張培青

物理是一門比較抽象的學(xué)科。說它比較抽象,這是由其學(xué)科特點(diǎn)造成的。汽車的運(yùn)動(dòng)、天體的運(yùn)行以及微觀的原子核式結(jié)構(gòu)是十分復(fù)雜的。我們?yōu)榱搜芯窟@些復(fù)雜問題,我們往往是抓住研究的主要問題,忽略一些次要因素,進(jìn)行研究和分析。為了達(dá)到以上目的,物理學(xué)中常常把它們抽象成一些物理模型,然后從物理模型出發(fā),確立一些基本的物理概念和物理規(guī)律等來研究物理問題。

因此,在運(yùn)用物理基本概念和基本規(guī)律解決物理問題時(shí),首先應(yīng)把抽象的物理問題轉(zhuǎn)換為我們平常熟悉的物理情景。對(duì)一個(gè)物理問題,我們從不同角度去描述,展示的物理情景會(huì)有所不同。如果用不同的方法去思考和分析,繁簡(jiǎn)程度也有很大的區(qū)別。靈活運(yùn)用已學(xué)的物理知識(shí)和方法,掌握一定的解題技巧,并進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換處理,可以把陌生、復(fù)雜和模糊的情景轉(zhuǎn)換為我們熟悉、簡(jiǎn)單和直觀的物理情景。在解物理問題的過程中,將實(shí)際問題轉(zhuǎn)換為物理問題,把一般問題轉(zhuǎn)換成特殊物理問題,往往會(huì)取得事半功倍的效果?？梢哉f,物理解題過程的實(shí)質(zhì)是轉(zhuǎn)換,情景轉(zhuǎn)換是解決物理問題過程的核心。對(duì)物理問題的情景進(jìn)行轉(zhuǎn)換通常有以下幾種方法:類比轉(zhuǎn)換、等效轉(zhuǎn)換、逆向轉(zhuǎn)換、假設(shè)轉(zhuǎn)換和極端轉(zhuǎn)換等。

1. 類比轉(zhuǎn)換。所謂類比轉(zhuǎn)換就是將兩類具有相同或相似屬性的事務(wù)進(jìn)行對(duì)比,從一類事物的某些已知特性出發(fā),推測(cè)另一類事物也具有相應(yīng)的特性。我們物理上常見的有:①物理現(xiàn)象類比轉(zhuǎn)換。如帶電粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)可以轉(zhuǎn)換為平拋運(yùn)動(dòng)。②物理模型類比轉(zhuǎn)換。如質(zhì)點(diǎn)和點(diǎn)電荷,磁感線和電場(chǎng)線等。③物理量及物理公式的類比轉(zhuǎn)換。如磁感應(yīng)強(qiáng)度B和電場(chǎng)強(qiáng)度E這兩個(gè)物理量的理解和定義式B=F/Il和E=F/q的類比分析。

2. 等效轉(zhuǎn)換。等效轉(zhuǎn)換是指在效果相同的前提下,把復(fù)雜的實(shí)際問題轉(zhuǎn)換為簡(jiǎn)單的、理想的等效問題來處理。例如,把復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)等效成簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng);把電場(chǎng)、磁場(chǎng)以及復(fù)合場(chǎng)問題轉(zhuǎn)換為我們熟悉的重力場(chǎng)問題;電路中的等效電阻、等效電路等。

4. 假設(shè)轉(zhuǎn)換。對(duì)物理上未知現(xiàn)象或待處理的問題,對(duì)其過程或結(jié)果進(jìn)行合理的假設(shè),或進(jìn)行虛擬,從而使復(fù)雜的物理問題簡(jiǎn)單化,這就是假設(shè)轉(zhuǎn)換。在運(yùn)用假設(shè)轉(zhuǎn)換分析解決物理問題時(shí),可以對(duì)研究對(duì)象的物理模型假設(shè),也可以對(duì)物理?xiàng)l件、物理過程和物理狀態(tài)進(jìn)行假設(shè)?？聪旅娴念}目:

是否存在如圖甲所示的電場(chǎng),它的電場(chǎng)線相互平行,但間距不相等?

5. 極端轉(zhuǎn)換。將物理現(xiàn)象或物理過程形成變化的一般條件推向極端,在極端條件下進(jìn)行討論、推理或判斷,使結(jié)果變得明了,以快速得出結(jié)論就是極端轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)。在運(yùn)用極端轉(zhuǎn)換進(jìn)行物理問題的情景轉(zhuǎn)換時(shí),必須滿足的物理問題在選定的變化區(qū)間內(nèi),所研究的物理量或物理過程應(yīng)連續(xù)單調(diào)變化。否則,我們運(yùn)用極端轉(zhuǎn)換將物理問題進(jìn)行情景轉(zhuǎn)換時(shí)就會(huì)出錯(cuò)。

分析:如果我們認(rèn)為把玻璃管全部提離液面,可以知道氣體的壓強(qiáng)必然減少,這也正是本題的結(jié)果。

培養(yǎng)學(xué)生的分析、概括、抽象和推理等思維能力,運(yùn)用情景轉(zhuǎn)換來解決物理問題,是近幾年高考中較多出現(xiàn)的考題。從命題趨勢(shì)分析,今后的考題可能更多的向?qū)嶋H問題的情景轉(zhuǎn)換方向發(fā)展,并與新科技動(dòng)向適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合。

分析解決物理問題的實(shí)質(zhì)是物理問題的情景轉(zhuǎn)換。學(xué)會(huì)正確審視分析具體的物理問題所描述的物理現(xiàn)象和過程,從而建立正確的物理模型,形成物理解題中的科學(xué)思維方法,正是我們大力提倡物理情景教學(xué)的主要原因。