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谈高中物理常用的解题思维方法物理习题蕴含着概念、公式、规律间关系的多样性，决定了它可以变换不同的方法求解和习题题目的无限化当前，很多教师和学生为了提高成绩，沉缅于茫茫题海之中，花费了不少精力，却收不到满意的效果面对众多的物理习题，应当对学生加强思维方法的训练，提高学生的解题能力，才能收到事半功倍的效果下面谈谈中学物理常用的思维方法和解题之间的联系一、正向思维和逆向思维所谓正向思维就是“循规蹈矩”，从问题的始态到终态，顺着物理过程的发展去思考问题而逆向思维则是反其常规，是将问题倒过来思考的思维方法有很多物理习题，利用正向思维方法解决比较困难或解决起来十分繁琐，而利用逆向思维却能收到很好的效果例1物体以速度被竖直上抛，不计空气阻力，在到达最高点前05内通过的位移为多大？（102）分析求解本题用正向思维不好求解，但利用逆向思维可很快求出答案若将物体从被上抛至到达最高点这一过程逆向看，将是一个自由落体运动，而此题所求的“到达最高点前05内的位移”，正是自由落体前05内的位移则（12）2（12）10（05）2125（）二、形象思维和抽象思维形象思维是指从具体的、较真实的、易理解的角度思考问题，而抽象思维则与之相反，是指人脑把各种对象或现象间共同的、本质的属性提取出来，并同非本质属性分离出来的过程在物理解题时，抽象思维是学生把实际问题转化为典型物理问题的重要思维形式如果把具体的物理问题化形象为抽象，找出事物的本质属性，则可简化解题过程例2如图1所示，和为平行放置的光滑金属导轨，、段形成一翘起斜面，、段形成一水平面在、的水平部分导轨之间穿过磁感强度为、方向垂直向上的匀强磁场在导轨水平部分放有质量为的金属杆，让质量为的金属杆由距水平面高为处无初速下滑如果始终不与接触，导轨的水平部分足够长并始终在磁场区域中，那么的最后速度是多大？ 图1分析求解金属杆滑到轨道水平部分时的速度不难由机械能守恒定律求得为，当金属杆继续滑动将引起闭合回路面积、磁通量、感生电流以及金属杆、所受的安培力的一系列相互关联的变化按上述物理过程用数学方法求出金属杆的最后速度十分繁琐但是，若能透过电磁现象抓住问题实质就会发现，金属杆、所组成的系统在水平轨道上运动的过程中，所受的外力的矢量和时时刻刻为零，因此系统的动量守恒，而且二者最后具有相同的速度这就是对具体问题进行了抽象思维，提取出了问题的本质和规律因此，由动量守恒定律，得（），（）（）可见，把具体的物理问题进行抽象思维，抓住事物的本质，能使运算变得简捷明快，而转化的关键是进行模型抽象的物理思维三、隔离思维与整体思维隔离思维是解题中的一种普遍有效的思维方法，使用它不仅能求出与部分有关的物理量，而且可以求出与整体有关的物理量；而整体思维方法即本着整体观念对系统进行整体上的分析处理好隔离思维与整体思维的关系，可以找出解题的简捷方法例3如图2所示的容器中，容器与容器相连并通过阀门隔开，其中容器内充满6的气体，容积为6，容器内充满同样的气体，容积为4，压强为8求阀门开通后气体的压强（设温度不变）图2分析求解由于阀门开通后有一部分气体将从容器进入容器，由于玻意耳定律只适用于质量一定、温度不变的气体，而、两容器中气体的质量均有变化，故对容器、对容器都不能直接应用玻意耳定律求解若将容器、容器两部分气体看作一个整体，整体气体质量、温度均不变则对整体由玻意耳定律，有（），解得（）（）68例4如图3（）所示，底座上装有一根直立长杆，共总质量为，杆上套有一质量为的圆环，它与杆间有摩擦当圆环以初速度沿杆向上运动时，圆环的加速度大小为，底座不动，求底座在圆环上升和下落过程中，水平面对底座的支持力分别是多大？