淺談轉(zhuǎn)換思維方法在物理解題中的應(yīng)用

摘 要：在高中物理習(xí)題教學(xué)中，物理習(xí)題教學(xué)的目的之一是培養(yǎng)學(xué)生解決物理問題的思維品質(zhì)。在習(xí)題教學(xué)中應(yīng)注重各種思維的訓(xùn)練，這其中包括常規(guī)性思維的訓(xùn)練和非常規(guī)思維的訓(xùn)練，解題中如常規(guī)性思維受阻時(shí)，應(yīng)注意思維方法的轉(zhuǎn)換，應(yīng)用非常規(guī)思維解題。非常規(guī)思維往往具有新穎性、獨(dú)特性、創(chuàng)造性等特點(diǎn)，有時(shí)能取得意想不到的功效。

關(guān)鍵詞：物理解題；轉(zhuǎn)換思維方法；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G427 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2012）03-068-1

在高中物理習(xí)題教學(xué)中，學(xué)生解題時(shí)，經(jīng)常思維受限，解題思路不暢，不會(huì)轉(zhuǎn)換思維方法，特別是一些非常規(guī)思維的訓(xùn)練欠缺。下面談?wù)劰P者在平時(shí)習(xí)題教學(xué)中進(jìn)行非常規(guī)思維訓(xùn)練的一些做法，以期與教育同仁共勉。

補(bǔ)償性思維的培養(yǎng)：補(bǔ)償性思維是針對(duì)在一些難解或無法解的物理問題，通過添加一定的物理量或物理過程，以促成問題解決的思維方法。例1：A、B兩地相距S，有一輛車從A地出發(fā)，先以加速度a1作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，速度增至V后，勻速行駛了一段時(shí)間，最后以加速度a2作勻減速直線運(yùn)動(dòng)，到達(dá)B地速度剛好為零，求：車由A地行駛到B地所用的時(shí)間？本題如用常規(guī)思維方法解答，即用運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)求解，但解法比較繁瑣。如變換思維方式，可以設(shè)想：如果全過程都以速度V作勻速直線運(yùn)動(dòng)，則全程時(shí)間為t/，但事實(shí)上只有中間過程以速度V作勻速運(yùn)動(dòng)，在前一段和后一段時(shí)間要長，那么總時(shí)間t/要小于實(shí)際時(shí)間，因而在t/的基礎(chǔ)上再加上差距時(shí)間，由于前一段和后一段可以看作以V/2的速度勻速運(yùn)動(dòng)，因而前一段時(shí)間差距為2S/V-S/V=S/V=V/2a1，后一段時(shí)間差距為2S/V-S/V=S/V=V/2a２，實(shí)際時(shí)間應(yīng)加上差距時(shí)間t＝S/V+ V/2a1+ V/2a2。

例２：一平行板電容器電容量為１微法，兩極分別帶+２微庫和+３微庫的電量，求兩極板間的電勢(shì)差。本題如直接入手，因兩極板所帶的電量不等，且?guī)N電量，無法解答。可轉(zhuǎn)換思維方式，利用補(bǔ)償法：設(shè)想在每極板上加上－２.５微庫的電荷。由于加上等量同種電荷，不影響兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度，此時(shí)極板分別帶－0.5微庫和+0.5微庫的電量，此時(shí)電勢(shì)差與帶+２微庫和+３微庫時(shí)的電勢(shì)差相同，即U=Q/C=0.5/1=0.5 V。

逆向性思維的培養(yǎng)：我們解題時(shí)，習(xí)慣于從已知條件出發(fā)，按事物發(fā)展的時(shí)間先后順序去研究某一物理過程、現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展直至最后結(jié)果。但我們發(fā)現(xiàn)，在處理某些問題時(shí)有時(shí)也可以把時(shí)間先后順序倒過來考慮，把末態(tài)看成初態(tài)，把初態(tài)看成末態(tài)，這種創(chuàng)造性科學(xué)思維方法就是逆向性思維。例：某物體以２ m/s2的加速度作勻減速直線運(yùn)動(dòng)直至停止，求物體在靜止前的第二秒內(nèi)通過的位移。本題看似少條件，無法從正面入手。但我們?nèi)绻选澳B(tài)”看成“初態(tài)”，將運(yùn)動(dòng)按時(shí)間順序“倒推”過去，將物體運(yùn)動(dòng)看成由靜止開始加速，問題可迎刃而解。又如在光學(xué)中，經(jīng)常利用的光路可逆原理，也是利用逆向性思維進(jìn)行分析和解題，可以使問題大大簡化。

