徐冬梅
物理在高中教育中占有非常重要的地位,相對(duì)于初中物理來(lái)說(shuō),高中物理知識(shí)的深度、廣度都有很大的提升,對(duì)學(xué)生的思維能力、應(yīng)用能力提出高要求.因此,高中物理教學(xué)中,教師不僅要注重基礎(chǔ)知識(shí)、基本規(guī)律教學(xué),還要對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思維方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力.培養(yǎng)學(xué)生思維能力的主要途徑是解決問(wèn)題,具體來(lái)說(shuō)就是讓學(xué)生掌握科學(xué)的解題方法,明確解題過(guò)程中需要用到的物理概念和規(guī)律,獲得解題思想和技巧,快速準(zhǔn)確的解決習(xí)題,從而有效提高學(xué)生的解題能力.本文主要結(jié)合自身教學(xué)實(shí)踐,通過(guò)對(duì)例題的分析介紹幾種常見(jiàn)的物理解題方法.
一、 等效法
等效法又稱為替代法,是物理教學(xué)中常用的一種重要的解題方法,即在保證研究對(duì)象的有關(guān)數(shù)據(jù)不變的基礎(chǔ)上,將一些復(fù)雜的物理過(guò)程、現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的、易于研究的物理過(guò)程、現(xiàn)象來(lái)加以研究的一種方法.高中物理教學(xué)中的合力與分力、合速度與分速度、矢量的合成與分解等,都涉及到物理量的等效,如果在解決問(wèn)題的過(guò)程中運(yùn)用等效法,會(huì)簡(jiǎn)化物理問(wèn)題.對(duì)一些復(fù)雜的物理過(guò)程,可以用一種或者幾種簡(jiǎn)單的物理過(guò)程替代,簡(jiǎn)化問(wèn)題以達(dá)到問(wèn)題的順利解決.高中物理中這樣的問(wèn)題有很多,如運(yùn)動(dòng)學(xué)中的逆向思維等.
例 在空中某一點(diǎn),以一樣的速度同時(shí)分別向著水平向右、水平向左、豎直向上、豎直向下四個(gè)方向分別拋出一個(gè)小球,在小球未落地前的任意瞬間,以每個(gè)小球所處的位置作頂點(diǎn),在忽略空氣阻力的情況下,構(gòu)成的是什么圖形?選項(xiàng)有四個(gè):
A.正方形 B.長(zhǎng)方形 C.菱形 D.任意四邊形
解析 對(duì)這類問(wèn)題,學(xué)生往往感到有一定的難度,不知道如何下手.如果采用等效法則會(huì)簡(jiǎn)化問(wèn)題,解題中可引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用等效替代法,通過(guò)深入分析,在不計(jì)空氣阻力的情況下,將原來(lái)復(fù)雜的拋體運(yùn)動(dòng)等效為自由落體與勻速直線運(yùn)動(dòng)的合成,可以觀察出四個(gè)小球都是沿著拋出的方向進(jìn)行勻速直線運(yùn)動(dòng),所以構(gòu)成的圖形是正方形.這樣運(yùn)用等效法,巧妙了解決了這個(gè)復(fù)雜問(wèn)題,有助于提高學(xué)生的思維能力.
二、 圖像法
高中物理學(xué)習(xí)中涉及到大量的圖像問(wèn)題,圖像的運(yùn)用比較廣泛,圖像法是一種重要的解題方法.圖像法是學(xué)生在分析題中條件的基礎(chǔ)上,結(jié)合題意將抽象復(fù)雜的物理習(xí)題文字用圖像的形式表示出來(lái),即將物理量間的代數(shù)關(guān)系化為幾何關(guān)系.物理解題過(guò)程中運(yùn)用圖像法不僅能使物理量間的關(guān)系更加清晰化,還能夠表達(dá)出用語(yǔ)言無(wú)法表述的內(nèi)涵,使抽象的習(xí)題變得具體起來(lái),從而簡(jiǎn)化運(yùn)算過(guò)程.因此,高中物理教學(xué)中,教師要引導(dǎo)學(xué)生掌握?qǐng)D像法,能夠自主運(yùn)用圖像解決物理問(wèn)題.
例 在一個(gè)平面內(nèi),有一個(gè)豎直光滑的圓形軌道,AB為水平方向的直徑.甲乙兩個(gè)一樣的小球,同時(shí)用一樣大小的速度從A點(diǎn)出發(fā),沿圖形所示的方向向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不離開(kāi)環(huán)形壁.那么,下面選項(xiàng)正確的是( ).
