轉(zhuǎn)換法在高中物理解題中的應(yīng)用

【摘要】高中物理主要研究自然界中的各種現(xiàn)象，包括聲、光、力、電等.在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生對如“力的作用”等抽象概念理解存在一定難度.此時(shí)，可使用轉(zhuǎn)換法將抽象問題轉(zhuǎn)換為具體問題，從而達(dá)到快速解題的目的.本文提出轉(zhuǎn)換思維方式、轉(zhuǎn)換研究對象兩種解題技巧，以期幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確解題.

【關(guān)鍵詞】高中物理；轉(zhuǎn)換法；解題技巧

在解題過程中，若按正常解法求解有難度時(shí)，可以利用轉(zhuǎn)換法，將不可見、不易見的現(xiàn)象轉(zhuǎn)換成可見、易見的現(xiàn)象，將陌生、復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)換成熟悉、簡單的問題，將難以直接測量的物理量通過容易測量的物理量來間接測量.

1轉(zhuǎn)換思維方式解“力的作用”

在解決與“力的作用”相關(guān)的問題時(shí)，轉(zhuǎn)換思維方式是一種非常有效的策略.其要求學(xué)生從不同的角度審視問題，利用逆向思維、等效替代或其他非傳統(tǒng)的方法，理解和分析力的作用[1].

例1如圖1所示為汽車內(nèi)常備的兩種千斤頂?shù)脑韴D，其中甲為Y形，乙為菱形，工作過程中，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，通過螺桿作用，AB兩點(diǎn)距離縮小，從而達(dá)到頂起重物G的目的.反之，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，則會(huì)實(shí)現(xiàn)降低重物G的目的.若將重物G看作汽車，則能夠?qū)崿F(xiàn)頂起車身，更換輪胎的目標(biāo).若此時(shí)汽車重為G，AC與AB之間的夾角為θ，則螺桿AB的拉力為多少？

解析根據(jù)題意分析，重物G與千斤頂間保持相對靜止，達(dá)到二力平衡狀態(tài).若設(shè)想螺桿AB突發(fā)失效，平衡將被打破，重物G將不可避免地受到重力主導(dǎo)，開始自由下落.此情景清晰揭示了螺桿AB所施加的拉力在維持整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定與重物G位置不變中扮演著至關(guān)重要的角色，即它是實(shí)現(xiàn)物體平衡、防止重物下落的關(guān)鍵作用力.

Y形千斤頂?shù)暮喕Ｐ腿鐖D2（甲）所示，可以將重物對A點(diǎn)的垂直壓力G，通過力的分解原理，轉(zhuǎn)化為兩個(gè)分力：一是沿螺桿方向的力F1，二是沿斜桿方向的力F2.兩個(gè)力與G共同構(gòu)成一個(gè)平行四邊形.從圖中可以看出，F(xiàn)1和F作為G的分力，其合力與G等大反向，所以F1=Gcotθ.

對菱形千斤頂，根據(jù)力的實(shí)際作用效果，確定分力的方向，對力G進(jìn)行二次分解，如圖2（乙）所示，G作用在C點(diǎn)，可分解為兩個(gè)均為F的分力，F(xiàn)作用在A點(diǎn)，又可分解為F1和F2兩個(gè)分力，其中F1為對螺旋桿的拉力.由于ACBD是一個(gè)菱形，根據(jù)力的三角形與幾何三角形相似可得，在C處可得F=G2sinθ，在A處可得F1=2Fcosθ，所以，F(xiàn)1=G2sinθ·2cosθ=Gcotθ，即Y形和菱形千斤頂螺旋桿AB的拉力均為Gcotθ.

2轉(zhuǎn)換研究對象解“力的作用”

在求解物理問題時(shí)，當(dāng)存在兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體時(shí)，首先要考慮的是研究對象問題.研究對象的正確選取，關(guān)系到解題過程的簡單與繁瑣，關(guān)系到解題的成敗，若選錯(cuò)了研究對象，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)根本無法求解的現(xiàn)象．但如果能轉(zhuǎn)換思維，合理改變研究對象，問題也就能得到順利解決.

例2如圖3所示，A、B為重疊的兩木塊，木塊B在拉力F=6N的作用下，向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)連接木塊A的彈簧測力計(jì)示數(shù)為2N.則此時(shí)木塊A對木塊B的摩擦力大小為，地面對木塊B的摩擦力大小為.

解析本題考查的是對物體間相互作用力及摩擦力的應(yīng)用.題干描述了A、B兩木塊在特定條件下的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及受力情況，要求分析兩個(gè)關(guān)鍵摩擦力：木塊A對木塊B的摩擦力，以及地面對木塊B的摩擦力.若逐個(gè)進(jìn)行受力分析，則計(jì)算量較大.此時(shí)可以適當(dāng)轉(zhuǎn)換研究對象，達(dá)到快速解題的目的.

木塊A在彈簧測力計(jì)的拉力和B對A的摩擦力的作用下保持靜止?fàn)顟B(tài)，兩個(gè)力是一對平衡力，大小相等.此時(shí)彈簧測力計(jì)示數(shù)是2N，由此可知木塊B對木板A的摩擦力為2N；木塊A對木板B的摩擦力與木塊B對木板A的摩擦力是一對相互作用力，大小相等，所以，木塊A對木板B的摩擦力為2N.

在分析地面對木塊B的摩擦力時(shí)，則以木塊B為主要研究對象，進(jìn)行受力分析，木板B在水平方向上受到拉力F和木塊A對木板B的摩擦力以及地面對木板B的摩擦力，其中拉力F水平向右，木塊A對木板B的摩擦力fA水平向左，木塊B向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以地面對木塊B的摩擦力f地水平向左，則根據(jù)二力平衡，則有fA+f地=F.

因?yàn)閒A=2N，F(xiàn)=6N，所以f地=F－fA=6N－2N=4N.

3結(jié)語

綜上所述，轉(zhuǎn)換法在高中物理解題中，尤其在處理“力的作用”問題時(shí)，展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢，其要求學(xué)生不拘泥于傳統(tǒng)思路，勇于探索新的視角、方法.通過轉(zhuǎn)換思維方式和研究對象，學(xué)生能夠?qū)?fù)雜、抽象的問題轉(zhuǎn)化為直觀、易解的形式，有效提升解題效率和準(zhǔn)確性[2].掌握并靈活運(yùn)用轉(zhuǎn)換法，不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力和創(chuàng)新能力，還能促進(jìn)學(xué)生對物理概念及原理的深入理解，為后續(xù)的物理學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

參考文獻(xiàn)：

[1]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.

[2]曾令波.轉(zhuǎn)換法在高中物理解題中的應(yīng)用[J].數(shù)理天地（高中版），2024（08）：45-46.