不相撞，則兩車勻速行駛時保持的距離至少是（ ）

A.s B.2s C.3s D.4s

分析：兩車的運動圖景是：前車剎車時做勻減速直線運動，后車先做勻速直線運動后剎車時也做勻減速直線運動。后車做勻速直線運動的時間與前車做勻減速直線運動的時間相等。畫出兩車的v-t圖像如圖所示。前車、后車做勻減速直線運動的圖線平行，是因為它們的加速度大小相等。因為過程中后車通過的位移是前車位移s的3倍，所以要保證兩輛車不相撞，則兩車在勻速行駛時保持的距離至少為2s。

二. 正向思維轉化為逆向思維-逆向法

正向思維固然可以解決許多問題，但也確實有不少物理問題從正向進行思維會遇到困難或很繁瑣，此時如果將過程進行反演，即采用逆向思維，可能會使問題迎刃而解。

三. 由部分轉化為整體-整體法

當物理問題涉及多個物體或多個過程時，通過對變化中的物體系統或物理過程綜合分析、整體考慮，找出所遵循的共同規律或等量關系，將問題的處理由部分轉換到整體，可達到可獨辟蹊徑，迅速求得正確答案的目的。整體法有物體系統整體化和物理過程整體化兩種思維方法。一般情況下，整體法是處理多體或多過程問題的最佳途徑。

四. 由動傳化為靜-轉換參考系法

轉換參考系是一種很重要的物理方法，一個物體的運動在不同參考系中觀察，會表現出不同的性質，就有不同的描述。在每一個物理問題中都有一個最佳參考系的選擇，通常情況下，我們取地面為參考系，但有時若取運動的物體為參考系，化動為靜，則可使解題更為簡捷它可使研究對象的規律描述得最簡潔，使一個表面上看較為復雜的問題可以得到簡化的處理。

例2：平直的公路上有一輛汽車以10m/s的速度勻速行駛，當一個人在路旁的一側與公路豎直距離為50m和汽車相距為100m的地方發現了汽車，此人準備趕乘這輛汽車，問：此人可以用最小速度奔跑的方向？

分析：選擇大地為參考系，雖然兩個運動物體的性質比較簡單，但是兩個運動物體的相關條件比較難找，未知量較多，一時無法建立方程組。若運用轉換參考系的方法來思考這個問題，因為汽車是做勻速直線運動，可以以汽車為參考系，A相對于B具有大小為V向左的水平速度，這個速度和人跑動的速度的合速度只要指向B就能趕上汽車。由于要使人的跑動速度最小，所以人的跑動速度方向應該與AB垂直。根據以上分析得： V =5m/s

五. 把實際問題轉化為理想模型-模型法

近幾年高考中，理論聯系實際的題目明顯增多，而實際問題都是比較復雜的，這就要求我們在解題時要抓住主要矛盾，忽略次要因素，將實際問題轉化為理想模型來研究和處理從而使復雜問題得以簡化。

例3： 一跳水運動員從離水面10m高的平臺上向上躍起，舉雙臂直體離開臺面，此時其重心位于從手到腳全長的中點，躍起后重心升高0.45m達到最高點，落水時身體豎直，手先入水（在此過程中運動員水平方向的運動忽略不計）。從離開跳臺到手觸水面，他可用于完成空中動作的時間是_______s（g取10m/s2）

分析：首先人們可把運動員看做是全部質量集中在重心的一個質點，然后再將運動員離臺到落水看作兩個理想過程，即豎直上拋和自由落體，則兩過程時間之和即為運動員在空中完成的動作的時間

為：t=t1+t2=1.7s

六. 將一般轉化為特殊-特殊法

一般與特殊是一個辯證的統一體，任何特殊總具有一般的性質，而一般是對特殊的共同性的概括。從解決問題的角度看，任何特殊問題的解決都預示著相應的一般問題的解決。如果在一般情況下難以求解的問題，推到特殊的情況便容易解決，就可以將一般問題特殊化，從特殊問題的結論中，總結為一般問題的結論。這種方法在做選擇題會經常用到的。

七. 由變化中轉化到守恒-守恒法

守恒的觀點貫穿于整個物理學中，守恒定律是物理學中最重要、最基本的規律，如動量守恒、能量守恒、電荷守恒、質量守恒等。物理過程無論變化多么復雜，只要滿足某些條件，就存在某種守恒。因此，從守恒的角度綜合分析系統變化問題，列式簡練、運算方便、準確可靠。

八. 將宏觀轉化為微元-微元法

化宏觀為微元從而達到解決事物整體問題的方法稱為微元法.具體來說就是一切宏觀的物體、物理現象和物理過程都可以視為由微小的單元（微元）組成，將物體、物理現象和物理過程進行無限細分，從其中抽取某一微小單元進行討論，從而找出被研究對象變化規律的一種思想方法。微元法不僅可以用于實際物體也可以用于過程、狀態、軌跡、線段等。實際中微元法大量的運用近似，在分析過程中化曲為直、化變為恒，將復雜問題轉化為簡單問題，使問題的解決變得非常簡便。

九. 將綜合問題轉化為若干單一問題-分解法

任何一個綜合性的物理問題都是由一些基本的物理問題組合而成的，因此解題時只要善于恰當地把一個綜合性問題轉化成若干個單一問題，化整為零，各個擊破，然后抓住各部分題意間的聯系，溝通和綜合，形成完整的解法，問題就解決了。

十. 由不對稱轉化為對稱-對稱法

自然界的一切物質和變化過程都存在或產生它的對應方面，表現為結構上的相似、形態上的對應、物的反正、現象的相同、物質上的一致等，即具有對稱性.在物理學中，對稱性有著更深一層的涵義，它表明物理規律在某種變換下具有不變性.現代物理學已經證明，物理規律的每一種對稱性，都存在一個守恒定律與之對應.例如，物理規律不隨時間的推移而變化，這叫物理規律的時間平移不變性，有能量守恒定律與之對應，又如，物理規律不隨空間平移而變化，與之相應的是動量守恒定律，等等.在研究和解決物理問題時，從對稱性的角度去考查過程的物理實質，可以避免繁冗的數學推導，迅速而準確地解決問題.

參考文獻：

[1]李文輝.高中物理高考解題策略分析[J].學周刊，2017（04）：55-56.