A.小球甲先到達(dá)B點(diǎn) B.甲乙兩球到達(dá)B點(diǎn)的速率相等
C小球乙先到達(dá)B點(diǎn)D.質(zhì)量小的小球先到達(dá)B點(diǎn)
解析 對(duì)這類題目,學(xué)生只要學(xué)會(huì)圖像思維法,就能夠得出結(jié)果.從A點(diǎn)出發(fā)后,甲先減速后再加速,乙先加速再減速,他們通過(guò)的路程面積是一樣的,從圖1中可以知道,小球乙先到達(dá)B點(diǎn),再結(jié)合機(jī)械能守恒定律可知,兩小球到達(dá)B點(diǎn)的速率是一樣的.答案選
BC.由此可見(jiàn),圖像法是非常重要的一種解題方法,這種方法不但直觀直接方便,能大大簡(jiǎn)化解題過(guò)程.
三、建模法
從實(shí)質(zhì)上來(lái)說(shuō),物理解題過(guò)程就是構(gòu)建物理模型的過(guò)程,構(gòu)建出物理模型是解決物理問(wèn)題的關(guān)鍵所在.建模法是一種常見(jiàn)的物理解題方法,通過(guò)模型,能將物理知識(shí)直觀的表現(xiàn)出來(lái).通常情況下,物理學(xué)研究都是從建模開(kāi)始的,科學(xué)家通過(guò)簡(jiǎn)化、類比、抽象等方法進(jìn)行科學(xué)研究,抽象出事物的本質(zhì)特征,構(gòu)成概念或體系,即模型.對(duì)一些簡(jiǎn)單的物理習(xí)題來(lái)說(shuō),建模并不難,如物體A從樓頂自由落下,其模型就是質(zhì)點(diǎn)的自由落體等.但在很多物理問(wèn)題中,一些條件、過(guò)程、狀態(tài)等不明顯,模型條件比較隱含,需要進(jìn)行深入的分析、比較、判斷才能構(gòu)建出模型,這需要教師加強(qiáng)建模法指導(dǎo)與訓(xùn)練.
例 如圖2所示,一個(gè)圓錐形陀螺,在光滑平面上快速繞軸旋轉(zhuǎn),陀螺的高為h,底面半徑為r.該陀螺以速度v向右運(yùn)動(dòng),假定全部時(shí)間內(nèi)陀螺的轉(zhuǎn)動(dòng)軸都是豎直的,那么v至少為何值時(shí),陀螺從桌面滑出后才不會(huì)與桌邊發(fā)生碰撞?
解析 這類題可用建模法解決.通過(guò)深入分析題中條件,可以根據(jù)相關(guān)的物理知識(shí)構(gòu)建出相應(yīng)的物理模型,一是質(zhì)點(diǎn)的對(duì)象模型,一是平拋運(yùn)動(dòng)的過(guò)程模型,這樣凸顯問(wèn)題的主要因素,弄清問(wèn)題本質(zhì),把握解題規(guī)律,從而解決問(wèn)題.所以,教師要訓(xùn)練學(xué)生的模型思維法,引導(dǎo)生抓住題中關(guān)鍵詞句,挖掘隱含條件,明確建模的過(guò)程.
四、 極端法
一般來(lái)說(shuō),高中物理問(wèn)題涉及的因素多,解題過(guò)程較為復(fù)雜,很難直接找出其變化規(guī)律做出正確的判斷.但如果將問(wèn)題放到極端條件、特殊條件下就能輕松的得出結(jié)論,像解答這樣的問(wèn)題時(shí)就可以采用極端法.極端法是結(jié)合題中的條件,假設(shè)極端的物理現(xiàn)象或過(guò)程存在,經(jīng)過(guò)科學(xué)分析得出正確結(jié)論的一種方法.這種方法在解決某些物理問(wèn)題時(shí),具有獨(dú)特的作用,適當(dāng)運(yùn)用極端法能大大提高解題效率,達(dá)到化難為易的目的.
