淺談物理解題中的思維方式

1、物理解題中的思維方式物理習(xí)題蘊(yùn)含著概念、公式、規(guī)律之間關(guān)系的多樣性與復(fù)雜性，決定了它可 以變換不同的方法求解和習(xí)題的題目的無(wú)限化。當(dāng)前，不少教師和學(xué)生為了提高 成績(jī)，沉醉于茫茫的題戰(zhàn)術(shù)屮，花費(fèi)了很多的精力，而大都無(wú)法收到滿意的效果。 客觀地說(shuō)，耍提高物理成績(jī)，一覽量的習(xí)題訓(xùn)練是必耍的，但物理習(xí)題是做不完 的，作為教師，應(yīng)當(dāng)注意培養(yǎng)學(xué)生對(duì)概念公式，規(guī)律的理解掌握和運(yùn)用能力，并 對(duì)學(xué)生加強(qiáng)思維方式的訓(xùn)練，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，才能收到事 半功倍效果。下面就木人在教學(xué)過程，總結(jié)岀物理解題屮常用的兒種思維方式。1、模糊思維模糊思維的理論根據(jù)是美國(guó)扎徳的不相容原理：欲求粘確，必求嚴(yán)格；欲求嚴(yán)

2、格，必愈 復(fù)雜。而當(dāng)復(fù)雜性增大到一定限度時(shí)，復(fù)雜性為精確性就會(huì)相互排斥。因此，在實(shí)際研究中， 為了避免過于復(fù)雜，只能用模糊法，求得相對(duì)精確。模糊法的具體應(yīng)用于下： 忽略不計(jì)。如提到光滑平面時(shí)，表示摩擦力可以忽略不計(jì)；在研究拋物體運(yùn)動(dòng)時(shí)， i般都把空氣阻力忽略不計(jì)。 取近似值。如圓周率兀是一個(gè)無(wú)理數(shù)，通常取它的近似值3.14；重力加速度在不同 地區(qū)不同高度有所不同，一般在地面計(jì)算時(shí)取9.8/n/?等。 取平均值。當(dāng)一個(gè)物體的某一物理量時(shí)刻在變化無(wú)法精確計(jì)算時(shí)，常常取這一過程 屮變量的平均值。如當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)所受摩擦阻力不是恒力時(shí)，通常從機(jī)械能的減少量，用功 能關(guān)系計(jì)算其所受平均阻力；乂如研究氣體分

3、子運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們不可能對(duì)每一分子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 進(jìn)行研究，因?yàn)闃?gòu)成物質(zhì)的分子是永不停息地?zé)o規(guī)則地運(yùn)動(dòng)著的，我們只能用統(tǒng)計(jì)規(guī)律計(jì)算 氣體分子的平均速率：対理想氣體的微觀解釋，一定質(zhì)量的氣體，溫度保持不變，也就意味 著分子的總數(shù)和分子的平均速度不變，當(dāng)溫度升高或降低吋，也就表示分子的平均速度相應(yīng) 地增大或減少。2、正向思維和逆向思維所謂正向思維就是“循規(guī)蹈矩”，從問題的始態(tài)到終態(tài)、順著物理過程的發(fā) 展去思考問題。而逆向思維則是反其常規(guī)，把問題顛倒過來(lái)思考的思維方式。有 很多物理習(xí)題，利用正向思維無(wú)法解決或難于解決，而利用逆向思維卻能收到“山 窮水復(fù)凝無(wú)路，柳暗花明乂一村” z效。例i物體以某i初速度在粗

4、糙平而上做勻減速直線運(yùn)動(dòng),最后停下來(lái)，若此物體在 最初5s和最后5s經(jīng)過的路程之比為11： 5。則此物體一共運(yùn)動(dòng)了多少時(shí)間？分析求解：若按常規(guī)思維方式即“從條件推演結(jié)論”的思維方式，應(yīng)根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng) 規(guī)律列式，這勢(shì)必會(huì)碰到總時(shí)間/比前后兩個(gè)5s之和10s是大還是小的問題：若t>10s將 時(shí)間分為前5s和后5s與中間的時(shí)間2,經(jīng)復(fù)雜運(yùn)算得z2-2s,再得出"8s的結(jié)論。如果采用逆向思維，將物體的運(yùn)動(dòng)按時(shí)間先后順序顛倒過來(lái)看，即物體的運(yùn)動(dòng)看作是逆向的初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)處理，將會(huì)簡(jiǎn)捷得多。按逆向的初速度為零的加速直線運(yùn)動(dòng)求解。1 °設(shè)運(yùn)動(dòng)總時(shí)間為t,最后5s通過的路程為

