轉(zhuǎn)換法在高中物理解題中的應(yīng)用

【摘要】物理作為一門較為抽象的科目，高中學(xué)生在學(xué)習(xí)物理過程中往往離不開一些思想方法的輔助與支持.尤其是在解題訓(xùn)練中，通常會(huì)用到轉(zhuǎn)換法這一物理思想，他們通過適當(dāng)轉(zhuǎn)換可以降低物理問題的復(fù)雜程度與難度，最終輕松解決一些比較困難的物理題目.本文主要對(duì)高中物理解題中如何有效應(yīng)用轉(zhuǎn)換法進(jìn)行深入研究，并羅列部分解題案例.

【關(guān)鍵詞】高中物理；轉(zhuǎn)換法;解題技巧

轉(zhuǎn)換法即為改變和改換，把困難或者復(fù)雜的事物轉(zhuǎn)變?yōu)楹?jiǎn)易、淺顯的事物，屬于具有明顯效果的思維方式之一.在高中物理解題訓(xùn)練中，轉(zhuǎn)換法的實(shí)質(zhì)就是通過對(duì)研究對(duì)象、思維角度與物理規(guī)律的轉(zhuǎn)化將物理問題變得簡(jiǎn)單化和容易化，教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生巧妙應(yīng)用轉(zhuǎn)換法，借此鍛煉學(xué)生的問題分析能力，使其將復(fù)雜問題變得易于解答，最終提高個(gè)人解題效率.

1 參考系的轉(zhuǎn)換

在高中物理解題訓(xùn)練中，參考系的轉(zhuǎn)換十分重要，采用不同的參考系研究同樣物體運(yùn)動(dòng)情況，得到的結(jié)果是一樣的.因此，高中物理教師應(yīng)引領(lǐng)學(xué)生應(yīng)用轉(zhuǎn)換法找到最佳參考系，通過清晰、簡(jiǎn)明的方式分析物體運(yùn)動(dòng)情況，有效降低題目的復(fù)雜程度，使其找到簡(jiǎn)便的解題方法，讓學(xué)生減少出錯(cuò)概率[1].

例1 如圖1所示，有一輛轎車正以v=10m/s的速度在公路上自西向東勻速行駛，這時(shí)有一人位于前方公路外，與公路邊的垂直距離為L(zhǎng)=50m，當(dāng)距轎車直線距離s=100m時(shí)開始追趕汽車，請(qǐng)問他用最小速度勻速追趕轎車時(shí)需選擇什么方向？

分析 假如選擇地面為參考系，能夠看到轎車與人運(yùn)動(dòng)情況均比較簡(jiǎn)單，不過難點(diǎn)在于難以找到兩者之間的有關(guān)條件，出現(xiàn)的未知量較多，這時(shí)可對(duì)參考系進(jìn)行轉(zhuǎn)換，如圖2所示，因?yàn)檗I車進(jìn)行勻速直線運(yùn)動(dòng)，可將轎車當(dāng)作參考系，把復(fù)雜問題變得簡(jiǎn)單化，從而輕松完成解題.

詳解 如圖2所示，以轎車為參考系，則A（人）對(duì)于B（轎車）來說，有著大小為v′=10m/s的往左的水平速度，該速度同人奔跑速度的合速度只需指向轎車即可追上，為在速度最小情況下進(jìn)行奔跑，需確保人的奔跑速度方向與AB是垂直關(guān)系，

則v人=v′sinθ=v′sin30°=10×0.5m/s=5m/s，

所以他用最小速度勻速追趕轎車時(shí)需選擇北偏東30°方向.

2 正反思維轉(zhuǎn)換

針對(duì)高中物理解題教學(xué)來說，當(dāng)應(yīng)用轉(zhuǎn)換法時(shí)，教師可引領(lǐng)學(xué)生采用正反思維進(jìn)行轉(zhuǎn)換的解題方法，也就是當(dāng)正向思維遇到阻礙時(shí)，可以嘗試轉(zhuǎn)換一下思路展開反向推理，使其基于問題結(jié)論的視角往回推理，找到同已知條件相契合的地方，讓他們擺脫正向思維的局限性，這樣不僅可以開闊學(xué)生的解題思路，還能夠讓他們的思維變得更為靈活[2].