例 如圖3所示,物體甲在傾角為a的斜面上運(yùn)動(dòng),如果初速度為v0,它與斜面間的摩擦系數(shù)為μ,則在相同的條件下,甲上滑和下滑的加速度大小之比是( )
A.sina -μcosα/μcosα-sinα
B. sinα +μcosα/sinα-μcosα
C.μ+tanα D.μcosα/sinα-μcosα
解析 按照一般的解題方法,這道題先要對(duì)甲進(jìn)行受力分析,再運(yùn)用牛頓第二定律求出上滑、下滑過(guò)程中的加速度表達(dá)式,最后求出比值.這樣解題費(fèi)時(shí)費(fèi)力,還容易出錯(cuò).如果采用極端法解題,能迅速的排除錯(cuò)誤選項(xiàng),從而得出正確的結(jié)論.具體來(lái)說(shuō),先把μ作為參變量,令其為最小值0,這時(shí)甲上滑、下滑的加速度是一樣的,為gsina,兩者之比等于1,把極端值μ=0代入所給選項(xiàng)中,會(huì)發(fā)現(xiàn)只有B項(xiàng)滿足要求.采用極端法的關(guān)鍵在于,要先分析出問(wèn)題有“極端”存在,從極端出發(fā)分析問(wèn)題的變化規(guī)律.其實(shí)極端法是將物理過(guò)程的變化推向極端,達(dá)到快速解題的目的.
五、 整體法
高中物理教學(xué)中,連接體問(wèn)題比較常見(jiàn),這對(duì)學(xué)生的解題能力提出了更高要求,因此教師要運(yùn)用整體法,加強(qiáng)學(xué)生的整體思維意識(shí)鍛煉,讓學(xué)生掌握并學(xué)會(huì)運(yùn)用整體法.整體法又稱為系統(tǒng)方法,以整體作為分析對(duì)象,對(duì)整個(gè)過(guò)程加以分析的一種解題方法.有些物理問(wèn)題,采用整體法,能省去一些繁瑣的推導(dǎo)、運(yùn)算過(guò)程,省時(shí)省力.
例 如圖4所示,一固定斜面上有甲、乙兩個(gè)質(zhì)量相同的小物塊,兩物塊緊挨著勻速下滑,甲與乙的接觸面光滑.已知甲與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)是乙與斜面之間動(dòng)摩擦因數(shù)的2倍,斜面傾角為θ,乙與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)是( ).
A.2/3tanθ B.2/3cotθ C.tanθ D.cotθ
解析 這道題如果采用分離法的話,解題過(guò)程比較麻煩,還容易出錯(cuò).這樣的題教師可以引導(dǎo)學(xué)生采用整體法來(lái)解.甲、乙兩物體受到斜面的支持力均為mgcosθ,受到的滑動(dòng)摩擦力分別是f甲=μ甲mgcosθ,f乙=μ乙mgcosθ,通過(guò)分析整體受力情況,根據(jù)平衡條件得出結(jié)論是μ乙=tanθ,所以選A.
總之,高中物理學(xué)習(xí)中掌握一定的解題方法是必不可少的,掌握科學(xué)的解題方法,能快速抓住關(guān)鍵問(wèn)題,理清問(wèn)題思路,從而靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí),提高思維能力.目前,高中物理教學(xué)中常用的解題方法除了上述外,還有守恒法、發(fā)散思維法、補(bǔ)償法、微元法等,這些方法適用的問(wèn)題不同,應(yīng)用價(jià)值也不同.因此,高中物理教學(xué)中,教師要注重解題方法指導(dǎo),引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用恰當(dāng)?shù)慕忸}方法解決問(wèn)題,以開(kāi)發(fā)學(xué)生的智力,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力,從而提高教學(xué)質(zhì)量.
物理在高中教育中占有非常重要的地位,相對(duì)于初中物理來(lái)說(shuō),高中物理知識(shí)的深度、廣度都有很大的提升,對(duì)學(xué)生的思維能力、應(yīng)用能力提出高要求.因此,高中物理教學(xué)中,教師不僅要注重基礎(chǔ)知識(shí)、基本規(guī)律教學(xué),還要對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思維方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力.培養(yǎng)學(xué)生思維能力的主要途徑是解決問(wèn)題,具體來(lái)說(shuō)就是讓學(xué)生掌握科學(xué)的解題方法,明確解題過(guò)程中需要用到的物理概念和規(guī)律,獲得解題思想和技巧,快速準(zhǔn)確的解決習(xí)題,從而有效提高學(xué)生的解題能力.本文主要結(jié)合自身教學(xué)實(shí)踐,通過(guò)對(duì)例題的分析介紹幾種常見(jiàn)的物理解題方法.
一、 等效法
等效法又稱為替代法,是物理教學(xué)中常用的一種重要的解題方法,即在保證研究對(duì)象的有關(guān)數(shù)據(jù)不變的基礎(chǔ)上,將一些復(fù)雜的物理過(guò)程、現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的、易于研究的物理過(guò)程、現(xiàn)象來(lái)加以研究的一種方法.高中物理教學(xué)中的合力與分力、合速度與分速度、矢量的合成與分解等,都涉及到物理量的等效,如果在解決問(wèn)題的過(guò)程中運(yùn)用等效法,會(huì)簡(jiǎn)化物理問(wèn)題.對(duì)一些復(fù)雜的物理過(guò)程,可以用一種或者幾種簡(jiǎn)單的物理過(guò)程替代,簡(jiǎn)化問(wèn)題以達(dá)到問(wèn)題的順利解決.高中物理中這樣的問(wèn)題有很多,如運(yùn)動(dòng)學(xué)中的逆向思維等.
