浅议高中物理常用的思维方法

高雪莲

摘 要：方法比知识更重要，教师要把思维方法传授给学生。高中物理常用的思维方法有：整体法和隔离法、假设法、转换法、数学解析法、图象法等。本文主要探讨了高中物理教学过程中的几种常用的思维方法，并作一归纳总结，以期给同仁一些启示。

关键词：思维方法；整体法；隔离法；假设法；转换法；数学解析法；图象法

中国有句老话：“授人以鱼，不如授人以渔。”这句话对教师而言，就是教会学生的学习方法，比单纯传授知识更重要。伟大的哲学家培根说过：“关于方法的知识是世界上最宝贵的知识。”教师教会学生一道题，学生也只理解了这道题；而教会学生一种方法，他们能用来解一堆的题目。

高中物理思维中常用的思维方法有：整体法和隔离法、假设法、转换法、数学解析法、圖象法等。本文通过实例来说明各种思维方法的应用。

一、 整体法和隔离法

在物理问题中，有时涉及的往往不是一个单独的物体或一个孤立的物理过程，而是由几个相互作用的单独物体构成的系统，或由几个相对独立的物理过程组成的一个大过程。我们把所涉及的多个物体、多个过程作为一个整体来考虑，这种以整体为研究对象的思维方法叫整体法。把所研究的对象从整体中分离出来，只对单独的一个物体进行研究，这种研究方法叫隔离法。整体法和隔离法是相对统一、相辅相成的，不是相互对立的。解题中往往两种方法交叉运用。

例：A、B两个物体叠放在水平地面上，B受到一个水平向右的拉力F的作用，F=5 N，A、B一起向右做匀速直线运动。问：A、B间的摩擦力和B与地面间的摩擦力分别是多大？

分析：求B与地面的摩擦力时，把A和B看作一个整体即一个系统，不必研究A、B之间的相互作用。AB系统水平方向受到一个水平方向作用力F做匀速直线运动，系统受力平衡，系统必然还受到一个水平向左的滑动摩擦力的作用，Ff=F=5 N。这里采用了整体法。求A、B之间的摩擦力，则单独把A隔离出来，只对A进行研究，A水平方向不受其他力作匀速直线运动，A受力平衡，所以A不受摩擦力的作用，FA=0。这里用了隔离法。我们看到整体法和隔离法是相辅相成的，不是对立的。具体应用中，看问题研究的需要选择使用或配合使用。

二、 假设法

研究物理问题时，依据经历的物理过程或所处的物理状态，得到物理条件，根据物理规律，求得某些物理量或做出判断。但是有的问题中无法直接判定是否存在着某个条件。影响了对问题的判断，导致结果错误。这时，提出某种假设，分析物体是否与所处的状态相符合，如果相符合，假设成立；如果不相符合，则假设不成立。

例：小球与光滑斜面接触，细线处于竖直位置。问：小球受到多少个力的作用？

分析：小球受到重力和细线的拉力作用。斜面是否发生微小形变，肉眼无法直接做出判断。这时，假设小球不受弹力的作用，既小球只受重力和拉力的作用而平衡，这与细线处于竖直位置相符合。假设成立，小球不受斜面的弹力，只受2个力的作用。

假设法常用在判断物体是否存在发生微小形变产生的弹力，和物体是否存在相对滑动的趋势而产生的静摩擦力。

三、 转换法

在研究一个问题时，如果对不能直接处理或解决某一问题时感到困难，可以将问题等价地变换为我们熟悉的另一个问题去解决，这种方法叫做转换法。在高中物理中，常用的转换法有：转换研究对象、转换物理过程、转换参考系、转换物理图象等。

1. 转换研究对象

例：一物体的质量5 kg，静置于水平地面，求地面受到的压力？

分析：若直接以地面为研究对象，将无法求解。若以物体为研究对象，物体受到一个重力和一个支持力的作用而平衡。根据力平衡条件，支持力与重力等值反向；再依据牛顿第三定律，地面受到的压力与支持力等值反向。压力F=49 N，方向竖直向下。问题得以顺利解决。

2. 转换参考系

例：如图，相同的木棒A、B，长都是h，竖直放置，相距高度差为H，但不在同一直线上。A由静止释放，同时B竖直上抛，且初速度为v；B上升过程与A相遇后又相离。不计空气阻力。求：两棒从相遇到相离经过了多长时间？

分析：我们通常习惯以大地为参考系，A做自由落体运动，B做上抛运动，两者都做匀变速运动。要求出A、B相遇时的速度，位移总和为2h的运动时间。过程有：sA=gt21/2，sB=vt-gt21/2，sA+sB=H，vA=gt1，vB=v-gt1，vAt2+12gt22+vBt2-12gt22=2h等。这种解法过程复杂，计算繁锁。若以A、B中的一个为参考系，则另一个的速度为v，做匀速直线运动。时间t=2h/v。简直是太简单了。这就是转换参考系之妙。

四、 数学解析法

研究物理问题中，对研究对象进行分析，运用数学工具建立方程，求出应变物理量与自变物理量的一般函数关系，根据自变量的变化情况及变化区间确定应变物理量的变化情况。这种方法叫做数学解析法。

例：重为G的木块与水平地面间的动摩擦因数为μ，一人欲用最小的力F使木块做匀速直线运动，则此力的最小值是多大？沿什么方向？

分析：木块在运动中受到摩擦力的作用，要减小摩擦力应使作用力F斜向上，设F与水平方向成α角时有最小值。物体受力如图。据平衡条件，

Fcosα-μFN=0

Fsinα+FN-G=0

联立上式解得：F=μG/（cosα+μsinα）

设：sinθ=μ/1+μ2cosθ=1/1+μ2tanθ=μ可得F=μG1+μ2cos（α-θ），可见当α=θ时，F有最小值，即Fmin=μG1+μ2，方向是与水平方向成α角斜向上且tanα=μ

这里巧妙地运用了三角函数关系求解。常用的数学关系有：三角函数、一元二次方程求解及根的判别式。

五、 图象法

在研究物理问题时，物理量之间的函数关系可以用公式表示，也可以用物理图象来表示。物理图象是数形结合的产物，它直观、形象。应用物理图象研究问题可避免复杂的计算，往往更简捷。这种应用物理图象研究问题的方法叫图象法。常用的图象有：速度-时间图象、振动图象、波形图等。

例：甲、乙、丙三辆汽车以相同的速度经过某一路标，从此时开始，甲车做匀速直线运动，乙车先加速后减速，丙车先减速后加速。它们经过下一路标时的速度相同。则（ ）。

A. 甲车先通过下一路标

B. 乙车先通过下一路标

C. 丙车先通过下一路标

D. 三辆车同时通过下一路标

分析：作三辆车的图，从第一个路标到第二个路标，三辆车的位移相同，即三辆车的图与轴所围的面积相同。由图可得乙车先通过下一路标。很明显，如果应用列式定量讨论的方法，涉及众多未知量，要列数个方程，计算复杂。而应用图象法却能收到事半功倍的效果。

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