例2 如圖3所示，一個(gè)平行板電容器存在勻強(qiáng)電場(chǎng)，其中兩個(gè)極板之間的距離為d，極板長(zhǎng)度為L(zhǎng)，將一個(gè)帶電微粒由下極板的左邊緣斜射到電場(chǎng)中，結(jié)果帶電微粒恰好從上極板的右邊緣處水平射出，那么該帶電微粒射入電場(chǎng)時(shí)的速度方向與下極板之間的夾角θ為多大？

分析 解答這一問題時(shí)，可根據(jù)逆向思維展開分析，結(jié)合正反思維轉(zhuǎn)換，把這個(gè)帶電微粒視為以水平初速度v0cosθ從上極板的右邊緣處射入勻強(qiáng)電場(chǎng)，通過類平拋運(yùn)動(dòng)到下極板的左邊緣處以速度v0射出，如圖4所示，以此簡(jiǎn)化解題流程.

詳解 在圖4中展開反向思考，設(shè)該帶電微粒的加速度為a，在極板中運(yùn)動(dòng)的時(shí)長(zhǎng)為t，結(jié)合平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得：

3 數(shù)形之間的轉(zhuǎn)換

在高中物理解題教學(xué)過程中，通常會(huì)遇到各種類型的圖形題目，這時(shí)運(yùn)用常規(guī)方法很難順利解題，不僅浪費(fèi)時(shí)間與精力，得出的答案也不一定正確.其中在牛頓二定律解題教學(xué)環(huán)節(jié)，教師可以指導(dǎo)學(xué)生先結(jié)合該定律列出數(shù)學(xué)表達(dá)式，再將數(shù)學(xué)表達(dá)式中反映出的函數(shù)關(guān)系用圖象的形式來呈現(xiàn)，使其找出數(shù)與形之間的關(guān)系，促使學(xué)生通過數(shù)形轉(zhuǎn)換快捷解題[3].

例3 將一質(zhì)量為m的物體放在A地的水平面上，用一豎直向上的力F來拉這個(gè)物體，其加速度a與拉力F之間的關(guān)系為圖5中的直線①；然后用另外一個(gè)質(zhì)量為m′的物體在B地操作類似實(shí)驗(yàn)，其加速度a與拉力F之間的關(guān)系為圖5中的直線②，如果A，B兩地重力加速度分別是g與g′，請(qǐng)判斷m和m′，g和g′之間的關(guān)系.

分析 解答此類題目時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生直接利用屬性轉(zhuǎn)化思想，根據(jù)題目信息進(jìn)行轉(zhuǎn)化，分析題目中的物理現(xiàn)象，根據(jù)數(shù)量關(guān)系，利用物理公式解題.

詳解 先分析物體m在A地的情況，

結(jié)合牛頓第二定律可知F－mg=ma，

同理物體m′在B地時(shí)，

所以加速度a是關(guān)于拉力F的一次函數(shù)，

所以mgt;m′，g=g′.

4 結(jié)語

在高中物理解題數(shù)學(xué)中，教師應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到轉(zhuǎn)換法的作用和重要性，在平常做題練習(xí)中要指引學(xué)生根據(jù)實(shí)際情況對(duì)參考系進(jìn)行轉(zhuǎn)換，或者對(duì)正反思維與數(shù)形展開轉(zhuǎn)換，以及其他方面的轉(zhuǎn)換，使其通過反復(fù)訓(xùn)練學(xué)會(huì)應(yīng)用轉(zhuǎn)換法解答物理問題，全力提高學(xué)生的解題水平.

參考文獻(xiàn)：

[1]董亮.數(shù)形結(jié)合思維在高中物理解題中的應(yīng)用[J].數(shù)理天地（高中版），2023（12）：15-17.

[2]高世明.轉(zhuǎn)換法在高中物理解題中的應(yīng)用——以力的作用為例[J].數(shù)理化解題研究，2023（13）：128-130.

[3]周海建. 不同思維方法在高中物理解題過程中的應(yīng)用[J].數(shù)理化解題研究，2023（18）：83-85.