例 在空中某一點(diǎn),以一樣的速度同時(shí)分別向著水平向右、水平向左、豎直向上、豎直向下四個(gè)方向分別拋出一個(gè)小球,在小球未落地前的任意瞬間,以每個(gè)小球所處的位置作頂點(diǎn),在忽略空氣阻力的情況下,構(gòu)成的是什么圖形?選項(xiàng)有四個(gè):
A.正方形 B.長(zhǎng)方形 C.菱形 D.任意四邊形
解析 對(duì)這類問(wèn)題,學(xué)生往往感到有一定的難度,不知道如何下手.如果采用等效法則會(huì)簡(jiǎn)化問(wèn)題,解題中可引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用等效替代法,通過(guò)深入分析,在不計(jì)空氣阻力的情況下,將原來(lái)復(fù)雜的拋體運(yùn)動(dòng)等效為自由落體與勻速直線運(yùn)動(dòng)的合成,可以觀察出四個(gè)小球都是沿著拋出的方向進(jìn)行勻速直線運(yùn)動(dòng),所以構(gòu)成的圖形是正方形.這樣運(yùn)用等效法,巧妙了解決了這個(gè)復(fù)雜問(wèn)題,有助于提高學(xué)生的思維能力.
二、 圖像法
高中物理學(xué)習(xí)中涉及到大量的圖像問(wèn)題,圖像的運(yùn)用比較廣泛,圖像法是一種重要的解題方法.圖像法是學(xué)生在分析題中條件的基礎(chǔ)上,結(jié)合題意將抽象復(fù)雜的物理習(xí)題文字用圖像的形式表示出來(lái),即將物理量間的代數(shù)關(guān)系化為幾何關(guān)系.物理解題過(guò)程中運(yùn)用圖像法不僅能使物理量間的關(guān)系更加清晰化,還能夠表達(dá)出用語(yǔ)言無(wú)法表述的內(nèi)涵,使抽象的習(xí)題變得具體起來(lái),從而簡(jiǎn)化運(yùn)算過(guò)程.因此,高中物理教學(xué)中,教師要引導(dǎo)學(xué)生掌握?qǐng)D像法,能夠自主運(yùn)用圖像解決物理問(wèn)題.
例 在一個(gè)平面內(nèi),有一個(gè)豎直光滑的圓形軌道,AB為水平方向的直徑.甲乙兩個(gè)一樣的小球,同時(shí)用一樣大小的速度從A點(diǎn)出發(fā),沿圖形所示的方向向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不離開(kāi)環(huán)形壁.那么,下面選項(xiàng)正確的是( ).
A.小球甲先到達(dá)B點(diǎn) B.甲乙兩球到達(dá)B點(diǎn)的速率相等
C小球乙先到達(dá)B點(diǎn)D.質(zhì)量小的小球先到達(dá)B點(diǎn)
解析 對(duì)這類題目,學(xué)生只要學(xué)會(huì)圖像思維法,就能夠得出結(jié)果.從A點(diǎn)出發(fā)后,甲先減速后再加速,乙先加速再減速,他們通過(guò)的路程面積是一樣的,從圖1中可以知道,小球乙先到達(dá)B點(diǎn),再結(jié)合機(jī)械能守恒定律可知,兩小球到達(dá)B點(diǎn)的速率是一樣的.答案選
BC.由此可見(jiàn),圖像法是非常重要的一種解題方法,這種方法不但直觀直接方便,能大大簡(jiǎn)化解題過(guò)程.
三、建模法
從實(shí)質(zhì)上來(lái)說(shuō),物理解題過(guò)程就是構(gòu)建物理模型的過(guò)程,構(gòu)建出物理模型是解決物理問(wèn)題的關(guān)鍵所在.建模法是一種常見(jiàn)的物理解題方法,通過(guò)模型,能將物理知識(shí)直觀的表現(xiàn)出來(lái).通常情況下,物理學(xué)研究都是從建模開(kāi)始的,科學(xué)家通過(guò)簡(jiǎn)化、類比、抽象等方法進(jìn)行科學(xué)研究,抽象出事物的本質(zhì)特征,構(gòu)成概念或體系,即模型.對(duì)一些簡(jiǎn)單的物理習(xí)題來(lái)說(shuō),建模并不難,如物體A從樓頂自由落下,其模型就是質(zhì)點(diǎn)的自由落體等.但在很多物理問(wèn)題中,一些條件、過(guò)程、狀態(tài)等不明顯,模型條件比較隱含,需要進(jìn)行深入的分析、比較、判斷才能構(gòu)建出模型,這需要教師加強(qiáng)建模法指導(dǎo)與訓(xùn)練.