對(duì)稱性思維方法的培養(yǎng)：自然界和自然科學(xué)中，普遍存在著和諧的對(duì)稱現(xiàn)象。

利用對(duì)稱性思維方法解題時(shí)，有時(shí)可以大大簡化解題步驟．從科學(xué)思維方法的角度來講，對(duì)稱性最突出的功能是啟迪和培養(yǎng)學(xué)生的直覺思維能力．用對(duì)稱性解題的關(guān)鍵是敏銳地看出并抓住事物在某一方面的對(duì)稱性，這些對(duì)稱性往往就是通往答案的捷徑。例；如圖，一質(zhì)量為m的小球從某一高度自由落下，下落一段距離后，落到一輕彈簧上，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，物體的加速度：

A.a>g

B.a=g

C.a

D.以上都有可能

本題如果采用常規(guī)的思維方法，在最低點(diǎn)對(duì)小球受力分析，思維一定受阻。但本題如果應(yīng)用簡諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性，小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，彈簧必然處于拉伸狀態(tài)，則小球受到重力、彈簧向下的拉力，則小球的向下的加速度必定大小g，再利用簡諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性，可得小球位于最低點(diǎn)時(shí)的加速度大于g，問題可解。

發(fā)散性思維的培養(yǎng)：發(fā)散性思維往往具有新穎性、獨(dú)創(chuàng)性特點(diǎn)。它是不依常規(guī)、尋求變異、伸展擴(kuò)散的一種思維方式。例１：水平固定放置的兩光滑金屬導(dǎo)軌上，有兩根靜止平行的輕金屬棒ab，如圖，現(xiàn)有條形磁鐵豎直向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，ab棒的運(yùn)動(dòng)方向是：A. N極向下時(shí)，a向左，b向右運(yùn)動(dòng) B.N極向下時(shí)，a向右，b向左運(yùn)動(dòng) C.S極向下時(shí)，a向左，b向右運(yùn)動(dòng) D.無論什么極向下，ab均不動(dòng)。本題常規(guī)思維方法是：先判斷磁鐵向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)楞次定律，判斷回路中感應(yīng)電流的方向，再根據(jù)左手定則，判斷棒ab受力方向，可判斷出棒的運(yùn)動(dòng)方向。如果變換思維方法，應(yīng)用楞次定律中“感應(yīng)電流的磁場(chǎng)總是阻礙磁通量的變化”可判斷如果ab棒向外運(yùn)動(dòng)，則回路面積增大，這樣不但體現(xiàn)不了阻礙磁通量的變化，反而是增大磁通量的變化。為了體現(xiàn)阻礙磁通量的變化的原則，棒a、b必須向左、向右運(yùn)動(dòng)。這樣回路的面積減小，才能阻礙磁通量的變化。

再如：在一測(cè)力計(jì)上放一光滑斜面M，斜面上有一質(zhì)量為m的物體，如物體沿斜面下滑時(shí)，測(cè)力計(jì)的讀數(shù)與物體靜止時(shí)相比：A.變大 B.變小 C.不變 D.無法判斷 本題常規(guī)思維方法是，m加速下滑時(shí)，分別對(duì)m和M受力分析，判斷M與測(cè)力計(jì)讀數(shù)變化。如變換思維角度，把m、M看成一個(gè)系統(tǒng)，當(dāng)m加速下滑時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)重心加速下降，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)受力分析，判斷系統(tǒng)處于失重狀態(tài)，得出測(cè)力計(jì)讀數(shù)變小。

總之，在解題過程中，在常規(guī)思維方法受阻時(shí)，應(yīng)多發(fā)揮自己的想象能力，大膽設(shè)想，力圖能快速轉(zhuǎn)換思維方法，捕獲解題的契機(jī)，找到解題的鑰匙，從而提高解題能力。