物理中的科学思维方法(高中)

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1、物理中的科学思维方法对同一个物理问题，采川不同的A法來解决，其繁简程度可能会有很大的区别。如果道循一定的科学思维方法，掌握正确的研究物理问题的思路，则会收到事半功倍的效果。下面就通过对一些典型问题的分析，介绍物理模型法、对称法、等效法、逆向法和极端思维法等常用的基本科学思维方法。I、物理模型法物理模型是一种理想化的物理形态，是物理知识的一种直观表现。模型思维法是对研宂对象加以简化和纯化，突出主要因素、忽略次要因素，从而来研究、处理物理问题的-•种思维方法。从本质上讲，分析和解决物理问题的过程，就是构建物理模型的过程，我们平时所

2、说的解题时应“明确物理过程”、“在头脑屮建立一幅清晰的物理阁景”，其实就是指构建物理模型。物理模型一般可分为两大类，即实物模型和过程模型。实物模型大致上有：质点、单摺、理想气体、点电荷、电阻、匀强电场、匀强磁场等等；过程模型大致上有：匀速直线运动、匀加速直线运动、竖直上抛运动、平抛运动、圆周运动、简谐振动、等温过程、等容过程、等压过程、电磁感应现象等等。在实际运用屮，过程模型使用更多。*例1:如图所示，竖直放置的平行金属板，两板间距为0.1米，极板间电势差为io3伏，一个质量为0.2克、带电量为i(r7库的小球用0.01米长的

3、绝缘线悬挂于O点。现将小球拉到与绝缘线呈水平位置的A点后放开，小球运动到O点正下方的B点时线突然断开，以后小球恰能通过B点正下方的C点。求BC间的距离。(g=10米/秒2)解析：带电小球从A点开始作圆周运动到B点，用动能定理可得它过B点时的水平速度V，即：mgL—qUL/d=mv2/2：线断后，它在水T方向作匀减速运动，"4得运动时间t，即：t=2v/a=2vdm/qu,同时，它在竖直方向作自由济体运动，可的：HBC=gt2/2=g(2vdm)2/2(qU)2,代入数据，即得HBC=0.08米。点评：本题屮小球从B到C的运动是

4、曲线运动，把它分解后，即可运用匀变速运动的过程模型来求解。2、对称法对称法是从对称性的角度研宂、处理物理问题的一种思维方法，有时间和空间上的对称。它表明物理规律在某种变换下具有不变的性质。用这种思维方法来处理问题可以开拓思路，使杂问题的解决变得简捷。如，一个做匀减速直线运动的物体在至运动停止的过程屮，根据运动的对称性，从时间上的反演，就能看作是一个初速度为零的匀加速直线运动，于是便可将初速度为零的匀加速直线运动的规律和特点，用于处理末速度为零的匀减速运动，从而简化解题过程。*例2:将一个小球从离开竖直墙壁40米处地面上的A点，

5、以初速斜向上抛山，要使它水平击屮墙上20米高处的B点，求v（）的大小和方向。解析：该问题可以利用小球运动在空间上的对称性来解决，即可以设想小球从墙上的B点以某一初速v水平抛出，它能击中地面上的A点。从己知条件即可很方便地求得V，再去求斜抛运动的初速v0。点评：物质lit界中存在着许多对称的现象，如：单摆振动时，摆球在竖直线左右两侧的运动是完全对称的；通电直导线周围的磁场分布是关于导线对称的，等等。客观现象的对称性也必然会在物理规律屮反映出来。我们要做的只不过是把它们找出来。3、等效法等效法是从效果等价的角度把复杂的物理现象、物

6、理过程转化为简单的现象、过程，从而來研究和处理物理问题的-•种思维方法，它是物理学研究的一种重要方法。在中学物理中，合力和分力、合运动和分运动、电路屮的等效问题以及平均值、有效值等概念都是根据等效的观点来引入的。它对灵活运用知识、促使知识、技能和能力的迁移，都有很大的帮助。大多物理概念的建立，讨以说是运用某种等效思维方法研宂物理问题的结果。如平均值概念的引出，是将某个变量等效地看作常量。这样，就把一个某特征量变化的I'M）题等效成该特征量保持“恒定不变”的问题。例3:如图所示，电路屮的E、r、R,、尺2都未知，当在它的输出端a

7、、b间接一个电阻Rx时，测得通过Rx的电流情况如下：当Rx=Rxi=10欧时，Ix=Ixl=l安；SRx=Rx2=18欧时，Ix=Ix2=0.6安。试问接入的电阻心（设为Rx3）取多大的值时，1,、为0.1安？解析：因为电路中的E、r、久、R2虽然都是未知的，但它们也是确定的，变化的只是a、b两点右边的电阻，从而引起1，的变化。所以我们可以把a、b两点的左边电路等效为一个新的电源，（注）其电动势为E‘，内电阻为r,通过已知条件，可以求得E‘=12伏，r‘=2欧，再根据闭合电路欧姆定律，求得当Rx3=118欧时，Ix3=0.1安

8、。（注：经严格的证明在上述情况卜可以等效为一个新的电源）点评：电路巾的等效问题是很常见的，如等效电阻、等效电路，在一些特定的情况下，电源也是可以用等效法的思路来解决。4、逆向思维法逆昀思维法是在解决问题的过程屮有意识地去做跟一般顺昀（正14）思维方14（由头至尾、由此及彼、巾