结合实例探究物理解题思维程序

黄肖斌

【摘 要】本文从解题前提、解题关键和解题保证三方面对物理题目的解题思路进行探究，提出将问题进行表征，使学生易于理解题目，进而生成解题方案，然后构思解题的思路，最后进行反思检验以保证解题的准确度。

【关键词】高中物理 解题思路 思维程序

【中图分类号】G  【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2019）08B-0147-02

学生学习高中物理的时候，需要将教材上的知识进行综合整理，构建自己的物理知识体系，并学会灵活运用这些知识。其中，解答物理题目是一项重要的技能。学习物理不仅要掌握书本上的物理知识，而且要学会运用所学的知识去解答相应的物理题目。因此需要学生在平时的练习中感受和体验解答题目的思维逻辑过程，掌握其中的解题技巧和解题步骤。我们知道，很多物理题目的解答都有固定的流程，为此，教师需要结合实例，指导学生探究解题思维程序，将这些具有探究意义的题目吃透。

一、问题表征，解题的前提

要想解决一个问题，最首要的是要搞清楚这个题目考查什么知识点，哪些地方会布下陷阱。因此，解题的第一步即解题的前提就是把所看到的文字或图表进行转换，使问题清晰地表征在脑海里，以便学生在头脑中搜寻关联的知识点，找到解题思路。

（一）数字加工，直译转换。物理的解题过程可以类比于数学问题的解题过程，在一道物理题目中数字往往是第一眼看到的，并且具有关键性作用。因此，在解答物理问题的时候，要着重将题目中的数据信息提取出来，进行数字加工运算，将数字之间进行公式化的关联，进行简单的直译转换。也就是说，将问题表征清楚，是解题的第一也是最重要的步骤。

比如，有关匀变速直线运动的习题，题目中有很多的数字需要提炼加工：

某汽车在平直的公路上以速度 v0 匀速行驶，司机突然发现在前方 x=90 m 的地方有老人摔倒，紧急刹车。已知刹车的加速度是 a1=-5 m/s2，汽车刚好在老人面前停下，求 v0 是多少？

例如，在这一题目中有三个数据，其中两个已知，要求根据这两个已知数去求另外一个未知数。结合数字 a1=-5 m/s2 可以知道汽车紧急刹车后做匀减速运动，在这一过程中总共移动的距离 x=90 m，因此可以根据匀变速运动的性质，求解原来的运动速度 x0，在匀变速直线运动中 v2-v02=2a1x，v=0，从而可以求得 v0=30 m/s。

由此可见，对一些数字较多的物理问题进行解答时，老师要引导学生将数据信息提取出来进行适当的提前加工，在脑海中构思简单的解题思路。这种直译转换的形式不仅简单有效，能帮助学生取得一定的分数，而且还能在把数字一步步地代入公式中的过程中，帮助学生进行思路的梳理和引导，提升解决问题的效率和准确性。

（二）质的推理，问题模型。解决物理问题时，需要注意进行问题模型的建立。若把数字加工看作是量的推理，那么构建问题模型便是质的推理。如果没有完整严密的模型支撑，那么物理问题便无法得到完整的解决，也不能实现质的飞跃。对高中生来讲，学会解决物理问题不仅仅是为了成绩，更是对逻辑思维的一种锻炼。

比如，有关弹簧弹力的问题：“有一弹簧，若上端固定，下端连接一个质量为 m kg 的物体，此时伸长的长度为 L;若用手往下拉弹簧，使其总的伸长长度为 L+ΔL，然后突然松手。问松手瞬间弹簧对物体的弹力为多少？”遇到这种问题，我们很自然地就会想到胡克定律这一物理知识模型。不过胡克定律是建立在弹簧的弹力系数为一固定值的情况下才适用的，因此，我们必须假设，该弹簧的弹力系数固定，然后才可以作答。在手突然松开的瞬间，弹簧的伸长长度依然为 L+ΔL，并且在弹簧只挂一重为 m kg 的物体时拉长 L，根据胡克定律可以求出该弹簧的系数 k=mg/L，所以可得此时弹力大小为 。

由此可见，通过问题模型的构建，学生能够将同类的问题归一化，在遇到类似问题的时候不仅可以套用公式，而且能够在模型的帮助下理清楚解题的主要思路，进行逻辑思考。只有将问题中的情境深刻理解，并进行模型的构建反思，才能真正学会一类问题的解题方法，实现物理知识的质的跨越。

二、方案生成，解题的关键

要想解决问题，最重要的便是解题的方案。因此，教师需要引导学生制定一套好的解题方案，给予学生一定的指点和帮助，使其能够在遇到类似的问题时快速地建立成熟的问题解决方案。在这个构建解决方案的过程中，一般包括两个环节，一是找到相近似的问题进行类比与创新;二是对类比出来的思路进行整合修正，对具有差异的重新构建。

（一）找类比源，映射。任何学科的知识之间都是互通的，不可能是单一存在的，解题方案也是如此，都是可以互相进行类比映射的。在遇到新的物理题目时，老师不妨引导学生在自己的脑海中搜寻类似的知识点，进行类比映射，从而进行方案的构建。

比如，对于习题：“一个电子在电场中 A 点具有 80 eV 电势能，它由 A 点移动到 B 点的过程中，克服电场力做功为 30 eV，则 B 点电势能为多少？”就可以类比曾经学过的重力做功和重力势能之间的联系。这两种力做功和所对应的势能之間有十分简单的物理关系，电场力或者重力所做的功就等于在移动过程中该物体的电势能变化或者重力势能的变化。因此在这一道题目中，因为是克服电场力做功，所以在移动的过程中电场力做了负功，相应的电势能提升，所以可以得出在 B 点的电势能 EB=EA+WAB=80+30=110 eV。