例 如圖2所示,一個(gè)圓錐形陀螺,在光滑平面上快速繞軸旋轉(zhuǎn),陀螺的高為h,底面半徑為r.該陀螺以速度v向右運(yùn)動(dòng),假定全部時(shí)間內(nèi)陀螺的轉(zhuǎn)動(dòng)軸都是豎直的,那么v至少為何值時(shí),陀螺從桌面滑出后才不會(huì)與桌邊發(fā)生碰撞?
解析 這類題可用建模法解決.通過(guò)深入分析題中條件,可以根據(jù)相關(guān)的物理知識(shí)構(gòu)建出相應(yīng)的物理模型,一是質(zhì)點(diǎn)的對(duì)象模型,一是平拋運(yùn)動(dòng)的過(guò)程模型,這樣凸顯問(wèn)題的主要因素,弄清問(wèn)題本質(zhì),把握解題規(guī)律,從而解決問(wèn)題.所以,教師要訓(xùn)練學(xué)生的模型思維法,引導(dǎo)生抓住題中關(guān)鍵詞句,挖掘隱含條件,明確建模的過(guò)程.
四、 極端法
一般來(lái)說(shuō),高中物理問(wèn)題涉及的因素多,解題過(guò)程較為復(fù)雜,很難直接找出其變化規(guī)律做出正確的判斷.但如果將問(wèn)題放到極端條件、特殊條件下就能輕松的得出結(jié)論,像解答這樣的問(wèn)題時(shí)就可以采用極端法.極端法是結(jié)合題中的條件,假設(shè)極端的物理現(xiàn)象或過(guò)程存在,經(jīng)過(guò)科學(xué)分析得出正確結(jié)論的一種方法.這種方法在解決某些物理問(wèn)題時(shí),具有獨(dú)特的作用,適當(dāng)運(yùn)用極端法能大大提高解題效率,達(dá)到化難為易的目的.
例 如圖3所示,物體甲在傾角為a的斜面上運(yùn)動(dòng),如果初速度為v0,它與斜面間的摩擦系數(shù)為μ,則在相同的條件下,甲上滑和下滑的加速度大小之比是( )
A.sina -μcosα/μcosα-sinα
B. sinα +μcosα/sinα-μcosα
C.μ+tanα D.μcosα/sinα-μcosα
解析 按照一般的解題方法,這道題先要對(duì)甲進(jìn)行受力分析,再運(yùn)用牛頓第二定律求出上滑、下滑過(guò)程中的加速度表達(dá)式,最后求出比值.這樣解題費(fèi)時(shí)費(fèi)力,還容易出錯(cuò).如果采用極端法解題,能迅速的排除錯(cuò)誤選項(xiàng),從而得出正確的結(jié)論.具體來(lái)說(shuō),先把μ作為參變量,令其為最小值0,這時(shí)甲上滑、下滑的加速度是一樣的,為gsina,兩者之比等于1,把極端值μ=0代入所給選項(xiàng)中,會(huì)發(fā)現(xiàn)只有B項(xiàng)滿足要求.采用極端法的關(guān)鍵在于,要先分析出問(wèn)題有“極端”存在,從極端出發(fā)分析問(wèn)題的變化規(guī)律.其實(shí)極端法是將物理過(guò)程的變化推向極端,達(dá)到快速解題的目的.
五、 整體法
高中物理教學(xué)中,連接體問(wèn)題比較常見(jiàn),這對(duì)學(xué)生的解題能力提出了更高要求,因此教師要運(yùn)用整體法,加強(qiáng)學(xué)生的整體思維意識(shí)鍛煉,讓學(xué)生掌握并學(xué)會(huì)運(yùn)用整體法.整體法又稱為系統(tǒng)方法,以整體作為分析對(duì)象,對(duì)整個(gè)過(guò)程加以分析的一種解題方法.有些物理問(wèn)題,采用整體法,能省去一些繁瑣的推導(dǎo)、運(yùn)算過(guò)程,省時(shí)省力.
