探析高中物理解題思維的培養(yǎng)

摘要：運動學(xué)是高中物理課程中一個重要的學(xué)習(xí)模塊，也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的重要載體.因此，如何培養(yǎng)學(xué)生在解答運動學(xué)問題時的思維能力，是一個需要重點關(guān)注的問題.文章以運動學(xué)為例，結(jié)合實例，探討了幾種常見的物理解題思維.

關(guān)鍵詞：高中物理；解題思維；運動學(xué)

中圖分類號：G632文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1008-0333（2024）27-0068-03

物理解題思維是指在解決物理問題時，運用物理知識和思維方法，通過分析、推理、計算等步驟，找出問題的解決方案的思維過程[1].培養(yǎng)物理解題思維能夠幫助學(xué)生更好地理解和掌握物理知識，提高解題能力和創(chuàng)新能力[2].

1逆向思維——另辟蹊徑

與常規(guī)的正向思維不同，逆向思維不是從已知條件出發(fā)直接尋求解決方案，而是從預(yù)期的結(jié)果或目標(biāo)開始，反向推理回溯到可能的起因或解決步驟.

例1小宋同學(xué)的身高是1.70 m，他在指示牌正下方原地豎直向上跳起，手指恰好能摸到指示牌的下邊沿.已知指示牌下邊沿到地面的豎直距離是2.50 m.請問小宋同學(xué)雙腳離地時的速度大小最接近于多少？

A．0.5 m/sB．3 m/sC．6 m/sD．9 m/s

詳解小宋同學(xué)起跳后做勻減速直線運動，采用逆向思維，小宋向下做勻加速直線運動，由v2-0＝2gh，解得v＝2gh.結(jié)合生活實際可知，原地站立且胳膊向上伸直時，手指離地高度約為2.1 m，則h＝2.5 m-2.1 m＝0.4 m，代入數(shù)據(jù)解得v≈3 m/s，B正確．

點撥逆向思維是一種跳出常規(guī)、打破傳統(tǒng)思維模式的方式，它可以幫助我們拓寬思維方式，提高思維的靈活性和創(chuàng)新性.有些問題如果按照正向思維，可能會涉及非常復(fù)雜的計算和推理.但是如果采用逆向思維，從結(jié)果出發(fā)，反過來推導(dǎo)問題的起因，往往可以大大簡化問題，使問題變得容易解決.2圖像法——立竿見影

圖像法是高中物理解題中一個重要的輔助工具，有助于學(xué)生直觀地觀察物理量之間的關(guān)系，從而快速找到解題的切入點和解決方法，提高解題的準(zhǔn)確性和效率.

例2小明想要對飛機(jī)著陸時的速度進(jìn)行估算.假設(shè)飛機(jī)在平直的跑道上進(jìn)行加速度恒定的勻減速運動，已知其滑行的距離為x，從落地至完全停止所花費的時間為t.根據(jù)調(diào)研，小明發(fā)現(xiàn)自己的假設(shè)不正確，在實際情況中，飛機(jī)的加速度大小并不是恒定的，速度越大，其所受到的阻力也會越大，那么該飛機(jī)落地時的速度大小應(yīng)該為（）.

A．v＝x/t B．v＝2x/t C．v>2x/t D. x/t<v<2x/t

詳解當(dāng)飛機(jī)在平直的軌道上滑行時，飛機(jī)的速度會不斷減小，所以其受到的阻力也會減少，因而該飛機(jī)會做加速度不斷減小的變減速運動.作出飛機(jī)的速度時間圖像，如圖2所示，虛線代表的是飛機(jī)做勻減速運動，此時的平均速度v-＝v/2＝x′/t.曲線代表飛機(jī)做的是變減速運動，在速度時間圖像中，曲線和時間軸所圍成的面積代表運動的位移，因此，二者圍成的區(qū)域面積為x，則平均速度v-＝x/t.由圖像可以看出，x′>x，所以有：x/t<x′/t＝v/2，即v>2x/t.答案為C.

