淺談物理常用的思維方法

陸玉逵

摘要：在討論一個物理變化過程時，對其中的各個量或量的變化關系進行分析，尋找到整個過程中或過程發生前后存在著的不變關系或不變的量，則成為研究這一變化的過程的中心和關鍵.這就是物理學中最常用到的一種思維方法——守恒法.所謂“守恒”，就是系統內物體之間的某些量要相互傳遞或物體的某些量要相互轉化，但總量保持不變.運用守恒的思想方法解題可以避開狀態變化的復雜過程，使問題大大簡化.

關鍵詞：物理；思維方法；守恒思想

自然界里各種運動形式雖然復雜多變，但變化中存在不變，即某些量總是守恒。守恒的觀點是分析物理問題的一種重要觀點，它啟發我們可以從更廣闊的角度認識到系統中某些量的轉化和轉移并不影響總量守恒。根據守恒定律來研究某一系統發生的物理現象或變化過程，其最大優勢是可以不追究過程的細節而直接建立初末狀態守恒量之間的聯系.運用守恒的思想方法解題的關鍵是，確定所研究的系統是否滿足守恒的前提條件，或者能夠在復雜的物理過程中巧妙的選擇符合守恒條件的系統。

1守恒思維法簡介

人們在認識客觀世界的過程中積累了大量的經驗，總結出許多守恒定律.建立在守恒定律之下的具體的解題方法這就是物理學中最常用到的一種思維方法——守恒法.守恒法可分為：動量守恒法，能量轉化與守恒法，機械能守恒法，電荷守恒法及質量守恒法等.

1.1能量守恒定律。能量守恒定律極大地推動了近現代科學的發展，從本質上解決了很多以前無法解釋的科學。能量的形式有很多種，如熱能，動能，電能，勢能，化學能等，它們之間在一定條件下會相互轉換，或者從一個物體轉移到另一個物體，而在轉移或轉換的過程中其總和不變。把握整個物理過程典型時間和狀態點下的能量狀態，確定其能量變化類型和規律成為研究具體物理過程的關鍵所在。

1.2動量守恒。如果沒有其它力，或外力與物體之間的相互作用力比較可以忽略時，在系統內各物體相互作用過程中總動量守恒，即各物體任意時刻總動量的矢量和不變。就系統內單個物體，其動量的變化等于合外力的沖量，但相互作用的兩物體受到的沖量大小相等，方向相反，則在動量傳遞過程中系統的總動量不變。

1.3質量守恒。一定的物質形式對應一定的運動和一定的能量狀態，運動是永恒的，物質是不滅的。參與變化的物體質量的總和與變化后物質質量的總和相等，這就是質量守恒的觀點。

1.4電荷守恒。中性的原子由帶正電的原子核和核外電子組成，決定了自然界中電荷是守恒。不帶電的物體通過接觸，摩擦或感應的方式可以帶電，帶電的物體若發生中和或電荷轉移現象，電荷發生消失或減少，但正負電荷總和是一定的。

2守恒思維法的解題思路

守恒定律通常是對應一個系統，利用守恒思維法分析解決物理問題的基本解題思路為：

2.1選擇研究系統，按照物理情境中物理現象發生的先后順序，理清物理過程和狀態，建立物理模型.

2.2詳細分解整個系統中存在相互作用的物體，以及各個相互作用物體之間是否有作用力或相互做功，從而導致能量轉化和轉移，電荷轉移等。確定研究對象相互作用的本質，確定守恒類型.

2.3針對某一具體過程或整個過程，確定研究對象的初、末狀態對應的物理量.

2.4準確選擇守恒表達式，列出守恒方程.

2.5對方程求解，并據物理意義對結果作出表述或檢驗.

3守恒思維法在應用中的幾種常見錯誤

3.1守恒定律適用的成立條件理解不透導致的失誤：必須要以判定守恒的條件為前提，。機械能守恒的條件是整個過程中只有重力或內部彈力做功，沒有其他外力做功（或其他外力做功為零），即機械能是否守恒，要看做功情況；動量守恒的條件是系統不受外力（或系統所受外力之和為零），即動量是否守恒，要看外力情況。其他外力做功，若無其他外力做功（或其他外力做功為零），則系統機械能守恒。對于沖量，它是改變物體動量的原因，而與機械能是否守恒無關。即沖量為零，只能說明物體的動量會發生變化，而物體的機械能不一定守恒，即動量是否變化不是看功，而是看合外力的沖量。

3.2物理過程不清，忽視一些細微過程：在有些題目中，常常會涉及短暫的物理過程而導致能量損失。忽視瞬間過程導致的失誤，比如：繩的繃緊，物體間的碰撞等。為了弄清題目中所涉及的物理過程，分析情境非常重要，畫物理狀態示意圖或物理過程示意圖是展示物理情境的一種最主要的手段。中學物理問題中常用的圖景分析有：受力圖景分析、運動圖景分析、能量轉化圖景分析等；因此，學生必須依據自己的想象能力，想象物理圖景，去認清題目所描述的物理過程。

4守恒思維法的總結

守恒思維法可以避開狀態變化的復雜過程，使很復雜的物理問題和物理過程得到簡化，使解題效率大幅提高，另外在常見解題過程中還應熟練掌握守恒的關鍵表達式，在學習和解題過程中注重歸納總結相應的物理模型，例如輕連繩模型，輕連桿模型，輕彈簧模型，熟練掌握這些模型中的守恒解題方法。應用守恒定律往往會給我們解答中學物理帶來方便，甚至有些應用具體物體物理規律或方法不能解或計算過程很復雜，運用守恒定律卻迎刃而解。但必須說明的是并不是所有的物理題都非用守恒定律去解，如題目涉及求加速度和時間等問題。但是首先考慮應用有關的守恒定律去求解，然后根據具體情況再選擇其它具體的物理規律去求解，這不失為一種有效的解題思維方法。