图3分析因圆环上升和下降过程中底座不动，且上升和下落过程中圆环对底座的作用不同，所以在计算此题时，不能将圆环和底座视为整体，应用隔离法略解圆环上升时，对其作受力分析，如图3（）所示对圆环：，对底座：0，联立、式，可求得水平面对底座的支持力为（）圆环下落时，对圆环和底座两个物体进行受力分析，如图3（）所示对底座：20，对圆环：，联立以上三式，求得圆环下落时水平面对底座的支持力为2（）四、发散思维和收敛思维所谓发散思维就是多角度、全方位的思考问题而收敛思维是将大量的、甚至零乱的事实集中于一点的思维方式发散思维必须对某问题的共性有全面的掌握，联系得越多，发散得越广，产生对问题的求解方法就越多，从而可做到一题多解，并从多种解法中选择出一种简单明快的方法；收敛思维须对问题的个性有明确的认识，分辨得越清，收敛得越准，这种思维方式可做到多题一解例5某一物体被竖直上抛，空气阻力不计当它经过抛出点上方04处时，速度为3当它经过抛出点下方04处时，速度应为多少？（102）分析求解此题可从多个方面入手求解解法一设到达抛出点上方04处时还能上升高度为，则02232（210）045（）物体从最高点自由下落高度为（0450404）时的速度为22101255（）解法二设位移为04时速度为，位移为04时速度为，则222，222，即32221004，22210（04），解得5解法三根据竖直上抛物体的上抛速度与回落速度等值反向的特点可知：物体回落到抛出点上方04时，速度为3，方向竖直向下以此点为起点，物体做竖直下抛运动，从此点开始到原抛出点下方04处的位移为（0404），那么，所求速度为这段时间的末速度，即5，再看如下两题：例6质量为的子弹以水平速度射入放于光滑水平桌面上的质量为的木块中未射出，若要求子弹99的动能转化为内能，应满足什么条件？例7如图4所示，金属杆从高处沿光滑的弧形平行导轨下滑，进入光滑导轨水平部分后，有竖直向上的匀强磁场，水平导轨上原来静止放置着另一个金属棒设、两棒不会相撞，水平导轨足够长，若使棒有90%的机械能转化为电能，应满足什么条件？图4上面两题中的前者属于力学中完全非弹性碰撞之类，后者属于电磁感应之类我们仔细分析不难发现，两者均可以收敛于“完全非弹性碰撞”，即通过动量守恒定律和能量守恒定律求解（解略）五、等效思维等效思维是指以效果相同出发，对所研究的对象提出一些方案或设想进行研究的一种方法等效条件、等效变换、等效假设等均属此列这种方法具有启迪思维、扩大视野、触类旁通的作用如力学中的合力是分力的等效代替，运动学中的合运动是分运动的等效代替，以及电路的等效，质量的等效等等例8如图5所示，真空中一带电粒子，质量为、带电量为，以初速度从点竖直向上射入水平向左的匀强电场中，此带电粒子在电场中运动到点时，速度大小为2，方向水平向左，求该电场的场强和、间的电势差？分析带电粒了受力如图6所示，经分析带电粒子做类斜抛运动（斜抛运动已超纲），学生很难解答，如果能把这个复杂的运动等效成竖直向上的匀减速运动和水平向左的匀加速运动，学生便容易解答图5图6略解带电粒子到点时速度水平向左粒子在竖直方向上做匀减速运动，速度从减为零，在相同的时间内，粒子在水平方向做初速为零的匀加速运动，速度从零增为2，可得水平加速度2（1）2，2（2）（12）（2）222，22六、图象思维所谓图象思维是指利用图象的物理意义来分析问题的思维方法如运动学中的追及问题、振动和波的问题、热学中气体状态连续变化的问题，均可利用图象进作分析，既直观又方便例9如图7所示，粗细均匀、两端封闭的形玻璃管中、两部分气体被水银柱分开若、气体开始温度相同，最后升高相同的温度时，水银柱将向哪个方向运动？图7图8分析由题意可知，初始状态，中气体压强高于中气体压强，当升高相同的温度时，、气体的三个参量都发生变化，因此我们可假设、气体体积不变，把它们的“等容”变化情况反映到图象中，比较和的大小在图象中设的“等容”线与轴的夹角为；的“等容”线与轴夹角为如图8，显然，而，则，故水银柱向运动七、临界思维临界思维是指利用物体处于临界状态时的条件来解决物理问题的一种思维方式例10如图9（）所示，斜面倾角60，物体的质量为，若整个装置以加速度向右做匀加速直线运动时，则细绳对物体的拉力是多大？分析求解此题若不加分析，按常规方法用牛顿第二定律求解，将必会出错正确方法是用临界思维方法求解设物体将离而未离斜面时的临界加速度为（此时0）图9由图9（）列牛顿第二定律方程为：0，由得0（3）因为0，所以物体已飞离斜面如图9（），设物体的连线与竖直方向