高中物理解題中常用思維方法的應用研究

【摘要】物理問題往往涉及復雜的現(xiàn)象和概念，解題過程可能變得繁瑣且充滿挑戰(zhàn).為了提高學生在解決高中物理問題時的效率和準確率，傳統(tǒng)的解題方法需要結(jié)合現(xiàn)代的思維技巧.本文介紹的逆向思維法、圖象分析法和發(fā)散思維法是高效解決物理問題的關(guān)鍵思維工具.通過運用這些方法，學生可以更好地理解物理概念，解決看似復雜的物理問題，并有效地提高解題技巧和思維能力.

【關(guān)鍵詞】高中;物理解題;常用思維方法

在高中物理解題中，整體思維法、圖象分析法和發(fā)散思維法是三種有助于提高解題效率和準確率的重要思維技巧.整體思維法側(cè)重于考慮系統(tǒng)的整體，強調(diào)能量守恒和力的平衡；圖象分析思維方法通過可視化幫助理解運動和力的概念；發(fā)散思維法則致力于從多個維度和視角對特定問題進行深入分析和考量.這些方法使得解題過程更加直觀、高效，有助于培養(yǎng)學生的全面分析問題的能力和深刻認識物理概念和規(guī)律.

1 逆向思維法

逆向思維是在解決問題時，采取與傳統(tǒng)或直觀方法不同的思考模式.這種思維方式通常要求我們從不同的角度出發(fā)，可能會更注重問題的潛在假設(shè)和預設(shè)條件，或者投入到通常被忽視的觀點中.

例1 如圖1所示，設(shè)有兩個物體A和B相互接觸并放置在一條固定的斜面上.已知它們以相同的加速度一同沿斜面下滑.若斜面與物體A和物體B之間的動態(tài)摩擦系數(shù)相同，均為μ（其中μ＜tanθ），請證明在物體A和B之間不存在彈力的作用.

圖1

解題 采用逆向思維解題時，可假定物體A和B之間存在一種相互彈性作用力，設(shè)其為F.以物體A為研究對象進行受力分析（如圖2所示）.在斜面平行方向上，除了彈力F和摩擦力，物體A還受到其重力在斜面方向的分力影響.

圖2

根據(jù)牛頓的第二運動定律可知：mAgsinθ+F－fA=mAaA，mAgsinθ+F－μmAgcosθ=mAaA，aA=（sinθ－μcosθ）g+FmA.

再以B為研究對象，其受力分析如圖3，同樣根據(jù)牛頓第二定律可知：mBgsinθ+F－fB=mBaB，mBgsinθ+F－μmBgcosθ=mBaB，aB=（sinθ－μcosθ）g+FmB.

比較aA和aB，可知aA>aB，和題目條件存在矛盾，因此假設(shè)不成立，也就證明了A和B之間不存在彈力作用.

2 圖象分析思維方法

在高中物理解題中，圖象分析思維方法是一種常用解題技巧，通過圖形可視化來幫助學生理解和分析物理問題.圖象理解在實際操作、數(shù)據(jù)解讀和理論模型構(gòu)建中至關(guān)重要.通過物體運動描述、力的作用圖示和能量變化圖表展示，學生能更直觀、準確地理解物理概念和規(guī)律，提升解題準確率和效率.如例題2所示：

例2 一輛卡車在恒定功率牽引下，在平直的道路上由靜止出發(fā).其中，在4分鐘的時間里行駛了1800米，那么4分鐘末卡車的速度為多少？

解題 物理運動問題可以通過圖形分析方法進行解決.教師需要引導學生對題目中的物理量進行深入分析，識別關(guān)鍵信息點，從而為繪制圖形提供必要的數(shù)據(jù)支持.學生需要理解在恒定功率下，卡車會進行變加速度運動，且加速度會隨著時間的推移而逐漸減小.基于這一理解，學生可以繪制出反映卡車運動特性的函數(shù)圖象，如圖2所示［2］.

圖3

針對函數(shù)圖象分析，可考慮一輛卡車從靜止出發(fā)，進行勻加速直線運動，在4min內(nèi)行駛1800m.為簡化解題，可以設(shè)定圖中的距離s1=s2.這樣，當卡車在4min結(jié)束時的最終速度v可以通過以下方程計算得出：v=2×st.

其中，s代表卡車行駛的總距離，t代表所用的總時間.代入給定的值s=1800m，t=4min（即240s），可以計算出卡車在4min末的速度v：v=2×18004×60m/s=15m/s.

3 發(fā)散思維法

發(fā)散思維可以描述為一種綜合性思維策略，它致力于從多個維度和視角對特定問題進行深入分析和考量.這種思考過程強調(diào)了對某一主題的基本特征和核心要素的深刻理解.通過廣泛的關(guān)聯(lián)和比較，發(fā)散思維的運用能夠引導出一系列解決方案，從而實現(xiàn)對于問題的多方法求解，如例3：

例3 一物體垂直向上拋出，在忽略空氣阻力的情況下，當該物體通過其發(fā)射點上方0.4m的位置時，測得其速度為3m/s.問這一物體在下落過程中，當通過發(fā)射點下方0.4m的位置時，其速度是多少？（已知重力加速度g=10m/s2）.

解題 此題可從多個方面入手求解：

解法1 設(shè)在到達拋出點上方0.4m處時，物體仍具備上升高度為h的能力.

則：h=v202g=322×10m=0.45m，

在物體從最高點自由下落的過程中，當其高度降至H=（0.45+0.4+0.4）m時，其速度為：v=2gH=2×10×1.25m/s=5m/s.

解法2 假設(shè)定位移h1=0.4m，瞬時速度為v1，設(shè)定位移h2=－0.4m，瞬時速度為v2，則：v21=v20－2gh1，v22=v20－2gh2，32=v20－2×10×0.4，v22=v20－2×10×（－0.4），v21=v20－2gh1，v2=5m/s.

4 結(jié)語

綜上所述，通過運用逆向思維法、圖象分析思維方法和發(fā)散思維法等多種思維技巧，學生可以更加高效和準確地解決高中物理題目.這些方法的成功應用不只在于它們能夠簡化求解問題的過程，也在于它們有助于學生綜合運用物理概念，深入理解物理現(xiàn)象，從而培養(yǎng)出更為全面的思維和解題技巧.因此，在高中階段高效地解決物理問題，不僅取決于對知識點的掌握程度，更在于能否靈活運用多種思維方法，這對學生未來的學習和生活都有著積極的影響.

參考文獻：

［1］馬文華.高中物理解題思維方法的探究與運用的分析［J］.科學咨詢（教育科研），2021（09）：245-246.

［2］尚洪漢.常用思維方法在高中物理解題中的應用［J］.新課程，2021（12）：129.

［3］劉震.常用思維方法在高中物理解題中的應用［J］.數(shù)理化解題研究，2021（18）：67-68.