高中物理解題中微元法的應用

陳甦

【摘要】高中物理知識難度高、物理題解題流程復雜，所以在新課改背景下教師要銳意創新，采用微元法這一創新解題教法.本文就參考高中物理人教版（2019年版）中相關知識內容，重點討論微元法在物理教學中的實踐應用要點，希望基于此降低高中物理知識教學難度，激發學生物理學習興趣.

【關鍵詞】微元法；高中物理；解題方法

在高中物理學科教學中，學生的核心素養培養尤為重要.為做到這一點，教師需要在物理課堂教學與解題指導過程中思考如何創新，保證課堂教學高效率、高質量.當下，微元法的實踐應用最為廣泛深入，它能幫助學生克服物理學習過程中的各種困境，為學生拓展解題思路，不斷提高物理解題效率與準確性.所以，微元法對于高中學生物理思維體系的培養形成幫助很大.

1 關于微元法

在高中學科教學中，師生使用微元法能夠提高解題效率，因為使用微元法能夠分析生活中各種物體所發生的多元化變化.相比于常規解題方法，微元法的使用會讓解題思路更明確、解題能力更強.如果學生能夠靈活掌握微元法，解決某些物理問題時效率會有顯著提升.所以說，微元法是強調思維從局部到整體逐漸延伸的，在應對某些復雜物理題過程中，運用微元法效果更突出，它所分析得出的眾多“元過程”也相當有趣，值得深入研究［1］.

2 運動學問題中的微元法解題實踐應用

“勻變速直線運動”和“勻加速直線運動”都是高中物理人教版必修一教材中的重要知識，二者都屬于運動學知識范疇.教師在指導學生解決上述知識點問題時可以考慮采用微元法，例如解決勻變速直線運動相關問題時，教師可以為學生設計繪制v-t圖象關系，然后展開深入研究，這一做法也照顧到了某些物理概念理解能力偏差的學生，他們容易在求解物理問題時產生認知偏差而導致解題錯誤.就以以下例題為例：

某物體在進行勻加速直線運動過程中，初速度為v0，加速度為a，運動時間為t，請推導物體的位移距離x與時間t之間關系是：x= v0t+12at2.

這道題目教師首先就采用微元法，主要對物體的運動過程進行分解解讀.因為在平面直角坐標系中，所能分解出的“元過程”要素非常多，例如高度設計為t，縱軸長度由于t的縮小而從梯形轉變為長方形.在求解題目中某些陰影面積位移情況時，教師也要借用微元法，對時間t與位移之間關系進行調整，并有必要建立模型，展開模型分析，了解到陰影部分面積應當為三角形與長方形的面積之和.所以，在微元法指導下，教師就為學生給出了最后的求解公式：x=S=v0+v2·t，v=v0+at.

這一題目的求解過程在采用微元法以后被完全簡化，其中所呈現的位移問題也比較典型.因為微元法對于某物體在勻變速直線運動過程中的運動時間以及運動速度變化關系建立是相當直觀且遵循客觀規律的，也就是說由微元法所建立的物理模型更為成熟，它協助學生計算，深入學習數形結合知識，真正了解運動學中位移的深層次內涵，最終在微元法幫助下完成對整個題目的推導論證過程［2］.

3 能量守恒定律問題中的微元法解題實踐應用

在高中物理人教版教材中，能量守恒定律屬于重要知識點，它所介紹的定律內容也是高考必考內容.就以這一定律中的變力做功問題為例，教師也可以采用微元法來豐富學生解題思路，教會學生做功與能量轉化二者之間關系.

例如

在解決人以v0初速度豎直向空中上拋m質量小球時，就涉及具體的空氣阻力問題以及球的速率變化問題，二者是能夠呈現出正比例關系的.在求解m質量小球的運動速率以及時間變化規律問題時，教師可以結合題意指導學生套用物理公式解決問題.具體來說，教師要繼續運用微元法來為學生分解題目中的變量，比如將時間t設置為時間變量，得出Δt，由此也能繼續得出速度變量為Δv.接下來，教師就能為學生給出具體公式［3］：Δv=aΔt=－gΔt－kmvΔt.

由此就能進一步得出結論為vΔt=Δh，然后對公式兩邊進行對等求和處理，最后計算出m質量小球所能上升的最大高度.這一問題非常經典，教師在利用微元法將題目中數據指標進行微元切割劃分以后，就能為學生明確每一個變量的具體功能作用，進而幫助學生了解何為能量守恒定律.m質量小球在被拋向空中并下落的過程是會發生速度變化的，伴隨時間改變，m質量小球卻能夠始終遵守能量守恒定律，教師就通過微元法將變化轉為恒定，將變速問題轉化為能量守恒定律，進而為學生提供準確解題思路，展現微元法教法的真實魅力.

4 電磁學問題中的微元法解題實踐應用

電磁學屬于高中物理人教版教材中的一大難點問題，因為電磁學知識內容本身表現極為抽象，其中相關題目的解題難度也相當之大.但是，學生必須掌握該類知識內容，以便于在高考過程中順利拿分.教師依然要利用微元法配合典型例題幫助學生解題，使其掌握微元法，并利用技巧，提高物理解題能力素養［4］.

在圓環問題中，圍繞圓環外部的一個點電荷就能了解到帶電荷量應該為＋q，且其中圓環處于垂直狀態.在計算點電荷過程中，需要計算它與圓心之間的距離L，最后求解點電荷所受到的電場力作用.

若要求解這一題目，微元法是必不可少的，教師需要將圓環分割為N個部分，然后引入“元過程”理念，認真按照點電荷的庫侖力垂直作用分析其中的分量相互抵消情況，最后計算出點電荷即可［5］.

5 結語

高中物理課堂教學活動本身涉及諸多難點問題，教師所要做的就是創新教法，通過創新教法為學生分解難題內容，指導給出全新解題思路，幫助學生掌握創新方法應用技巧，最終實現對自身物理學科核心素養的有效培養.

參考文獻：

［1］辛亞.高中物理解題中微元法的應用［J］.數理天地（高中版），2023（10）：13-15.

［2］李衡斌.高中物理解題中微元法的應用［J］.高中數理化，2021（16）：30-31.

［3］陳世福.高中物理解題中微元法的應用研究［J］.數理化解題研究，2021（25）：81-82.

［4］張立強.“微元法”在高中物理解題中的應用探索［J］.數理化解題研究，2022（21）：73-75.

［5］周霽.“微元法”在高中物理教學解題中的應用［J］.數理天地（高中版），2022（10）：80-82.