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纵观近几年的高考题,其主要命题思想是坚持以能力测试为主导,运用比较新颖的物理情景和设问方式,利用物理基本概念、基本规律和学科主干知识,考查五大能力。提高学生分析问题、解决问题的能力应贯穿于整个高中物理教学的始终。什么是能力?我认为可用下列公式表示:能力=知识+方法的灵活应用。
物理学中常见的学科思维方法有:隔离与整体法、等效法、临界法、图解法、极限思维与极值法、估算法等。
一、隔离法与整体法
把所涉及到的多个物体、多个过程、多个未知量作为一个整体来考虑,这种以整体为研究对象的解题方法称为整体法;而把整体的某一部分单独从整体中抽取出来进行分析研究的方法,则称为隔离法。
(1)隔离法的步骤:①分析题意,选定隔离对象;②对隔离的对象逐一分析背景条件和状态变化,并根据物理规律列出已知量与未知量间的关系;③分析描述各物体状态的参量间的关系。④解联立方程,求出待求量。此方法多用于与受力、运动有关的问题。
(2)等效类比法。等效法就是要在保持效果不变的前提下,对研究背景条件、物理过程进行分解、变换、替代、重组,使它们更简单、更符合各种理想化模型,从而达到简化问题的目的。①力的等效:合力分力具有等效性,关于这一点在力的合成与分解中得到了充分的体现。②电路中的等效:有些电路图中的元件的连接方式并非一下就能看明白,这就需要在计算之前对电路和连接方式进行分析,画出等效电路图。等效法也是实验设计的一种有效方法。例如利用某一已知电阻在电路中产生的效果与待测电阻在同一电路中产生的效果相同,那么待测电阻的阻值与这一已知电阻的阻值相同。③物理模型的等效:典型的物理模型有碰撞模型、人船模型、子弹射木块模型、衛星模型、弹簧振子模型等。从近几年的高考试题看,题目的创意新、背景新、过程新,但若从题目所对应的物理模型上看,其本质还是我们常见的物理模型,有的貌似、有的神似。类比是一种重要的推理方法。它根据不同事物之间的部分属性的相似,从而推论它们的某些其他属性也可能是相似的。
二、临界法
所谓临界问题,是指物体在运动过程上存在着从一种状态到另一种状态时出现分界状态的现象,这是从量变到质变的规律在物理现象中生动表现。如力学中临界力、临界速度,热学中的临界温度、临界压强,电学中的临界电流、临界电压,光学中的全反射临界角,光电效应中的极限频率等。
物理学中的临界条件有:①两接触物体脱离与不脱离的临界条件是相互作用力为零。②绳子断与不断的临界条件为作用力达到最大值,绳子松弛的临界条件为作用力等于零。③靠摩擦力连接的物体间发生与不发生相对滑动的临界条件为静摩擦力达到最大值。④追及问题中两物体相距最远的临界条件为速度相等;相遇不相碰的临界条件为同一时刻到达同一地点时V后≤V前。⑤两物体碰撞过程中系统末动能最小即损失动能最多的临界条件为速度相等。
三、图解法
(1)图线法。利用图解法求解物理问题的步骤是:首先,作出表示物理量之间函数关系的图线,然后再利用图线交点的坐标、斜率、截距、图线与坐标轴间所围面积等对问题进行分析、推理、判断或计算。
(2)矢量图法。矢量图法不仅用于物理量中各种矢量的迭加,而且用于一些带有相位差异的代数量的运算。矢量图法有平等四边形法、三角形法、多边形法、正交分解法等。
四、极限思维与极值法
极限思维法是指将题目所述物理现象或物理过程形成、变化的一般条件推向极端,在极端条件下进行讨论、推理或判断的一种方法,这里的“极端”条件是指极大、极小 或临界状况。
极限思维法只能用于在选定区间内所研究的物理量连续、单调变化(单调增大或单调减小)的情况。极值问题可用多种方法求解:①算术——几何平均数法,即,a、如果两变数之和为一定值,则当这两个相等时,它们的乘积取极大值;b、如果两变数的积为一定值,则当这两个数相等时,它们的和取极小值;②判别式法:即方程ax2+bx+c=0,有实根时,Δ=b2-4ac≥0;③二次三项式性质法,即y=ax2+bx+c,若a>0,则当x=-b/2a时,有ymin=(4ac-b2)/4a若a<0,则当x= -b/2a时,有ymax=(4ac-b2)/4a;④三角函数法,如 y=asinα,y=asinα+bsinβ等。
五、估算法
估算题一般取材新颖,贴近生活,联系实际,但脱离课堂教学的解题三项式模式,无直接公式可套,这就要求同学们善于观察物理现象,能熟练运用物理学研究问题的方法,准确地利用理想模型的物理规律,把复杂的过程简化为单一物理过程,摒弃次要因素,抓住现象的实质求解。
