物理問題的常見處理方法淺析

劉天歡

摘要：在高中理科各科目中，物理是相對較難學習的學科，特別是民族地區物理成績中差等的同學，總有這樣的疑問："上課聽得懂，聽得清，就是在課下做題時不會。這是個普遍的問題，也是值得物理教師和同學們認真研究的問題。本文介紹物理學習中出現的問題的常見的幾種處理方法。

關鍵詞：理想模型；等效替代法；微元法；近似處理方法 中圖分類號：G633.7文獻標識碼：B文章編號：1672-1578（2014）14-0227-02在運用物理知識解決實際問題和教育教學的過程中，逐步領會和掌握這些方法才是關鍵所在。常用的處理問題的方法：

1.把研究對象、過程視為理想模型

在高中物理中，我們所研究的對象或物理過程可以說都是理想模型，例如在研究對象上有：質點、輕桿、理想氣體、點電荷、理想變壓器、勻強電場、勻強磁場、點光源、光線、原子模型；又如在研究運動過程時有：勻速直線運動、勻速圓周運動、平拋運動、簡諧運動、彈性碰撞、自由落體運動等等。解答物理問題時的關鍵是：(1)明確研究對象及其所處的狀態，并把研究對象視為適當的物理模型；(2)分析物理過程，并找出物理規律。現在很多學生對于物理規律和物理公式背的很熟，但是真正碰到問題的時候，卻無從下手，其主要一個原因是他們不會將一個實際問題抽象為一個正確的模型，無法做到舉一反三。所以，在物理教學中，應該下功夫教給學生這種處理問題的思想和方法。

2.等效替代法

等效法就是在保證某一方面效果相同的前提下，用理想的、熟悉的、簡單的物理對象、物理過程、物理現象替代實際的、陌生的、復雜的物理對象、物理過程、物理現象的思想方法。合力與分力、運動的合成與分解、電阻的串聯與并聯、交流電的有效值等都是等效法在物理學中的實際應用。等效法在物理解題中也有廣泛的應用，主要有：物理模型的等效替代；物理過程的等效替代；作用效果的等效替代。

在應用等效法解題時，應知道兩個事物的等效不是全方位的，只是局部的，特定的、某一方面的等效。因此在具體的問題中必須明確哪一方面等效，這樣才能把握住等效的條件和范圍。

例題：如圖2所示，在一個平面內有6根彼此絕緣的通電直導線，通過的電流強度大小相同，方向如圖中的箭頭所示，I、II、III、IV四個區域是面積相等的正方形，則垂直紙面向外、磁通量最大的區域為；垂直紙面向里、磁通量最大的區域為；磁通量為零的區域為。

【點撥解疑】：本題如果利用安培定則分別判斷出6根通電直導線在這四個區域產生的磁場方向，然后用"?"和"×"的個數表示，再據個數的多少來確定這四個區域的磁通量大小和方向，則非常麻煩，如果用等效法，即把6根等效成1根電流方向如上圖虛線所示，再由上述方法便可迅速、準確地判斷出所求結果：垂直紙面向外、磁通量最大的區域為II；重直紙面向里、磁通量最大的區域為IV；磁通量為零的區域為I、III。在中學物理練習中，經常需要運用等效法處理問題。我們應當有意識地引導學生，使他們掌握這種處理問題的方法。

3.微元法

微元法指的是我們把研究對象或過程分隔成小塊的（微元）來加以研究。這種方法在人民教育出版社《物理》（新教材）中最為突出，例如在研究勻變速直線運動的位移與時間關系時，如右圖4將v-t圖象中整個運動過程劃分的非常非常細，很多很多小矩形的面積之和就能準確地代表物體的位移,這時，"很多很多"小矩形頂端的"鋸齒形"就看不出來了，小矩形合在一起成了一個梯形，面積就是位移，從而推導出位移時間公式：

微元法實際上是一種微分的思想，在中學物理問題中是一種常用的處理方法。

4.近似處理法

在中學物理研究問題時，我們實際上常常用到近似處理這種方法。例如，我們在研究電荷之間的相互作用力時，我們往往研究電荷之間的靜電力，而不考慮電荷之間的萬有引力，這時因為電荷之間的萬有引力遠小于靜電力，可以忽略不計。在進行物理實驗時，我們也常常忽略一些次要因素，或忽略相對很小的量，這也是近似處理。再比如，對打擊碰撞問題，常常有學生問：重力到底考慮不考慮？這也要視具體情況而定的。

例題：一質量m為5kg的物體，自地面20m高處從靜止開始自由下落，物體落地時與地面相互作用時間為0.01s，即停止在地面上，試求物體對地面的平均作用力多大（g取10m/s2）？若相互作用時間為1s,平均作用力多大？

【點撥解疑】（1）物體對地面的平均作用力與地面對物體的作用力是一對作用力與反作用力。所以，可選取物體為研究對象。

（2）物體自由下落時，遵循自由落體運動規律，所以物體與地面作用前的速度v 滿足v2=2gh,∴v=2gh=20m/s方向豎直向下。

物體與地面相互作用過程中，受到豎直向下的重力mg和地面給物體豎直向上的平均作用力 的作用。物體與地面相互作用后速度等于零。

（3）根據動量定理，取豎直向上為正方向，得：t=0.01s時，

在這種情況下，重力遠小于其它力，在實際問題中可以忽略不計（近似處理）。

t=1s時，重力不能忽略。

從上例中可以看出，一個量是否可以被忽略不計，不是看它的絕對數值,而是看它和其它量相比是否小到可以被忽略不計。這里從數量級上加以比較，是很有效的。

除了上述幾種方法外，像分析-綜合法、臨界分析法、反證法、圖像法等等，也是在中學物理中常用的處理問題的方法，教師在平時教學過程中，應逐步教給學生，同時引導學生思考和總結，這樣才有利于學生處理物理問題，真正做到舉一反三的效果。參考文獻：

[1]閻金鐸，田世昆．《中學物理教學概論》高等教育出版社，1999年

[2]許國梁 《中學物理教材教法》江蘇教育出版社，1985年