由此可见，通过将以往学过的知识与新遇到的问题进行类比映射，以记忆中的问题作为类比源，可以有效地构建新物理问题的解题方案。在这种类比中，学生不仅能获得有效的方案，而且可以对这一类问题进行归纳整理，在头脑中构建统一的框架体系。

（二）整合修正，顺逆。在记忆中唤醒了原始问题后，学生能顺利构建新问题的解题方案，但由于新旧问题之间总是存在一定的差异性，解题的方案也不尽相同。因此在实际的制定解题方案的时候，老师需要引导学生发现差异，并对制定的方案进行整合修正，分别进行顺向推理和逆向推理，以便找到最合适的解题方案。

比如，有道习题：“一物体在拉力 F 作用下在一个光滑斜面上匀速上升，移动距离 l 米，上升的高度为 h，问这一过程中该物体机械能如何变化？”同学们往往就想当然地认为该过程中机械能守恒，错误地认为由于拉力是弹力的性质，所以在该系统中除了重力、弹力之外没有外力做功，因此守恒。这就是因为没有注意到类比时题目的差异，没能分清系统内外的关系。如果是系统内部的弹力那么做功当然是守恒的，但是因为在这一问题中拉力并不属于物体的系统，所以其属于外力，并不能用作判断机械能守恒的条件。

由此可见，经过整合修正后的解题方案，虽然是在原始记忆问题上延伸出来的，但是却不同于类比源，是具有自身独特色彩的解题思路。正是进行了或顺向或逆向的推理之后，解题的思路才变得更加清晰和简洁明了。

三、检验反思，解题的保证

在解答物理题目的时候，能读懂题目意思、快速获取题目信息是尤为重要的前提，但制定最佳的解题方案也是不可或缺的，可必不可少的一步是检验反思这整个过程的思路是否有瑕疵。只有经过了检验的解题思路，才能够是保证解题正确率的最佳解题思路。

（一）一般图示归纳，关注表面结构。在进行检验反思的过程中，一般图示归纳法可以作为检验问题在表面或者结构方面的有效手段。许多研究表明，好的图示归纳能够有效地解决问题，因此教师在传授解题思路的检验反思环节中，需要重点要求学生掌握一般图示归纳法，以有效地保证解题思路的准确性。

比如，在求解有关卫星绕地飞行速度的问题时，要求学生掌握三种宇宙速度的概念与含义。因此，引导学生对概念信息进行图式归纳。关注三种速度的表面特征，进而彻底掌握它。首先，要清楚一颗人造卫星绕地旋转时有三种可能的状况。一是绕地球做匀速圆周运动;二是速度加快，逃离地球;三是速度更快脱离太阳系。其次，进行推导。卫星绕地运动时万有引力为向心力，向心力 ，引力 ，其中， r 是卫星运行的半径，因此可以得出 ，R 为地球半径，因此可以推导出第一宇宙速 v1=7.9 km/s。

由此可见，正是具备了高质量的图示归纳能力，学生的解题思路的准确性才得到保证。在运用一般图示归纳后，学生能够关注到问题之间的表面和结构方面的共性问题，这对于他们发现各种物理问题之间的联系和区别有很重要的作用。

（二）程序图示归纳，审视原理步骤。在审视检验解题思路的时候，老师可以引导学生使用程序图示归纳的方法，去检查自己制定的解题思路中有关原理和步骤是否正确，以规避错误出现。有时候如果解题的大方向定错了，即需要用到的原理、公式弄错，那么再严谨的方案也是毫无用处的。

比如，对于受力分析的问题而言，就具有共性的阶梯原理。我们在分析的过程中会发现，要分析的物体既受到其他物体施加的力又向其他物体施加作用力。此时一定要弄明白分析的是哪个物体的受力简图，只对该物体的受力进行分析即可，而不用管他是否给其他物体施加作用力，然后分别对每个物体画出其受力情况。比如，若分析一放置在斜坡上的矩形物体的受力情况，那么就不用考虑该物体对斜坡表面的压力，只需分析其所受的重力 G=mg，斜坡给的弹力 T=mg·cosθ，以及斜坡表面的静摩擦力 f=kT，并且在这三个力里，在以斜坡表面为横轴的坐标系中分配后，会发现物体所受合力恰好为零。

由此可见，通过运用程序图示归纳，可以有效地将所用到的原理、公式等进行严谨的检验。学生根据这个程序图示能清晰地有条理地找出问题之间在原理和步骤上面的共通之处，这对解题思路的培养具有重要意义。

对于高中物理来说，大量的题目练习是不可缺少的环节，但是策略的探究更是成败的关键。教师通過结合大量的实际问题案例，可以引领学生进行解题思路的探究。将问题的表征环节做好，帮助学生打好解题的基础工作，教会学生运用类比整合的形式去制定好的解题方案，并为他们指明思考的方向，以便获得更好的解题体验。

【参考文献】

[1]董希源.分析高中物理解题中推理法的运用策略[J].课程教育研究，2018（30）

[2]黄艳林.高中物理解题能力培养[J].课程教育研究，2018（19）

[3]董奇烜.高中物理中机械能守恒定律问题的解题策略探讨[J].学周刊，2018（09）

（责编 卢建龙）