探析高中物理解題思維的培養

摘要：運動學是高中物理課程中一個重要的學習模塊，也是培養學生科學思維的重要載體.因此，如何培養學生在解答運動學問題時的思維能力，是一個需要重點關注的問題.文章以運動學為例，結合實例，探討了幾種常見的物理解題思維.

關鍵詞：高中物理；解題思維；運動學

中圖分類號：G632文獻標識碼：A文章編號：1008-0333（2024）27-0068-03

物理解題思維是指在解決物理問題時，運用物理知識和思維方法，通過分析、推理、計算等步驟，找出問題的解決方案的思維過程[1].培養物理解題思維能夠幫助學生更好地理解和掌握物理知識，提高解題能力和創新能力[2].

1逆向思維——另辟蹊徑

與常規的正向思維不同，逆向思維不是從已知條件出發直接尋求解決方案，而是從預期的結果或目標開始，反向推理回溯到可能的起因或解決步驟.

例1小宋同學的身高是1.70 m，他在指示牌正下方原地豎直向上跳起，手指恰好能摸到指示牌的下邊沿.已知指示牌下邊沿到地面的豎直距離是2.50 m.請問小宋同學雙腳離地時的速度大小最接近于多少？

A．0.5 m/sB．3 m/sC．6 m/sD．9 m/s

詳解小宋同學起跳后做勻減速直線運動，采用逆向思維，小宋向下做勻加速直線運動，由v2-0＝2gh，解得v＝2gh.結合生活實際可知，原地站立且胳膊向上伸直時，手指離地高度約為2.1 m，則h＝2.5 m-2.1 m＝0.4 m，代入數據解得v≈3 m/s，B正確．

點撥逆向思維是一種跳出常規、打破傳統思維模式的方式，它可以幫助我們拓寬思維方式，提高思維的靈活性和創新性.有些問題如果按照正向思維，可能會涉及非常復雜的計算和推理.但是如果采用逆向思維，從結果出發，反過來推導問題的起因，往往可以大大簡化問題，使問題變得容易解決.2圖像法——立竿見影

圖像法是高中物理解題中一個重要的輔助工具，有助于學生直觀地觀察物理量之間的關系，從而快速找到解題的切入點和解決方法，提高解題的準確性和效率.

例2小明想要對飛機著陸時的速度進行估算.假設飛機在平直的跑道上進行加速度恒定的勻減速運動，已知其滑行的距離為x，從落地至完全停止所花費的時間為t.根據調研，小明發現自己的假設不正確，在實際情況中，飛機的加速度大小并不是恒定的，速度越大，其所受到的阻力也會越大，那么該飛機落地時的速度大小應該為（）.

A．v＝x/t B．v＝2x/t C．v>2x/t D. x/t<v<2x/t

詳解當飛機在平直的軌道上滑行時，飛機的速度會不斷減小，所以其受到的阻力也會減少，因而該飛機會做加速度不斷減小的變減速運動.作出飛機的速度時間圖像，如圖2所示，虛線代表的是飛機做勻減速運動，此時的平均速度v-＝v/2＝x′/t.曲線代表飛機做的是變減速運動，在速度時間圖像中，曲線和時間軸所圍成的面積代表運動的位移，因此，二者圍成的區域面積為x，則平均速度v-＝x/t.由圖像可以看出，x′>x，所以有：x/t<x′/t＝v/2，即v>2x/t.答案為C.

例3一個屋檐距離地面45米，每隔相等的時間都會滴落一滴水.當第7滴水剛剛滴落的時候，第一滴水剛好落到地面.那么，在地球重力加速度為10 m/s2的條件下，第3滴水與第5滴水的高度差是多少？

點撥圖像法能夠直觀地展示物理現象的發生和發展過程，幫助我們更好地理解和掌握物理規律.在物理中構建圖像的原則主要是要簡化問題并保持問題的本質特性不變.首先，圖像要能夠簡化原問題，使其變得更容易理解和處理；其次，圖像的構建必須遵循物理規律，不能違背已知的物理原理.此外，圖像應該盡可能地反映出問題的實際情況，包括物體的形狀、大小、位置等信息.

3二級結論——事半功倍

點撥在物理學習和解題中，二級結論是一種非常重要的工具，這些結論或公式往往可以直接用于解決一些特定類型的問題，避免了從基本原理出發進行復雜的推導，簡化了解題過程，從而大大提高解題的效率.通過熟練掌握和運用這些二級結論，可以顯著提高解題速度，節省時間.

4對稱思維——舉一反三

對稱思維指的是運用對稱性原理來簡化問題和解題的思考方式.物理系統中的對稱性可能是空間對稱、時間對稱或者其他形式的對稱，如鏡像對稱、旋轉對稱等.在解題時，應用對稱思維可以幫助學生快速識別問題中的對稱特點，簡化物理量的計算，減少不必要的步驟.

例6小明在實驗室進行了一個實驗，他將一個小球以一定的初速度豎直向上拋出.在小球上升的過程中，他發現在最后2 s內，小球的位移是24 m.已知小球在上升和下降過程中空氣阻力忽略不計，而且重力加速度g為10 m/s2.請問，在小球下降的過程中，前2 s內它通過的位移是多少米？

A．10 mB．12 mC．16 mD．24 m

詳解根據豎直上拋運動的對稱性規律可知，上升過程中的最后2 s內發生的位移與下降過程的前2 s內通過的位移大小一樣，所以D正確，答案為D.

點撥在物理學中，對稱思維可以被看作是一種“巧妙”或者“智慧”的解題方法，而不是投機取巧.這種方法是通過觀察和利用物理現象中的對稱性質來簡化問題，提供解題思路，從而更有效地解決問題，以更直觀、更高效的方式解決問題.

5結束語

高中物理解題思維的培養對于學生理解物理概念、提高問題解決能力具有重要的作用.運動學作為物理學的基礎部分，其解題思維的培養對于學生掌握物理學其他領域具有重要的示范作用.因此，教師在進行高中物理教學時，應注重學生解題思維的培養，通過清晰的概念講解、合適的解題練習，以及引導學生進行自主學習和探索性學習等方法，提高學生的思維素養.參考文獻：

［1］ 丁洪良.凸顯物理思維透視本質巧解題：2022湖北高考壓軸選擇題賞析[J].中學物理教學參考，2023，52（06）：64-65.

[2] 馮峰.高中物理解題思維方法的探究與運用的分析[J].數理化解題研究，2022（30）：74-76.

［責任編輯：李璟］