高中物理解题中微元法的应用

陈甦

【摘要】高中物理知识难度高、物理题解题流程复杂，所以在新课改背景下教师要锐意创新，采用微元法这一创新解题教法.本文就参考高中物理人教版（2019年版）中相关知识内容，重点讨论微元法在物理教学中的实践应用要点，希望基于此降低高中物理知识教学难度，激发学生物理学习兴趣.

【关键词】微元法；高中物理；解题方法

在高中物理学科教学中，学生的核心素养培养尤为重要.为做到这一点，教师需要在物理课堂教学与解题指导过程中思考如何创新，保证课堂教学高效率、高质量.当下，微元法的实践应用最为广泛深入，它能帮助学生克服物理学习过程中的各种困境，为学生拓展解题思路，不断提高物理解题效率与准确性.所以，微元法对于高中学生物理思维体系的培养形成帮助很大.

1 关于微元法

在高中学科教学中，师生使用微元法能够提高解题效率，因为使用微元法能够分析生活中各种物体所发生的多元化变化.相比于常规解题方法，微元法的使用会让解题思路更明确、解题能力更强.如果学生能够灵活掌握微元法，解决某些物理问题时效率会有显著提升.所以说，微元法是强调思维从局部到整体逐渐延伸的，在应对某些复杂物理题过程中，运用微元法效果更突出，它所分析得出的众多“元过程”也相当有趣，值得深入研究［1］.

2 运动学问题中的微元法解题实践应用

“匀变速直线运动”和“匀加速直线运动”都是高中物理人教版必修一教材中的重要知识，二者都属于运动学知识范畴.教师在指导学生解决上述知识点问题时可以考虑采用微元法，例如解决匀变速直线运动相关问题时，教师可以为学生设计绘制v-t图象关系，然后展开深入研究，这一做法也照顾到了某些物理概念理解能力偏差的学生，他们容易在求解物理问题时产生认知偏差而导致解题错误.就以以下例题为例：

某物体在进行匀加速直线运动过程中，初速度为v0，加速度为a，运动时间为t，请推导物体的位移距离x与时间t之间关系是：x= v0t+12at2.

这道题目教师首先就采用微元法，主要对物体的运动过程进行分解解读.因为在平面直角坐标系中，所能分解出的“元过程”要素非常多，例如高度设计为t，纵轴长度由于t的缩小而从梯形转变为长方形.在求解题目中某些阴影面积位移情况时，教师也要借用微元法，对时间t与位移之间关系进行调整，并有必要建立模型，展开模型分析，了解到阴影部分面积应当为三角形与长方形的面积之和.所以，在微元法指导下，教师就为学生给出了最后的求解公式：x=S=v0+v2·t，v=v0+at.

这一题目的求解过程在采用微元法以后被完全简化，其中所呈现的位移问题也比较典型.因为微元法对于某物体在匀变速直线运动过程中的运动时间以及运动速度变化关系建立是相当直观且遵循客观规律的，也就是说由微元法所建立的物理模型更为成熟，它协助学生计算，深入学习数形结合知识，真正了解运动学中位移的深层次内涵，最终在微元法帮助下完成对整个题目的推导论证过程［2］.

3 能量守恒定律问题中的微元法解题实践应用

在高中物理人教版教材中，能量守恒定律属于重要知识点，它所介绍的定律内容也是高考必考内容.就以这一定律中的变力做功问题为例，教师也可以采用微元法来丰富学生解题思路，教会学生做功与能量转化二者之间关系.

例如

在解决人以v0初速度竖直向空中上抛m质量小球时，就涉及具体的空气阻力问题以及球的速率变化问题，二者是能够呈现出正比例关系的.在求解m质量小球的运动速率以及时间变化规律问题时，教师可以结合题意指导学生套用物理公式解决问题.具体来说，教师要继续运用微元法来为学生分解题目中的变量，比如将时间t设置为时间变量，得出Δt，由此也能继续得出速度变量为Δv.接下来，教师就能为学生给出具体公式［3］：Δv=aΔt=－gΔt－kmvΔt.

由此就能进一步得出结论为vΔt=Δh，然后对公式两边进行对等求和处理，最后计算出m质量小球所能上升的最大高度.这一问题非常经典，教师在利用微元法将题目中数据指标进行微元切割划分以后，就能为学生明确每一个变量的具体功能作用，进而帮助学生了解何为能量守恒定律.m质量小球在被抛向空中并下落的过程是会发生速度变化的，伴随时间改变，m质量小球却能够始终遵守能量守恒定律，教师就通过微元法将变化转为恒定，将变速问题转化为能量守恒定律，进而为学生提供准确解题思路，展现微元法教法的真实魅力.

4 电磁学问题中的微元法解题实践应用

电磁学属于高中物理人教版教材中的一大难点问题，因为电磁学知识内容本身表现极为抽象，其中相关题目的解题难度也相当之大.但是，学生必须掌握该类知识内容，以便于在高考过程中顺利拿分.教师依然要利用微元法配合典型例题帮助学生解题，使其掌握微元法，并利用技巧，提高物理解题能力素养［4］.

在圆环问题中，围绕圆环外部的一个点电荷就能了解到带电荷量应该为＋q，且其中圆环处于垂直状态.在计算点电荷过程中，需要计算它与圆心之间的距离L，最后求解点电荷所受到的电场力作用.

若要求解这一题目，微元法是必不可少的，教师需要将圆环分割为N个部分，然后引入“元过程”理念，认真按照点电荷的库仑力垂直作用分析其中的分量相互抵消情况，最后计算出点电荷即可［5］.

5 结语

高中物理课堂教学活动本身涉及诸多难点问题，教师所要做的就是创新教法，通过创新教法为学生分解难题内容，指导给出全新解题思路，帮助学生掌握创新方法应用技巧，最终实现对自身物理学科核心素养的有效培养.

参考文献：

［1］辛亚.高中物理解题中微元法的应用［J］.数理天地（高中版），2023（10）：13-15.

［2］李衡斌.高中物理解题中微元法的应用［J］.高中数理化，2021（16）：30-31.

［3］陈世福.高中物理解题中微元法的应用研究［J］.数理化解题研究，2021（25）：81-82.

［4］张立强.“微元法”在高中物理解题中的应用探索［J］.数理化解题研究，2022（21）：73-75.

［5］周霁.“微元法”在高中物理教学解题中的应用［J］.数理天地（高中版），2022（10）：80-82.