浅谈物理学科的思维方法           ★★★

浅谈物理学科的思维方法

作者：佚名 文章来源：本站原创 点击数：520 更新时间：2008-11-19 19:41:01

浅谈物理学科的思维方法

陈国华

摘要：物理学科思维方法多种多样，掌握物理学科的思维方法有利于培养学生的学习能力提高教学质量。

关键词：思维方法，学习能力

物理学科思维方法多种多样，常见思维方法有隔离法、等效法、临界法、图解法、极限思维与极值法、估算法等。掌握物理学科的思维方法，学会分析和解决物理问题，有利于培养学生的学习能力。

1、隔离法

当问题中出现多个物体与运动并且相互关联时，可采用隔离法求值。

隔离法解题的步骤：

（1）分析题意，选定隔离对象。

（2）对隔离的对象逐一分析背景条件和状态变化，并根据物理规律列出已知量与未知量间的关系式。

（3）分析描述各物体状态的参量间的关系，使诸关系式联立。

（4）解联立方程，求出待求量。

应当强调指出的是：①所谓“隔离方案”可以是对每个物体都进行单独分析；也可以将对整体的分析和对单个物体的分析交叉进行，以简便为准。②要善于准确在找出各物体状态量间的关系。如：位移、速度、压强、体积……等，这些量之间除了存在物理关系以外，还常常存在一些几何关系，也是不容忽视的。

此方法多用于受力、运动有关的问题。

2、等效法

物理学的一些问题中，研究对象、题设条件比较复杂，按实际发生的状态变化进行讨论困难很大。等效法就是要在保持效果不变的前提下，对研究对象、背景条件、物理过程进行分解、变换、替代、重组，使它们更简单、更符合各种理想化模型，从而达到简化问题的目的。等效思维方法有时还用于物理学的不同分支之间，可以把某个分支中的规律、方法借鉴到解其他分支的问题中去，把一个分支中的问题等效于另一分支中的问题，通常分为三类：

（1）力的等效

合力与分力具有等效性，关于这一点在力的合成与分解中得到了充分的体现，除此之外，在另一类题目中，如果也能够充分应用等效力观点，将物体所受的多个恒力等效为一个力，就可以将较复杂的物理模型转化为相对较为简单的物理模型，然后再去应用我们熟知的规律去列方程，这样将会大大降低解题的难度，更有利于问题的正确解答。

（2）电路的等效

有关电路分析和计算的题目，虽然涉及到的物理过程和能量的转化情况较为单一，但是在元器件确定的情况下，线路的连接方式却是千变万化的，多数电路中电子元件的串、并联关系一目了然，不需要对电路进行等效转换，而有些电路图中的元件的连接方式并非一下就能看明白，这就需要在计算之前对电路和连接方式进行分析，并进一步画出其等效电路图，学会画等效电路图是中学阶段必须具备的能力之一。

（3）物理模型的等效

在解题过程中，我们应用最多的、最典型的物理模型并不很多，如碰撞模型、人船模型、子弹射木块模型、卫星模型、弹簧振子模型等。从近几年的高考试题看，命题者的指导思想很明确，那就是力求所命题目的创意新、背景新、过程新。但若从题目所对应的物理模型上看，其本质还是我们常见的物理模型，有的貌似、有的神似，本质上讲还是万变不离其宗，要提高解决综合问题的能力，从根本讲还是提高构建物理模型的能力，要学会透过现象看本质，进而对物理模型进行等效转换，简化求解过程。

3、临界法

物理学中存在大量的临界问题。所谓临界问题，是指物体在运动过程中存在着从一种状态时出现分界状态的现象。这是从量变到质变的规律在物理现象中的生动表现。如力学中的临界力、临界速度，热学中的临界温度、临界压强，电学中的临界电流、临界电压，光学中的全反射临界角，光电效应中的极限频率……等。

解决临界问题的关键在于熟练掌握临界条件及其物理意义，并善于准确运用临界条件和物理规律巧解问题。

4、图解法

图解法包括图线法、矢量图法和几何作图法。

（1）图线法

描述物理现象的各物理量都存在一定的数量关系，这些关系都可以用函数图线的方式表达出来。如： 图、 图、 图、 图……等。利用图解法求解物理问题的步骤是：首先，作出表示物理量之间函数关系的图线，然后再利用图线交点的坐标、斜率、截距、图线与坐标轴间所围面积等对问题进行分析、推理、判断或计算。

（2）矢量图法

矢量图法不仅用于物理量中各种矢量的迭加，而且用于一些带有相位差异的代数量的运算，矢量图法有平行四边形法、三角形法、多边形法、正交分解法等。

（3）几何作图法

几何作图法即利用简单的几何图形求解物理问题，最常见的是光路图，带电粒子在场中运动的轨迹图。

5、极限思维与极值法

（1）极限思维法是指将题目所述物理现象或物理过程形成、变化的一般条件推向极端，在极端条件下进行讨论、推理或判断的一种方法。这里的“极端”条件是指极大、极小或临界状况。极端思维法只能用于在选定区间内所研究的物理量连续、单调变化（单调增大或单调减小）的情况。

（2）描述某一过程或某一状态的物理量在其发展变化中，由于受到物理量规律和条件的制约，其取值往往只能在一定范围内才能符合物理问题的实际，而在这一范围内，该物理量可能有其最大值、最小值或是确定其范围的边界值等一些特殊值，由此，物理问题中常常涉及到这些物理量的特殊值的问题，我们把这些问题称为极值问题。

6、估算法

根据日常生活中一个物理现象，没有任何精确的数字或者给出的条件不完全，要求估算出可能的结果，这是一类新颖的物理问题，它主要具有以下的特点：

（1）估算题结果虽不要求精确，但对物理现象的分析要求准确，求解方法的构思要求巧妙，逻辑推理的过程要求严密、合理，答案要求合乎情理，且数量级准确。

（2）估算题一般取材新颖，贴近生活，联系实际，但脱离课堂教学的解题模式，无直接公式可套。这就要求同学们善于观察物理现象，能熟练运用物理学研究问题的方法，准确地利用理想模型和物理规律，把复杂的过程简化为单一物理过程，摒弃次要因素，抓住现象的实质求解。

（3）估算题往往提供的数据很少，甚至不给数据，条件隐蔽得很深，这就要求同学们具有丰富的感性知识，善于从字里行间寻求解题的钥匙。

解估算题的程序可化为以下几步：①根据题意，了解物理现象；②简化过程，建立理想模型；③避轻就重，抓住主要因素；④因事制宜，选取恰当的数据；⑤借助数学，进行近似计算。

考试中常常出现对宏观大物体（如太阳、地球、月亮）有关参数的估算和微观小粒子9如分子、原子、电子）有关参数的估算。

以上介绍的几种物理学科的思维方法，教师在平时的教学中逐步渗透，学生在学习中灵活地运用，这样才能达到培养学生能力的目的，有利于提高教学质量。