清华学霸分享物理学习的8种思考方式

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1、守恒思维方法 自然界里各种运动形成虽然复杂多变,但变化中存在不变,即某些量总是守 恒。 守恒的观点是分析物理问题的一种重要观点,它启发我们可以从更广阔的角 度认识到系统中某些量的转化和转移并不影响总量守恒。 (1)能量的转化和守恒能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种 形式转化为另一种形式,或从一个物体转移到另一个物体。做功的过程就是能的 转 化过程。如合外力对物体做的总功一定等于物体动能的变化。其中动力做功 是把其它形式的能转化为动能,阻力做功是把机械能转化为其它形式的能。从能 量守恒的 观点看,动能定理是一条应用广泛的重要定理。在机械运动的范围内, 当系统状态变化时,如果除重力、弹力外没有其它力做功,系统的机械能守恒。 它是普遍的能 的转化和守恒定律的一个特例。功、热和内能之间的变化关系满 足热力学第一定律。物体间由于温度差发生热传递。是内能的转移。 如:长为 L,质量为 M 的均匀软绳,放在光滑桌面上,现让其从桌边缘无初 速滑落,求绳子末端离开桌边缘时的速度。本题是属于变力做功问题,直接求解 较难,最简便的方法是从功能关系出发求解。解略。 (2)质量守恒一定的物质形式对应一定的运动和一定的能量状态,运动是永恒 的,物质是不灭的。参与变化的物体质量的总和与变化后物质质量的总和相等, 这就是质量守恒的观点。 (3)电荷守恒中性的原子由带正电的原子核和核外电子组成,决定了自然界中 电荷是守恒。不带电的物体通过接触,摩擦或感应的方式可以带电,带电的物体 若 发生中和或电荷转移现象,电荷发生消失或减少,但正负电荷总和是一定的。 如:在原子物理中,写核反应方程,质量和核电荷数守恒。 2、系统思维方法 按照系统的观点, 我们面对着的整个自然界是由无数相互联系、 相互制约、 相互作用、相互转化的事物和过程所形成的统一整体。根据上述观点,在分析和 处理物理问题时,抓住研究对象的整体性和物理过程的整体性进行分析,这就是 系统思维的方法。 在物理解题时,掌握系统思维方法,应当学会从整体上把握研究对象,如对 系统进行受力分析的整体法,它与隔离法是相辅相成的,都应熟练掌握。有些物 理过程 是很复杂的,不公要学会把复杂的过程分解为若干简单的过程,也要学 会把复杂的物理过程看着一个统一整体来处理。在很多情况下,根据系统思维的 方法, 抓住研 究对象的整体性和物理过程的整体性,解决问题往往能化繁为简, 迅速解决问题。 如:放在水平地面的静止的斜面体 M 上,放着一个质量为 m 的物块相对斜面 静止,求斜面体受到地面的摩擦力。 分析:该题如果从 m 平衡求出对 M 的作用力再分析 M 的受力求解很麻烦。若 把两物体看成一整体, 因水平方向没有外力作用, 所以无运动趋势, 摩擦力为零。 3、类比思维方法 “类比”是一种推理形式,就是借助于事物之间的相似性,通过比较将一 种已经掌握的特殊对象的知识,推到另一种新的特殊对象的思维方法。中学物理 中存在大量可以类比的问题,如电磁振荡与机械振动相类比、电压与水压相类比 等。运用类比推理方法处理物理问题,常见的有模拟类比、过程类比、方法类比 等形式。解题时在其它方向上不能奏效,若善于联想,巧妙地用类比推理,往往 可以使繁难或似乎无法解答的问题变得十分简单。 4、等效思维方法 等效思维方法是指在处理问题时,采用相同性质事物间等效替代的解题方 法。 两个不同的物理过程, 如果在某方面、 某点上或某种意义上产生的效果相同, 就具有等效性。 如平抛运动可以等效为自由落体运动和水平方向的匀速运动的合 运 动,二力的作用效果等效于它的合力的作用效果;较复杂的电路可以简化为 简单的串并联电路组成;交流电的有效值与热效应相同的直流电大小相等;气体 状态变化 的复杂过程可等效为等温、等容、等压过程等等。当我们处理物理问 题时, 若甲问题难于处理, 就处理与其有等效性的乙问题, 从而得到相同的结果。 常见的形式 有:等效力系替代、等效过程替代、等效运动替代、等效参考系替 代、等效电路替代……等等。值得注意的是,采取等效替代,并不改变原问题的 物理性质与原过程 的物理实质,仅仅使求解获得最简便的途径。 5、对称思维方法 对称性是物质世界的一致性与和谐性的反映。 应用物质世界的对称性来分析 处理问题的思维方法叫做对称思维的方法。 在物理学中,对称性比比皆是。许多物体的运动具有空间和时间的对称性, 例如作简谐振动的物体在平衡位置两侧的运动对平衡位置是对称的, 竖直上抛运 动的上 升阶段和下降阶段对最高点是对称的,许多物体在空间分布上具有对象 性, 例如: 某些电路结构的对称性; 平面镜成像的对称性等。 在某些物理问题中, 抓住对称性 这一特征进行分析常能出奇制胜。 6、极端思维方法 许多物理现象和物理过程存在临 界状态,其表现形式是某些物理量达到极 限值时,物体在此前后运动情况发生突变。解答这类问题一般可依据物理量变化 的方向逐步推向极端,通过分析临界状态和 极值求得问题的解决。有时很难在 一般发表情况下得出结论, 也可以考虑把一般推向极端, 做出极端条件下的判断, 再回到一般,往往会很快得出结论。我们把这类 思维称为极端思维方式。它能 考查学生思维的深度、广度和思维的敏捷性,提高运用物理规律分析解决实际问 题的能力。 如一个量增大,可以设想它一直增加到无穷大;同样一个若减小,可以设想 一直减小到零。 例如:粗糙木板上放着一个物体,现将一端缓慢抬起,分析物体受到的摩擦 力的变化。 分析:初始时刻,平板倾角为零,物体无运动趋势,摩擦力为零。当木板有 一定倾角且较小时,设想木板表面光滑,则物体必然下滑,所以判断出物体受有 摩擦力,而这时物体还没有运动,受到的是静摩擦力,且摩擦力随重力沿斜面方 向的分量的增加而增大。而当倾角增大到一定程度,摩擦力减小。 7、逆向思维方法 在通常情况下,人们往往习惯于从条件或原因分析其结论或结果,这是正向 思维的模式。 逆向思维是把人们通常思考问题的思路反过来加以思考。 即从结论或结果出 发倒着分析问题,分析这一结论或结果产生的条件或原因。这种思维方法叫逆向 思维方法。逆向思维是一种创造性的思维,也是思维广阔性和灵活性的表现。 将逆向思维应用于物理解题。要求能灵活地转变思维方向,克服思维定势的 消极影响。特别是在某些情况下,按照正向思维的方式分析非常麻烦,甚至陷入 困境,这时就应立即转换思维方式,从相反的方向重新思考,往往能收到意想不 到的效果。 例:还是做匀减速直线运动最后速度减为零的情况,均可看成初速度为零的 匀加速直线运动组成。 8、假设的思维方法 当出现一种需要判断的情景时, 需要推想如果只判断结果的话, 不妨先进行假设, 然后去检验其合理性。也是一种不错的方式 总之,中学物理是一门较难学的一门学科,但只要多方面地培养兴趣,注意 学习方法,多思考,勤学好问,多作实验,注意总结规律,是完全可以学好的。
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