例 如圖4所示,一固定斜面上有甲、乙兩個(gè)質(zhì)量相同的小物塊,兩物塊緊挨著勻速下滑,甲與乙的接觸面光滑.已知甲與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)是乙與斜面之間動(dòng)摩擦因數(shù)的2倍,斜面傾角為θ,乙與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)是( ).
A.2/3tanθ B.2/3cotθ C.tanθ D.cotθ
解析 這道題如果采用分離法的話,解題過(guò)程比較麻煩,還容易出錯(cuò).這樣的題教師可以引導(dǎo)學(xué)生采用整體法來(lái)解.甲、乙兩物體受到斜面的支持力均為mgcosθ,受到的滑動(dòng)摩擦力分別是f甲=μ甲mgcosθ,f乙=μ乙mgcosθ,通過(guò)分析整體受力情況,根據(jù)平衡條件得出結(jié)論是μ乙=tanθ,所以選A.
總之,高中物理學(xué)習(xí)中掌握一定的解題方法是必不可少的,掌握科學(xué)的解題方法,能快速抓住關(guān)鍵問(wèn)題,理清問(wèn)題思路,從而靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí),提高思維能力.目前,高中物理教學(xué)中常用的解題方法除了上述外,還有守恒法、發(fā)散思維法、補(bǔ)償法、微元法等,這些方法適用的問(wèn)題不同,應(yīng)用價(jià)值也不同.因此,高中物理教學(xué)中,教師要注重解題方法指導(dǎo),引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用恰當(dāng)?shù)慕忸}方法解決問(wèn)題,以開(kāi)發(fā)學(xué)生的智力,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力,從而提高教學(xué)質(zhì)量.
物理在高中教育中占有非常重要的地位,相對(duì)于初中物理來(lái)說(shuō),高中物理知識(shí)的深度、廣度都有很大的提升,對(duì)學(xué)生的思維能力、應(yīng)用能力提出高要求.因此,高中物理教學(xué)中,教師不僅要注重基礎(chǔ)知識(shí)、基本規(guī)律教學(xué),還要對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思維方法的指導(dǎo)與訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力.培養(yǎng)學(xué)生思維能力的主要途徑是解決問(wèn)題,具體來(lái)說(shuō)就是讓學(xué)生掌握科學(xué)的解題方法,明確解題過(guò)程中需要用到的物理概念和規(guī)律,獲得解題思想和技巧,快速準(zhǔn)確的解決習(xí)題,從而有效提高學(xué)生的解題能力.本文主要結(jié)合自身教學(xué)實(shí)踐,通過(guò)對(duì)例題的分析介紹幾種常見(jiàn)的物理解題方法.
一、 等效法
等效法又稱為替代法,是物理教學(xué)中常用的一種重要的解題方法,即在保證研究對(duì)象的有關(guān)數(shù)據(jù)不變的基礎(chǔ)上,將一些復(fù)雜的物理過(guò)程、現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的、易于研究的物理過(guò)程、現(xiàn)象來(lái)加以研究的一種方法.高中物理教學(xué)中的合力與分力、合速度與分速度、矢量的合成與分解等,都涉及到物理量的等效,如果在解決問(wèn)題的過(guò)程中運(yùn)用等效法,會(huì)簡(jiǎn)化物理問(wèn)題.對(duì)一些復(fù)雜的物理過(guò)程,可以用一種或者幾種簡(jiǎn)單的物理過(guò)程替代,簡(jiǎn)化問(wèn)題以達(dá)到問(wèn)題的順利解決.高中物理中這樣的問(wèn)題有很多,如運(yùn)動(dòng)學(xué)中的逆向思維等.
例 在空中某一點(diǎn),以一樣的速度同時(shí)分別向著水平向右、水平向左、豎直向上、豎直向下四個(gè)方向分別拋出一個(gè)小球,在小球未落地前的任意瞬間,以每個(gè)小球所處的位置作頂點(diǎn),在忽略空氣阻力的情況下,構(gòu)成的是什么圖形?選項(xiàng)有四個(gè):
A.正方形 B.長(zhǎng)方形 C.菱形 D.任意四邊形
解析 對(duì)這類問(wèn)題,學(xué)生往往感到有一定的難度,不知道如何下手.如果采用等效法則會(huì)簡(jiǎn)化問(wèn)題,解題中可引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用等效替代法,通過(guò)深入分析,在不計(jì)空氣阻力的情況下,將原來(lái)復(fù)雜的拋體運(yùn)動(dòng)等效為自由落體與勻速直線運(yùn)動(dòng)的合成,可以觀察出四個(gè)小球都是沿著拋出的方向進(jìn)行勻速直線運(yùn)動(dòng),所以構(gòu)成的圖形是正方形.這樣運(yùn)用等效法,巧妙了解決了這個(gè)復(fù)雜問(wèn)題,有助于提高學(xué)生的思維能力.
