物理學(xué)習(xí)的8種思考方式

1、物理學(xué)習(xí)的8種思考方式1、守恒思維方法自然界里各種運(yùn)動(dòng)形成雖然復(fù)雜多變，但變化中存在不變，即某些量總是守恒。守恒的觀點(diǎn)是分析物理問題的一種重要觀點(diǎn)，它啟發(fā)我們可以從更廣闊的角度認(rèn)識(shí)到系統(tǒng)中某些量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移并不影響總量守恒。能量的轉(zhuǎn)化和守恒能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體。做功的過程就是能的轉(zhuǎn) 化過程。如合外力對(duì)物體做的總功一定等于物體動(dòng)能的變化。其中動(dòng)力做功是把其它形式的能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，阻力做功是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。從能量守恒的 觀點(diǎn)看，動(dòng)能定理是一條應(yīng)用廣泛的重要定理。在機(jī)械運(yùn)動(dòng)的范圍內(nèi)， 當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)變化時(shí)，如果除重力

2、、彈力外沒有其它力做功，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。它是普遍的能 的轉(zhuǎn)化和守恒定律的一個(gè)特例。功、熱和內(nèi)能之間的變化關(guān)系滿足熱力學(xué)第一定律。物體間由于溫度差發(fā)生熱傳遞。是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移。如：長為 L，質(zhì)量為 M 的均勻軟繩，放在光滑桌面上，現(xiàn)讓其從桌邊緣無初速滑落，求繩子末端離開桌邊緣時(shí)的速度。本題是屬于變力做功問題，直接求解較難，最簡便的方法是從功能關(guān)系出發(fā)求解。質(zhì)量守恒一定的物質(zhì)形式對(duì)應(yīng)一定的運(yùn)動(dòng)和一定的能量狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)是永恒的，物質(zhì)是不滅的。參與變化的物體質(zhì)量的總和與變化后物質(zhì)質(zhì)量的總和相等， 這就是質(zhì)量守恒的觀點(diǎn)。電荷守恒中性的原子由帶正電的原子核和核外電子組成，決定了自然界中電荷是守恒。不帶電的物體

3、通過接觸，摩擦或感應(yīng)的方式可以帶電，帶電的物體若 發(fā)生中和或電荷轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，電荷發(fā)生消失或減少，但正負(fù)電荷總和是一定的。如：在原子物理中，寫核反應(yīng)方程，質(zhì)量和核電荷數(shù)守恒。2、系統(tǒng)思維方法按照系統(tǒng)的觀點(diǎn)，我們面對(duì)著的整個(gè)自然界是由無數(shù)相互聯(lián)系、相互制約、相互作用、相互轉(zhuǎn)化的事物和過程所形成的統(tǒng)一整體。根據(jù)上述觀點(diǎn)，在分析和處理物理問題時(shí)，抓住研究對(duì)象的整體性和物理過程的整體性進(jìn)行分析，這就是系統(tǒng)思維的方法。在物理解題時(shí)，掌握系統(tǒng)思維方法，應(yīng)當(dāng)學(xué)會(huì)從整體上把握研究對(duì)象，如對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行受力分析的整體法，它與隔離法是相輔相成的，都應(yīng)熟練掌握。有些物理過程 是很復(fù)雜的，不公要學(xué)會(huì)把復(fù)雜的過程分解為若干簡單

4、的過程，也要學(xué)會(huì)把復(fù)雜的物理過程看著一個(gè)統(tǒng)一整體來處理。在很多情況下，根據(jù)系統(tǒng)思維的方法，抓住研 究對(duì)象的整體性和物理過程的整體性，解決問題往往能化繁為簡，迅速解決問題。如：放在水平地面的靜止的斜面體 M 上，放著一個(gè)質(zhì)量為 m 的物塊相對(duì)斜面靜止，求斜面體受到地面的摩擦力。3、類比思維方法“類比”是一種推理形式，就是借助于事物之間的相似性，通過比較將一種已經(jīng)掌握的特殊對(duì)象的知識(shí)，推到另一種新的特殊對(duì)象的思維方法。中學(xué)物理中存在大量可以類比的問題，如電磁振蕩與機(jī)械振動(dòng)相類比、電壓與水壓相類比等。運(yùn)用類比推理方法處理物理問題，常見的有模擬類比、過程類比、方法類比等形式。解題時(shí)在其它方向上不能奏效