估算题的程序可分为以下几步:①根据题意,了解物理现象;②简化过程,建立理想模型;③避轻就重,抓住主要因素;④因事制宜,选取恰当的数据;⑤借助数学,进行近似计算。高考题越来越注重学生能力的考查,因而教学中不能仅传授知识,更应注重方法的培养。物理方法教育应当渗透到平常的教学中,授人以鱼,不如授人以渔。
物理学中常见的学科思维方法有:隔离与整体法、等效法、临界法、图解法、极限思维与极值法、估算法等。
一、隔离法与整体法
把所涉及到的多个物体、多个过程、多个未知量作为一个整体来考虑,这种以整体为研究对象的解题方法称为整体法;而把整体的某一部分单独从整体中抽取出来进行分析研究的方法,则称为隔离法。
(1)隔离法的步骤:①分析题意,选定隔离对象;②对隔离的对象逐一分析背景条件和状态变化,并根据物理规律列出已知量与未知量间的关系;③分析描述各物体状态的参量间的关系。④解联立方程,求出待求量。此方法多用于与受力、运动有关的问题。
(2)等效类比法。等效法就是要在保持效果不变的前提下,对研究背景条件、物理过程进行分解、变换、替代、重组,使它们更简单、更符合各种理想化模型,从而达到简化问题的目的。①力的等效:合力分力具有等效性,关于这一点在力的合成与分解中得到了充分的体现。②电路中的等效:有些电路图中的元件的连接方式并非一下就能看明白,这就需要在计算之前对电路和连接方式进行分析,画出等效电路图。等效法也是实验设计的一种有效方法。例如利用某一已知电阻在电路中产生的效果与待测电阻在同一电路中产生的效果相同,那么待测电阻的阻值与这一已知电阻的阻值相同。③物理模型的等效:典型的物理模型有碰撞模型、人船模型、子弹射木块模型、衛星模型、弹簧振子模型等。从近几年的高考试题看,题目的创意新、背景新、过程新,但若从题目所对应的物理模型上看,其本质还是我们常见的物理模型,有的貌似、有的神似。类比是一种重要的推理方法。它根据不同事物之间的部分属性的相似,从而推论它们的某些其他属性也可能是相似的。
二、临界法
所谓临界问题,是指物体在运动过程上存在着从一种状态到另一种状态时出现分界状态的现象,这是从量变到质变的规律在物理现象中生动表现。如力学中临界力、临界速度,热学中的临界温度、临界压强,电学中的临界电流、临界电压,光学中的全反射临界角,光电效应中的极限频率等。
物理学中的临界条件有:①两接触物体脱离与不脱离的临界条件是相互作用力为零。②绳子断与不断的临界条件为作用力达到最大值,绳子松弛的临界条件为作用力等于零。③靠摩擦力连接的物体间发生与不发生相对滑动的临界条件为静摩擦力达到最大值。④追及问题中两物体相距最远的临界条件为速度相等;相遇不相碰的临界条件为同一时刻到达同一地点时V后≤V前。⑤两物体碰撞过程中系统末动能最小即损失动能最多的临界条件为速度相等。
三、图解法
(1)图线法。利用图解法求解物理问题的步骤是:首先,作出表示物理量之间函数关系的图线,然后再利用图线交点的坐标、斜率、截距、图线与坐标轴间所围面积等对问题进行分析、推理、判断或计算。
(2)矢量图法。矢量图法不仅用于物理量中各种矢量的迭加,而且用于一些带有相位差异的代数量的运算。矢量图法有平等四边形法、三角形法、多边形法、正交分解法等。
四、极限思维与极值法
极限思维法是指将题目所述物理现象或物理过程形成、变化的一般条件推向极端,在极端条件下进行讨论、推理或判断的一种方法,这里的“极端”条件是指极大、极小 或临界状况。
极限思维法只能用于在选定区间内所研究的物理量连续、单调变化(单调增大或单调减小)的情况。极值问题可用多种方法求解:①算术——几何平均数法,即,a、如果两变数之和为一定值,则当这两个相等时,它们的乘积取极大值;b、如果两变数的积为一定值,则当这两个数相等时,它们的和取极小值;②判别式法:即方程ax2+bx+c=0,有实根时,Δ=b2-4ac≥0;③二次三项式性质法,即y=ax2+bx+c,若a>0,则当x=-b/2a时,有ymin=(4ac-b2)/4a若a<0,则当x= -b/2a时,有ymax=(4ac-b2)/4a;④三角函数法,如 y=asinα,y=asinα+bsinβ等。
五、估算法
估算题一般取材新颖,贴近生活,联系实际,但脱离课堂教学的解题三项式模式,无直接公式可套,这就要求同学们善于观察物理现象,能熟练运用物理学研究问题的方法,准确地利用理想模型的物理规律,把复杂的过程简化为单一物理过程,摒弃次要因素,抓住现象的实质求解。
估算题的程序可分为以下几步:①根据题意,了解物理现象;②简化过程,建立理想模型;③避轻就重,抓住主要因素;④因事制宜,选取恰当的数据;⑤借助数学,进行近似计算。高考题越来越注重学生能力的考查,因而教学中不能仅传授知识,更应注重方法的培养。物理方法教育应当渗透到平常的教学中,授人以鱼,不如授人以渔。