例3一個屋檐距離地面45米，每隔相等的時間都會滴落一滴水.當(dāng)?shù)?滴水剛剛滴落的時候，第一滴水剛好落到地面.那么，在地球重力加速度為10 m/s2的條件下，第3滴水與第5滴水的高度差是多少？

點撥圖像法能夠直觀地展示物理現(xiàn)象的發(fā)生和發(fā)展過程，幫助我們更好地理解和掌握物理規(guī)律.在物理中構(gòu)建圖像的原則主要是要簡化問題并保持問題的本質(zhì)特性不變.首先，圖像要能夠簡化原問題，使其變得更容易理解和處理；其次，圖像的構(gòu)建必須遵循物理規(guī)律，不能違背已知的物理原理.此外，圖像應(yīng)該盡可能地反映出問題的實際情況，包括物體的形狀、大小、位置等信息.

3二級結(jié)論——事半功倍

點撥在物理學(xué)習(xí)和解題中，二級結(jié)論是一種非常重要的工具，這些結(jié)論或公式往往可以直接用于解決一些特定類型的問題，避免了從基本原理出發(fā)進(jìn)行復(fù)雜的推導(dǎo)，簡化了解題過程，從而大大提高解題的效率.通過熟練掌握和運用這些二級結(jié)論，可以顯著提高解題速度，節(jié)省時間.

4對稱思維——舉一反三

對稱思維指的是運用對稱性原理來簡化問題和解題的思考方式.物理系統(tǒng)中的對稱性可能是空間對稱、時間對稱或者其他形式的對稱，如鏡像對稱、旋轉(zhuǎn)對稱等.在解題時，應(yīng)用對稱思維可以幫助學(xué)生快速識別問題中的對稱特點，簡化物理量的計算，減少不必要的步驟.

例6小明在實驗室進(jìn)行了一個實驗，他將一個小球以一定的初速度豎直向上拋出.在小球上升的過程中，他發(fā)現(xiàn)在最后2 s內(nèi)，小球的位移是24 m.已知小球在上升和下降過程中空氣阻力忽略不計，而且重力加速度g為10 m/s2.請問，在小球下降的過程中，前2 s內(nèi)它通過的位移是多少米？

A．10 mB．12 mC．16 mD．24 m

詳解根據(jù)豎直上拋運動的對稱性規(guī)律可知，上升過程中的最后2 s內(nèi)發(fā)生的位移與下降過程的前2 s內(nèi)通過的位移大小一樣，所以D正確，答案為D.

點撥在物理學(xué)中，對稱思維可以被看作是一種“巧妙”或者“智慧”的解題方法，而不是投機(jī)取巧.這種方法是通過觀察和利用物理現(xiàn)象中的對稱性質(zhì)來簡化問題，提供解題思路，從而更有效地解決問題，以更直觀、更高效的方式解決問題.

5結(jié)束語

高中物理解題思維的培養(yǎng)對于學(xué)生理解物理概念、提高問題解決能力具有重要的作用.運動學(xué)作為物理學(xué)的基礎(chǔ)部分，其解題思維的培養(yǎng)對于學(xué)生掌握物理學(xué)其他領(lǐng)域具有重要的示范作用.因此，教師在進(jìn)行高中物理教學(xué)時，應(yīng)注重學(xué)生解題思維的培養(yǎng)，通過清晰的概念講解、合適的解題練習(xí)，以及引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和探索性學(xué)習(xí)等方法，提高學(xué)生的思維素養(yǎng).參考文獻(xiàn)：

［1］ 丁洪良.凸顯物理思維透視本質(zhì)巧解題：2022湖北高考壓軸選擇題賞析[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2023，52（06）：64-65.

[2] 馮峰.高中物理解題思維方法的探究與運用的分析[J].數(shù)理化解題研究，2022（30）：74-76.

［責(zé)任編輯：李璟］