二、 圖像法
高中物理學(xué)習(xí)中涉及到大量的圖像問(wèn)題,圖像的運(yùn)用比較廣泛,圖像法是一種重要的解題方法.圖像法是學(xué)生在分析題中條件的基礎(chǔ)上,結(jié)合題意將抽象復(fù)雜的物理習(xí)題文字用圖像的形式表示出來(lái),即將物理量間的代數(shù)關(guān)系化為幾何關(guān)系.物理解題過(guò)程中運(yùn)用圖像法不僅能使物理量間的關(guān)系更加清晰化,還能夠表達(dá)出用語(yǔ)言無(wú)法表述的內(nèi)涵,使抽象的習(xí)題變得具體起來(lái),從而簡(jiǎn)化運(yùn)算過(guò)程.因此,高中物理教學(xué)中,教師要引導(dǎo)學(xué)生掌握?qǐng)D像法,能夠自主運(yùn)用圖像解決物理問(wèn)題.
例 在一個(gè)平面內(nèi),有一個(gè)豎直光滑的圓形軌道,AB為水平方向的直徑.甲乙兩個(gè)一樣的小球,同時(shí)用一樣大小的速度從A點(diǎn)出發(fā),沿圖形所示的方向向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不離開(kāi)環(huán)形壁.那么,下面選項(xiàng)正確的是( ).
A.小球甲先到達(dá)B點(diǎn) B.甲乙兩球到達(dá)B點(diǎn)的速率相等
C小球乙先到達(dá)B點(diǎn)D.質(zhì)量小的小球先到達(dá)B點(diǎn)
解析 對(duì)這類題目,學(xué)生只要學(xué)會(huì)圖像思維法,就能夠得出結(jié)果.從A點(diǎn)出發(fā)后,甲先減速后再加速,乙先加速再減速,他們通過(guò)的路程面積是一樣的,從圖1中可以知道,小球乙先到達(dá)B點(diǎn),再結(jié)合機(jī)械能守恒定律可知,兩小球到達(dá)B點(diǎn)的速率是一樣的.答案選
BC.由此可見(jiàn),圖像法是非常重要的一種解題方法,這種方法不但直觀直接方便,能大大簡(jiǎn)化解題過(guò)程.
三、建模法
從實(shí)質(zhì)上來(lái)說(shuō),物理解題過(guò)程就是構(gòu)建物理模型的過(guò)程,構(gòu)建出物理模型是解決物理問(wèn)題的關(guān)鍵所在.建模法是一種常見(jiàn)的物理解題方法,通過(guò)模型,能將物理知識(shí)直觀的表現(xiàn)出來(lái).通常情況下,物理學(xué)研究都是從建模開(kāi)始的,科學(xué)家通過(guò)簡(jiǎn)化、類比、抽象等方法進(jìn)行科學(xué)研究,抽象出事物的本質(zhì)特征,構(gòu)成概念或體系,即模型.對(duì)一些簡(jiǎn)單的物理習(xí)題來(lái)說(shuō),建模并不難,如物體A從樓頂自由落下,其模型就是質(zhì)點(diǎn)的自由落體等.但在很多物理問(wèn)題中,一些條件、過(guò)程、狀態(tài)等不明顯,模型條件比較隱含,需要進(jìn)行深入的分析、比較、判斷才能構(gòu)建出模型,這需要教師加強(qiáng)建模法指導(dǎo)與訓(xùn)練.
例 如圖2所示,一個(gè)圓錐形陀螺,在光滑平面上快速繞軸旋轉(zhuǎn),陀螺的高為h,底面半徑為r.該陀螺以速度v向右運(yùn)動(dòng),假定全部時(shí)間內(nèi)陀螺的轉(zhuǎn)動(dòng)軸都是豎直的,那么v至少為何值時(shí),陀螺從桌面滑出后才不會(huì)與桌邊發(fā)生碰撞?
解析 這類題可用建模法解決.通過(guò)深入分析題中條件,可以根據(jù)相關(guān)的物理知識(shí)構(gòu)建出相應(yīng)的物理模型,一是質(zhì)點(diǎn)的對(duì)象模型,一是平拋運(yùn)動(dòng)的過(guò)程模型,這樣凸顯問(wèn)題的主要因素,弄清問(wèn)題本質(zhì),把握解題規(guī)律,從而解決問(wèn)題.所以,教師要訓(xùn)練學(xué)生的模型思維法,引導(dǎo)生抓住題中關(guān)鍵詞句,挖掘隱含條件,明確建模的過(guò)程.
