轉換法在高中物理解題中的應用

【摘要】物理作為一門較為抽象的科目，高中學生在學習物理過程中往往離不開一些思想方法的輔助與支持.尤其是在解題訓練中，通常會用到轉換法這一物理思想，他們通過適當轉換可以降低物理問題的復雜程度與難度，最終輕松解決一些比較困難的物理題目.本文主要對高中物理解題中如何有效應用轉換法進行深入研究，并羅列部分解題案例.

【關鍵詞】高中物理；轉換法;解題技巧

轉換法即為改變和改換，把困難或者復雜的事物轉變為簡易、淺顯的事物，屬于具有明顯效果的思維方式之一.在高中物理解題訓練中，轉換法的實質就是通過對研究對象、思維角度與物理規律的轉化將物理問題變得簡單化和容易化，教師應指導學生巧妙應用轉換法，借此鍛煉學生的問題分析能力，使其將復雜問題變得易于解答，最終提高個人解題效率.

1 參考系的轉換

在高中物理解題訓練中，參考系的轉換十分重要，采用不同的參考系研究同樣物體運動情況，得到的結果是一樣的.因此，高中物理教師應引領學生應用轉換法找到最佳參考系，通過清晰、簡明的方式分析物體運動情況，有效降低題目的復雜程度，使其找到簡便的解題方法，讓學生減少出錯概率[1].

例1 如圖1所示，有一輛轎車正以v=10m/s的速度在公路上自西向東勻速行駛，這時有一人位于前方公路外，與公路邊的垂直距離為L=50m，當距轎車直線距離s=100m時開始追趕汽車，請問他用最小速度勻速追趕轎車時需選擇什么方向？

分析 假如選擇地面為參考系，能夠看到轎車與人運動情況均比較簡單，不過難點在于難以找到兩者之間的有關條件，出現的未知量較多，這時可對參考系進行轉換，如圖2所示，因為轎車進行勻速直線運動，可將轎車當作參考系，把復雜問題變得簡單化，從而輕松完成解題.

詳解 如圖2所示，以轎車為參考系，則A（人）對于B（轎車）來說，有著大小為v′=10m/s的往左的水平速度，該速度同人奔跑速度的合速度只需指向轎車即可追上，為在速度最小情況下進行奔跑，需確保人的奔跑速度方向與AB是垂直關系，

則v人=v′sinθ=v′sin30°=10×0.5m/s=5m/s，

所以他用最小速度勻速追趕轎車時需選擇北偏東30°方向.

2 正反思維轉換

針對高中物理解題教學來說，當應用轉換法時，教師可引領學生采用正反思維進行轉換的解題方法，也就是當正向思維遇到阻礙時，可以嘗試轉換一下思路展開反向推理，使其基于問題結論的視角往回推理，找到同已知條件相契合的地方，讓他們擺脫正向思維的局限性，這樣不僅可以開闊學生的解題思路，還能夠讓他們的思維變得更為靈活[2].

例2 如圖3所示，一個平行板電容器存在勻強電場，其中兩個極板之間的距離為d，極板長度為L，將一個帶電微粒由下極板的左邊緣斜射到電場中，結果帶電微粒恰好從上極板的右邊緣處水平射出，那么該帶電微粒射入電場時的速度方向與下極板之間的夾角θ為多大？

分析 解答這一問題時，可根據逆向思維展開分析，結合正反思維轉換，把這個帶電微粒視為以水平初速度v0cosθ從上極板的右邊緣處射入勻強電場，通過類平拋運動到下極板的左邊緣處以速度v0射出，如圖4所示，以此簡化解題流程.

詳解 在圖4中展開反向思考，設該帶電微粒的加速度為a，在極板中運動的時長為t，結合平拋運動的規律得：

3 數形之間的轉換

在高中物理解題教學過程中，通常會遇到各種類型的圖形題目，這時運用常規方法很難順利解題，不僅浪費時間與精力，得出的答案也不一定正確.其中在牛頓二定律解題教學環節，教師可以指導學生先結合該定律列出數學表達式，再將數學表達式中反映出的函數關系用圖象的形式來呈現，使其找出數與形之間的關系，促使學生通過數形轉換快捷解題[3].

例3 將一質量為m的物體放在A地的水平面上，用一豎直向上的力F來拉這個物體，其加速度a與拉力F之間的關系為圖5中的直線①；然后用另外一個質量為m′的物體在B地操作類似實驗，其加速度a與拉力F之間的關系為圖5中的直線②，如果A，B兩地重力加速度分別是g與g′，請判斷m和m′，g和g′之間的關系.

分析 解答此類題目時，教師可以引導學生直接利用屬性轉化思想，根據題目信息進行轉化，分析題目中的物理現象，根據數量關系，利用物理公式解題.

詳解 先分析物體m在A地的情況，

結合牛頓第二定律可知F－mg=ma，

同理物體m′在B地時，

所以加速度a是關于拉力F的一次函數，

所以mgt;m′，g=g′.

4 結語

在高中物理解題數學中，教師應充分認識到轉換法的作用和重要性，在平常做題練習中要指引學生根據實際情況對參考系進行轉換，或者對正反思維與數形展開轉換，以及其他方面的轉換，使其通過反復訓練學會應用轉換法解答物理問題，全力提高學生的解題水平.

參考文獻：

[1]董亮.數形結合思維在高中物理解題中的應用[J].數理天地（高中版），2023（12）：15-17.

[2]高世明.轉換法在高中物理解題中的應用——以力的作用為例[J].數理化解題研究，2023（13）：128-130.

[3]周海建. 不同思維方法在高中物理解題過程中的應用[J].數理化解題研究，2023（18）：83-85.