高考物理試題中常見(jiàn)的科學(xué)思維方法

縱觀近幾年的高考題，其主要命題思想是堅(jiān)持以能力測(cè)試為主導(dǎo)，運(yùn)用比較新穎的物理情景和設(shè)問(wèn)方式，利用物理基本概念、基本規(guī)律和學(xué)科主干知識(shí)，考查五大能力。提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力應(yīng)貫穿于整個(gè)高中物理教學(xué)的始終。什么是能力？我認(rèn)為可用下列公式表示：能力=知識(shí)+方法的靈活應(yīng)用。

物理學(xué)中常見(jiàn)的學(xué)科思維方法有：隔離與整體法、等效法、臨界法、圖解法、極限思維與極值法、估算法等。

一、隔離法與整體法

把所涉及到的多個(gè)物體、多個(gè)過(guò)程、多個(gè)未知量作為一個(gè)整體來(lái)考慮，這種以整體為研究對(duì)象的解題方法稱(chēng)為整體法；而把整體的某一部分單獨(dú)從整體中抽取出來(lái)進(jìn)行分析研究的方法，則稱(chēng)為隔離法。

（1）隔離法的步驟：①分析題意，選定隔離對(duì)象；②對(duì)隔離的對(duì)象逐一分析背景條件和狀態(tài)變化，并根據(jù)物理規(guī)律列出已知量與未知量間的關(guān)系；③分析描述各物體狀態(tài)的參量間的關(guān)系。④解聯(lián)立方程，求出待求量。此方法多用于與受力、運(yùn)動(dòng)有關(guān)的問(wèn)題。

（2）等效類(lèi)比法。等效法就是要在保持效果不變的前提下，對(duì)研究背景條件、物理過(guò)程進(jìn)行分解、變換、替代、重組，使它們更簡(jiǎn)單、更符合各種理想化模型，從而達(dá)到簡(jiǎn)化問(wèn)題的目的。①力的等效：合力分力具有等效性，關(guān)于這一點(diǎn)在力的合成與分解中得到了充分的體現(xiàn)。②電路中的等效：有些電路圖中的元件的連接方式并非一下就能看明白，這就需要在計(jì)算之前對(duì)電路和連接方式進(jìn)行分析，畫(huà)出等效電路圖。等效法也是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一種有效方法。例如利用某一已知電阻在電路中產(chǎn)生的效果與待測(cè)電阻在同一電路中產(chǎn)生的效果相同，那么待測(cè)電阻的阻值與這一已知電阻的阻值相同。③物理模型的等效：典型的物理模型有碰撞模型、人船模型、子彈射木塊模型、衛(wèi)星模型、彈簧振子模型等。從近幾年的高考試題看，題目的創(chuàng)意新、背景新、過(guò)程新，但若從題目所對(duì)應(yīng)的物理模型上看，其本質(zhì)還是我們常見(jiàn)的物理模型，有的貌似、有的神似。類(lèi)比是一種重要的推理方法。它根據(jù)不同事物之間的部分屬性的相似，從而推論它們的某些其他屬性也可能是相似的。

二、臨界法

所謂臨界問(wèn)題，是指物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程上存在著從一種狀態(tài)到另一種狀態(tài)時(shí)出現(xiàn)分界狀態(tài)的現(xiàn)象，這是從量變到質(zhì)變的規(guī)律在物理現(xiàn)象中生動(dòng)表現(xiàn)。如力學(xué)中臨界力、臨界速度，熱學(xué)中的臨界溫度、臨界壓強(qiáng)，電學(xué)中的臨界電流、臨界電壓，光學(xué)中的全反射臨界角，光電效應(yīng)中的極限頻率等。

物理學(xué)中的臨界條件有：①兩接觸物體脫離與不脫離的臨界條件是相互作用力為零。②繩子斷與不斷的臨界條件為作用力達(dá)到最大值，繩子松弛的臨界條件為作用力等于零。③靠摩擦力連接的物體間發(fā)生與不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的臨界條件為靜摩擦力達(dá)到最大值。④追及問(wèn)題中兩物體相距最遠(yuǎn)的臨界條件為速度相等；相遇不相碰的臨界條件為同一時(shí)刻到達(dá)同一地點(diǎn)時(shí)V后≤V前。⑤兩物體碰撞過(guò)程中系統(tǒng)末動(dòng)能最小即損失動(dòng)能最多的臨界條件為速度相等。

三、圖解法

（1）圖線法。利用圖解法求解物理問(wèn)題的步驟是：首先，作出表示物理量之間函數(shù)關(guān)系的圖線，然后再利用圖線交點(diǎn)的坐標(biāo)、斜率、截距、圖線與坐標(biāo)軸間所圍面積等對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析、推理、判斷或計(jì)算。

（2）矢量圖法。矢量圖法不僅用于物理量中各種矢量的迭加，而且用于一些帶有相位差異的代數(shù)量的運(yùn)算。矢量圖法有平等四邊形法、三角形法、多邊形法、正交分解法等。

四、極限思維與極值法

極限思維法是指將題目所述物理現(xiàn)象或物理過(guò)程形成、變化的一般條件推向極端，在極端條件下進(jìn)行討論、推理或判斷的一種方法，這里的“極端”條件是指極大、極小 或臨界狀況。

極限思維法只能用于在選定區(qū)間內(nèi)所研究的物理量連續(xù)、單調(diào)變化（單調(diào)增大或單調(diào)減小）的情況。極值問(wèn)題可用多種方法求解：①算術(shù)——幾何平均數(shù)法，即，a、如果兩變數(shù)之和為一定值，則當(dāng)這兩個(gè)相等時(shí)，它們的乘積取極大值；b、如果兩變數(shù)的積為一定值，則當(dāng)這兩個(gè)數(shù)相等時(shí)，它們的和取極小值；②判別式法：即方程ax2+bx+c=0，有實(shí)根時(shí)，Δ=b2-4ac≥0；③二次三項(xiàng)式性質(zhì)法，即y=ax2+bx+c，若a>0，則當(dāng)x=-b/2a時(shí)，有ymin=（4ac-b2）/4a若a<0，則當(dāng)x= -b/2a時(shí)，有ymax=（4ac-b2）/4a；④三角函數(shù)法，如 y=asinα，y=asinα+bsinβ等。

五、估算法

估算題一般取材新穎，貼近生活，聯(lián)系實(shí)際，但脫離課堂教學(xué)的解題三項(xiàng)式模式，無(wú)直接公式可套，這就要求同學(xué)們善于觀察物理現(xiàn)象，能熟練運(yùn)用物理學(xué)研究問(wèn)題的方法，準(zhǔn)確地利用理想模型的物理規(guī)律，把復(fù)雜的過(guò)程簡(jiǎn)化為單一物理過(guò)程，摒棄次要因素，抓住現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)求解。

估算題的程序可分為以下幾步：①根據(jù)題意，了解物理現(xiàn)象；②簡(jiǎn)化過(guò)程，建立理想模型；③避輕就重，抓住主要因素；④因事制宜，選取恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)；⑤借助數(shù)學(xué)，進(jìn)行近似計(jì)算。高考題越來(lái)越注重學(xué)生能力的考查，因而教學(xué)中不能僅傳授知識(shí)，更應(yīng)注重方法的培養(yǎng)。物理方法教育應(yīng)當(dāng)滲透到平常的教學(xué)中，授人以魚(yú)，不如授人以漁。