高中物理教學(xué)中的方程思想

劉昕浩

(廣東省惠州星火教育惠州分公司 516000)

物理不僅僅是一門理論學(xué)科同樣也是一門語言學(xué)科，就像學(xué)習(xí)英語是為了和外國人交流，學(xué)習(xí)C語言是為了對芯片下達(dá)指令一樣，受到麥克斯韋方程組的啟發(fā)，我認(rèn)為物理是一門描述自然現(xiàn)象的語言，越是高級的方程組能夠描述的自然現(xiàn)象就越多，我將這種思想融入了我的高中物理教學(xué)中，把解決物理問題的過程簡單地分為兩步，通過方程描述題目中的現(xiàn)象，然后求解得到題目中的未知量.從而幫助學(xué)生找到解題思路，并使學(xué)生對物理定律有更高一級的理解.

一、方程思想在勻變速直線運動中的應(yīng)用

根據(jù)勻變速直線運動的常用公式，我們可以將其看做四個基本方程，由這四個方程可以描述出所有的勻變速直線運動.

方程包含的物理量vt=v0+atv0;vt;a;ts=v0t+12at2v0;s;a;t2as=v2t-v20v0;vt;a;sst=v0+vt2v0;vt;s;t

如果一個方程要有唯一解，則方程中只能包含一個未知量，那就說明對于一個單過程的勻變速直線運動問題的話，題目必然會給出v0;vt;a;t;s五個物理量中的三個.即使面對多過程的勻變速直線運動問題，也只需對兩個階段分別列出方程聯(lián)立方程組求解.

題目選自2018年惠州高三第一次調(diào)研考試第23題：一平直的傳送帶以速率v=2m/s勻速運行，在A處把物體輕輕地放到傳送帶上，經(jīng)過時間t=6s，物體到達(dá)B處．A、B相距L=10m．求：

(1)物體在傳送帶上勻加速運動的時間是多少?

(2)如果提高傳送帶的運行速率，物體能較快地傳送到B處．要讓物體以最短的時間從A處傳送到B處，傳送帶的運行速率至少應(yīng)為多大?

(3)若使傳送帶的運行速率為10m/s，則物體從A傳送到B的時間又是多少?

根據(jù)題干的條件我們知道了物理在傳送帶上的運動可分為兩個階段，第一階段勻加速，第二階段勻速，題干中告訴我們的信息有物體在第一階段的初速度與末速度，以及兩個階段總的位移與時間，于是我們可以列出方程描述題干中的情景.

通過方程思想，在讀完題目的那一刻就可以很快的找到解題思路，解決了學(xué)生找不到思路和記住了公式卻不會用的問題.

二、從方程思想看帶電粒子在磁場中的運動

帶電粒子在磁場中的運動問題是高二學(xué)生的難點，其中學(xué)生最大的困難在于不會用幾何方法計算粒子運動的半徑.這里我們可以通過方程思想來簡化這個問題.

1.弦長、半徑、速度與弦的夾角(或圓心角)

圖1

2.在平行邊界中

圖2

在圖2a中，如果邊界寬度為d，邊界長度為L，運動軌跡半徑為R，從右側(cè)射出的粒子的運動軌跡半徑可以由勾股定理可以得到L2+(R-d)2=R2，從左側(cè)射出的粒子運動軌跡半徑剛好等于邊界寬度的一半R=d/2.

圖3

3.在圓形邊界中

方程思想是高中物理解題的重要思想，其運用不僅僅局限于解題，通過方程研究問題的過程中我們還可以挖掘命題人的命題思路，尤其在高考題創(chuàng)新性增強的背景下，把解題思路還局限在以前的套路題中已無法滿足高考的需求.這里我們可以將上述的方程簡單歸為三類：

基于基礎(chǔ)物理學(xué)規(guī)律的方程牛頓第二定律;動能定理;動量守恒定律基于模型特征的方程桿繩連接體模型;船過河模型;木板滑塊模型基于題目中已知的數(shù)量關(guān)系某天體質(zhì)量為地球質(zhì)量的n倍

學(xué)生在解題過程中也可以基于這三類方程對題目中的物理情景經(jīng)行描述.

關(guān)于方程組的解，在高中物理需要計算的題目中，最后的計算結(jié)果大致分為兩類，一類是求出某個物理量的具體值，對于這一類問題當(dāng)方程組中未知量的數(shù)量與方程的數(shù)量相同時便可求解.另一類是計算兩個物理量的比值，對于這一類最后列出的方程組中未知量的數(shù)量會比方程的數(shù)量多，這種情況下計算結(jié)果將會存在比值.

老師通過研究方程思想可以幫助自身梳理教學(xué)思路，另一方面也可以提升老師自身命題的能力，使越來越多的原創(chuàng)題出現(xiàn)在學(xué)生的試卷中.