5、s，貝j：=-ax52=l2.5a2 2 2| . 1 .最初 5s 通過的路程為 s,貝 |j：sx=-ar q(r 5)2 =5at-l2.5a1 】2 2山題中已知的條件：52 = 11： 5解得運(yùn)動(dòng)時(shí)間t二8s o物理學(xué)中，像此類具有可逆性、對(duì)稱性的物理過程還很多。若能充分運(yùn)用運(yùn) 動(dòng)的可逆性、電路的可逆性、光路的可逆性等，將初態(tài)與終態(tài)顛倒、物與像互易， 往往會(huì)使我們從山窮水盡的困境中走出，到達(dá)柳暗花明的坦途。3、隔離思維與整體思維隔離思維是解題中的一種普遍有效的方法，使用它不僅可以求出與部分有關(guān)的物理量, 而且可以求出與整體冇關(guān)的物理量；而整體思維方式則對(duì)整體上分析。處理好隔離思維與整

6、 體思維的關(guān)系，可以找出解題的簡(jiǎn)潔方法。例在水中細(xì)線將鐵塊和木塊連接時(shí)，它們以lm/s的速度勻速下降。已知木塊質(zhì)量 是鐵塊的2倍。突然細(xì)線斷開，當(dāng)木塊向下的速度變?yōu)榱銜r(shí)，鐵塊的速度為多人？分析求解：若用隔離法，必須分別対木塊、鐵塊分析，根據(jù)各自受力特點(diǎn)，結(jié)合它們運(yùn) 動(dòng)的情況，故后可算出本題要求鐵塊的速度。但整個(gè)解題過程顯顯復(fù)雜，容易出差錯(cuò)。下血 用整體方式求解。以木塊和鐵塊整體為研究對(duì)彖，以m2表示木塊和鐵塊的質(zhì)量。細(xì)線剪斷前后系統(tǒng) 受合外力為零，因此系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，則有： m2v = (m +/w2)v0 又因ma = 2m2 所以 v = 3v0 = 3m/ s4、圖像思維所謂圖像思維是根

7、據(jù)題中的已知條件，畫出對(duì)應(yīng)的圖像，利用圖像的物理意義來(lái)分析問 題的思維方式。如，運(yùn)動(dòng)學(xué)用vt圖像求物體的發(fā)生的位移，功能關(guān)系問題中用f-s圖像 求變力做功，或電學(xué)中帶電粒子在變化電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，求粒子某時(shí)刻的速度和位移等。利用圖 像分析，既直觀又方便。例一顆速度較大的子彈，水平穿透原來(lái)靜止在光 滑水平面上的木塊，假設(shè)子彈所受阻力與速度無(wú)關(guān)，則下 列說(shuō)法正確的是a、子彈射入的速度越大，木塊獲得的動(dòng)能越大b、子彈射入的速度越大，木塊獲得的動(dòng)能越小c、木塊獲得的動(dòng)能與子彈入射的速度無(wú)關(guān)d、無(wú)法判斷分析求解：子彈穿過木塊過程中，受恒定阻力作用做勻減速運(yùn)動(dòng)，而木塊做勻加速運(yùn)動(dòng), 畫出子彈穿過木塊的v1圖像如

8、圖1, a、b圖線表示。顯然，圖像中陰影部分“血積”則表示子彈和木塊在子彈穿入到穿出過程的位移差，即 木塊的長(zhǎng)度。當(dāng)入射速度由仏增加到必時(shí)，子彈穿過木塊過程的位移差還是木塊長(zhǎng)度，即 圖像陰影部分“而積”應(yīng)不變。從圖像很容易看出，越大，子彈穿過木塊所用的時(shí)間越短（t2 <r,）,木塊獲得的速度越 小<v木）。因此，正確答案應(yīng)選b。5、等效思維等效思維是指以效果相同出發(fā)，對(duì)所研究的對(duì)彖提出一些方案或設(shè)想進(jìn)行的一種方法。 這種方法具有啟迪思考、擴(kuò)大視野、觸類旁通的作用。如，力學(xué)中合力是分力的等效替代, 研究復(fù)雜單擺問題中用等效擺長(zhǎng)，等效重力加速度求氓擺的周期；在描繪靜電場(chǎng)中平而的等 勢(shì)線實(shí)驗(yàn)中，用直流場(chǎng)替代異種電荷等。例圖2中長(zhǎng)為l的金屬棒原來(lái)不帶電，現(xiàn)將一帶電量為q的點(diǎn)電荷放在距棒左端r 處，當(dāng)達(dá)到靜電平衡后，棒感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為多少？圖2分析求解：用高中現(xiàn)有的知識(shí)，我們是不能夠直接 求