5、，若善于聯(lián)想，巧妙地用類比推理，往往可以使繁難或似乎無法解答的問題變得十分簡單。4、等效思維方法等效思維方法是指在處理問題時(shí)，采用相同性質(zhì)事物間等效替代的解題方 法。兩個(gè)不同的物理過程，如果在某方面、某點(diǎn)上或某種意義上產(chǎn)生的效果相同， 就具有等效性。如平拋運(yùn)動(dòng)可以等效為自由落體運(yùn)動(dòng)和水平方向的勻速運(yùn)動(dòng)的合運(yùn) 動(dòng)，二力的作用效果等效于它的合力的作用效果；較復(fù)雜的電路可以簡化為簡單的串并聯(lián)電路組成；交流電的有效值與熱效應(yīng)相同的直流電大小相等；氣體狀態(tài)變化 的復(fù)雜過程可等效為等溫、等容、等壓過程等等。當(dāng)我們處理物理問題時(shí)，若甲問題難于處理，就處理與其有等效性的乙問題，從而得到相同的結(jié)果。常見的形式

6、有：等效力系替代、等效過程替代、等效運(yùn)動(dòng)替代、等效參考系替代、等效電路替代等等。值得注意的是，采取等效替代，并不改變?cè)瓎栴}的物理性質(zhì)與原過程 的物理實(shí)質(zhì)，僅僅使求解獲得最簡便的途徑。5、對(duì)稱思維方法對(duì)稱性是物質(zhì)世界的一致性與和諧性的反映。應(yīng)用物質(zhì)世界的對(duì)稱性來分析處理問題的思維方法叫做對(duì)稱思維的方法。在物理學(xué)中，對(duì)稱性比比皆是。許多物體的運(yùn)動(dòng)具有空間和時(shí)間的對(duì)稱性， 例如作簡諧振動(dòng)的物體在平衡位置兩側(cè)的運(yùn)動(dòng)對(duì)平衡位置是對(duì)稱的，豎直上拋運(yùn)動(dòng)的上 升階段和下降階段對(duì)最高點(diǎn)是對(duì)稱的，許多物體在空間分布上具有對(duì)象性，例如：某些電路結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性；平面鏡成像的對(duì)稱性等。在某些物理問題中， 抓住對(duì)稱性 這一

7、特征進(jìn)行分析常能出奇制勝。6、極端思維方法許多物理現(xiàn)象和物理過程存在臨 界狀態(tài)，其表現(xiàn)形式是某些物理量達(dá)到極限值時(shí)，物體在此前后運(yùn)動(dòng)情況發(fā)生突變。解答這類問題一般可依據(jù)物理量變化的方向逐步推向極端，通過分析臨界狀態(tài)和 極值求得問題的解決。有時(shí)很難在一般發(fā)表情況下得出結(jié)論，也可以考慮把一般推向極端，做出極端條件下的判斷， 再回到一般，往往會(huì)很快得出結(jié)論。我們把這類 思維稱為極端思維方式。它能考查學(xué)生思維的深度、廣度和思維的敏捷性，提高運(yùn)用物理規(guī)律分析解決實(shí)際問題的能力。如一個(gè)量增大，可以設(shè)想它一直增加到無窮大；同樣一個(gè)若減小，可以設(shè)想一直減小到零。例如：粗糙木板上放著一個(gè)物體，現(xiàn)將一端緩慢抬起，

8、分析物體受到的摩擦力的變化。分析：初始時(shí)刻，平板傾角為零，物體無運(yùn)動(dòng)趨勢，摩擦力為零。當(dāng)木板有一定傾角且較小時(shí)，設(shè)想木板表面光滑，則物體必然下滑，所以判斷出物體受有摩擦力，而這時(shí)物體還沒有運(yùn)動(dòng)，受到的是靜摩擦力，且摩擦力隨重力沿斜面方向的分量的增加而增大。而當(dāng)傾角增大到一定程度，摩擦力減小。7、逆向思維方法在通常情況下，人們往往習(xí)慣于從條件或原因分析其結(jié)論或結(jié)果，這是正向思維的模式。逆向思維是把人們通常思考問題的思路反過來加以思考。即從結(jié)論或結(jié)果出發(fā)倒著分析問題，分析這一結(jié)論或結(jié)果產(chǎn)生的條件或原因。這種思維方法叫逆向思維方法。逆向思維是一種創(chuàng)造性的思維，也是思維廣闊性和靈活性的表現(xiàn)。將逆向思維應(yīng)用于物理解題。要求能靈活地轉(zhuǎn)變思維方向，克服思維定勢的消極影響。特別是在某些情況下，按照正向思維的方式分析非常麻煩，甚至陷入困境，這時(shí)就應(yīng)立即轉(zhuǎn)換思維方式，從相反的方向重新思考，往往能收到意想不到的效果。例：還是做勻減速直線運(yùn)動(dòng)最后速度減為零的情況，均可看成初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)組成。