楊志宏
【摘 要】物理學是一門揭示物理現(xiàn)象,研究物體運動一般規(guī)律的學科,涉及力、熱、電、光、原五部分,題型較多。要提高解答物理問題的速度,掌握正確的解題思想至關(guān)重要。物理解題思想的核心是建立各種模型,弄清各種模型所涉及的物理現(xiàn)象、所遵循的自然規(guī)律,并由此確立題型歸屬,尋找解題思路、步驟和方法。
【關(guān)鍵詞】物理 解題思想 思考與研究
所謂物理解題思想就是在解決物理問題時,從物理知識的構(gòu)成要素及其屬性、特征和內(nèi)在聯(lián)系出發(fā),分析問題涉及的對象、條件、狀態(tài)和過程,遵循物理解題思維過程的規(guī)律和最基本的思維方法,尋找問題化解的通用思考路徑和相關(guān)的公式選擇規(guī)則,避免在物理解題中走彎路,提高解題準確性和快捷性。在物理學習中,下列解題思想值得重視。
一、整體與隔離思想
在物理解題中,整體或隔離考慮問題是一種基本的思維方式,特別是對于力學中物體平衡、運動定律方面的習題,往往要采取先整體后隔離的方法,先忽略內(nèi)部的相互作用,僅對整體與外界的力的關(guān)系進行分析,獲知習題中的隱含條件,得出相關(guān)等量關(guān)系或合力關(guān)系。再隔離其中的某一物體,可以很方便地獲取正確結(jié)論。例1:如圖所示,質(zhì)量均為m的兩木塊a與b疊放在水平面上,a受到斜向上與水平成θ角的力作用,b受到斜向下與水平成θ角的力作用,兩力大小均為F,兩木塊保持靜止狀態(tài),則:①b與地面之間一定存在靜摩擦力。②a,b之間一定存在靜摩擦力。③地面對b的支持力一定大于2mg。④b對a的支持力一定小于mg。對于①、③兩選項通過整體考慮??芍獌蓚€F的合力為零,故均為錯。而對②、④選項隔離木塊a,根據(jù)力的合成與分解判定均為正確。
二、歸類與轉(zhuǎn)化思想
在思考物理問題時,相關(guān)問題彼此間的歸類和轉(zhuǎn)化很重要。我們可以根據(jù)常見題型或物理模型,將所接觸的習題分門別類,明確其屬性、一般解題方法和技巧,通過靈活的轉(zhuǎn)化,尋找切入點,把握住解題的命脈。例2:如圖所示,在O點處固定一正電荷,在過O點的豎直平面內(nèi)的A點,自由釋放一個帶正電的小球,小球的質(zhì)量為m、電荷量為q,小球下落的軌跡如圖中虛線所示,它與以O(shè)為圓心、R為半徑的圓相交于B、C兩點,O、C在同一水平線上,∠BOC=30°,A距離OC的豎直高度為h,若小球通過B點的速度為v,求:小球通過C點的速度,小球由A到C電場力做功,小球由A到C機械能的損失。此題看似一道電學題,實質(zhì)在明確圖中B、C兩點電勢相等,小球從B到C電場力不做功后,就可以轉(zhuǎn)化為關(guān)于機械能變化與電場力做功關(guān)系的問題,應(yīng)用動能定理,便可以是問題有效解決。
三、代換與推理思想
有些物理問題,如果完全按著基本概念和原理去運算,不僅步驟繁瑣,過程絮長,而且容易出現(xiàn)錯誤。而采取代換與推理的方式,抓住不變的物理量和同一物理過程中各方面相同的物理量,將新的問題與熟知的物理模型進行等效處理,往往能夠化繁為簡,化難為易,切實提高解題速度。例3:一個物塊從斜面底端沖上足夠長的斜面后返回到斜面底端,已知小物塊初動能為E,它返回斜面底端速度大小為v,克服摩擦阻力做功為E/2。若小物塊沖上斜面的初動能變?yōu)?E,那么其返回斜面底端時動能、速度和克服阻力做的功是多少?對于這一問題,我們可以將2E代換為E′,由題意推理知,其返回斜面底端時克服阻力做的功是E′/2,即為E,返回斜面底端時動能也為E,再由題中條件E=mv2,知返回斜面底端時速度v′滿足m v′2=2 mv2,即v′=v。
四、最優(yōu)化思想
許多物理習題都存在一題多解的現(xiàn)象,在諸多解法中,總有一種是最簡便。因此,我們應(yīng)從不同的角度、不同的思路,用不同的方法和不同的運算過程去分析、解答同一物理問題,求得最優(yōu)的解題途徑。例4:冰壺比賽是在水平冰面上進行的體育項目,比賽場地示意如圖。比賽時,運動員從起滑架處推著冰壺出發(fā),在投擲線AB處放手讓冰壺以一定的速度滑出,使冰壺的停止位置盡量靠近圓心O。為使冰壺滑行得更遠,運動員可以用毛刷擦冰壺運行前方的冰面,使冰壺與冰面間的動摩擦因數(shù)減小。設(shè)冰壺與冰面間的動摩擦因數(shù)為μ1=0.008,用毛刷擦冰面后動摩擦因數(shù)減少至μ2=0.004。在某次比賽中,運動員使冰壺C在投擲線中點處以2m/s的速度沿虛線滑出。為使冰壺C能夠沿虛線恰好到達圓心O點,運動員用毛刷擦冰面的長度應(yīng)為多少?對于此題,我們可以用牛頓第二定律、動能定理與功和能的關(guān)系等不同方法解決,但比較我們會發(fā)現(xiàn):動能定理在思考與運算方面具有明顯的優(yōu)勢。
解題能力是物理思維能力的重要表現(xiàn)形式,對物理解題思想的思考與研究,是提高物理解題能力的重要手段。只有掌握正確的解題思想,才能使自己依據(jù)已知信息與要求解的問題之間的聯(lián)系,理清資料所描述的物理量之間的關(guān)系,在解題過程中創(chuàng)造性地運用知識的縱橫聯(lián)系,脈絡(luò)清晰、思路順暢,不落俗套、不拘一格,解答物理習題事半功倍。
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