四、 極端法
一般來(lái)說(shuō),高中物理問(wèn)題涉及的因素多,解題過(guò)程較為復(fù)雜,很難直接找出其變化規(guī)律做出正確的判斷.但如果將問(wèn)題放到極端條件、特殊條件下就能輕松的得出結(jié)論,像解答這樣的問(wèn)題時(shí)就可以采用極端法.極端法是結(jié)合題中的條件,假設(shè)極端的物理現(xiàn)象或過(guò)程存在,經(jīng)過(guò)科學(xué)分析得出正確結(jié)論的一種方法.這種方法在解決某些物理問(wèn)題時(shí),具有獨(dú)特的作用,適當(dāng)運(yùn)用極端法能大大提高解題效率,達(dá)到化難為易的目的.
例 如圖3所示,物體甲在傾角為a的斜面上運(yùn)動(dòng),如果初速度為v0,它與斜面間的摩擦系數(shù)為μ,則在相同的條件下,甲上滑和下滑的加速度大小之比是( )
A.sina -μcosα/μcosα-sinα
B. sinα +μcosα/sinα-μcosα
C.μ+tanα D.μcosα/sinα-μcosα
解析 按照一般的解題方法,這道題先要對(duì)甲進(jìn)行受力分析,再運(yùn)用牛頓第二定律求出上滑、下滑過(guò)程中的加速度表達(dá)式,最后求出比值.這樣解題費(fèi)時(shí)費(fèi)力,還容易出錯(cuò).如果采用極端法解題,能迅速的排除錯(cuò)誤選項(xiàng),從而得出正確的結(jié)論.具體來(lái)說(shuō),先把μ作為參變量,令其為最小值0,這時(shí)甲上滑、下滑的加速度是一樣的,為gsina,兩者之比等于1,把極端值μ=0代入所給選項(xiàng)中,會(huì)發(fā)現(xiàn)只有B項(xiàng)滿足要求.采用極端法的關(guān)鍵在于,要先分析出問(wèn)題有“極端”存在,從極端出發(fā)分析問(wèn)題的變化規(guī)律.其實(shí)極端法是將物理過(guò)程的變化推向極端,達(dá)到快速解題的目的.
五、 整體法
高中物理教學(xué)中,連接體問(wèn)題比較常見(jiàn),這對(duì)學(xué)生的解題能力提出了更高要求,因此教師要運(yùn)用整體法,加強(qiáng)學(xué)生的整體思維意識(shí)鍛煉,讓學(xué)生掌握并學(xué)會(huì)運(yùn)用整體法.整體法又稱為系統(tǒng)方法,以整體作為分析對(duì)象,對(duì)整個(gè)過(guò)程加以分析的一種解題方法.有些物理問(wèn)題,采用整體法,能省去一些繁瑣的推導(dǎo)、運(yùn)算過(guò)程,省時(shí)省力.
例 如圖4所示,一固定斜面上有甲、乙兩個(gè)質(zhì)量相同的小物塊,兩物塊緊挨著勻速下滑,甲與乙的接觸面光滑.已知甲與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)是乙與斜面之間動(dòng)摩擦因數(shù)的2倍,斜面傾角為θ,乙與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)是( ).
A.2/3tanθ B.2/3cotθ C.tanθ D.cotθ
解析 這道題如果采用分離法的話,解題過(guò)程比較麻煩,還容易出錯(cuò).這樣的題教師可以引導(dǎo)學(xué)生采用整體法來(lái)解.甲、乙兩物體受到斜面的支持力均為mgcosθ,受到的滑動(dòng)摩擦力分別是f甲=μ甲mgcosθ,f乙=μ乙mgcosθ,通過(guò)分析整體受力情況,根據(jù)平衡條件得出結(jié)論是μ乙=tanθ,所以選A.
總之,高中物理學(xué)習(xí)中掌握一定的解題方法是必不可少的,掌握科學(xué)的解題方法,能快速抓住關(guān)鍵問(wèn)題,理清問(wèn)題思路,從而靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí),提高思維能力.目前,高中物理教學(xué)中常用的解題方法除了上述外,還有守恒法、發(fā)散思維法、補(bǔ)償法、微元法等,這些方法適用的問(wèn)題不同,應(yīng)用價(jià)值也不同.因此,高中物理教學(xué)中,教師要注重解題方法指導(dǎo),引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用恰當(dāng)?shù)慕忸}方法解決問(wèn)題,以開(kāi)發(fā)學(xué)生的智力,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力,從而提高教學(xué)質(zhì)量.