高中物理知識(shí)具有較強(qiáng)的邏輯性與抽象性,學(xué)生在解題中會(huì)遇到諸多困難,掌握有效的解題方法可以幫助學(xué)生順利解決物理問(wèn)題的同時(shí),深化對(duì)物理知識(shí)點(diǎn)的理解,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力.不同的解題技巧適用于不同類(lèi)型的問(wèn)題,能從不同角度為學(xué)生提供解題思路.
1逆向思維解題法
逆向思維解題法強(qiáng)調(diào)打破常規(guī)正向思考順序,從問(wèn)題的最終結(jié)果以及自標(biāo)狀態(tài)出發(fā),反向推導(dǎo)求解過(guò)程.在物理運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)問(wèn)題中,當(dāng)正向分析過(guò)程較為復(fù)雜,涉及多個(gè)未知量時(shí),逆向思維反而可以簡(jiǎn)化問(wèn)題[1].如在拋體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題中,將斜拋運(yùn)動(dòng)逆向視為從終點(diǎn)開(kāi)始的平拋運(yùn)動(dòng),根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律反向推導(dǎo)出斜拋運(yùn)動(dòng)的初始條件,突破傳統(tǒng)思維定式,拓展解題思路,清晰地把握問(wèn)題的物理本質(zhì).
例1如圖1所示,將一個(gè)籃球從地面上方B點(diǎn)斜向上拋出,剛好垂直擊中到籃板上A點(diǎn),不計(jì)空氣的阻力,若拋射點(diǎn) B 向籃板方向移動(dòng)一小段距離,仍使拋出的籃球垂直擊中A點(diǎn),則可行的是
(A)增大拋射速度 v0 ,同時(shí)減小拋射角 θ (B)減小拋射速度 v0 ,同時(shí)減小拋射角 θ (C)增大拋射角 θ ,同時(shí)減小拋出速度 v0 (D)增大拋射角 θ ,同時(shí)增大拋出速度 v0
圖1
解析結(jié)合題干,題目中的籃球垂直擊中籃板A ,可將其視為一個(gè)平拋運(yùn)動(dòng)的逆過(guò)程,將軌跡反向,可以理解為籃球從 A 點(diǎn)以水平初速度平拋到B點(diǎn).當(dāng)拋射點(diǎn) B 向籃板移動(dòng),縮短了平拋水平距離時(shí),初速度與角度會(huì)發(fā)生調(diào)整.當(dāng)水平距離縮短,水平初速度減小.在豎直方向,為了擊中 A 點(diǎn),需要增大拋射角度,選項(xiàng)(C)正確;在選項(xiàng)(A)中,增大 v0 ,減少 θ ,會(huì)增大水平速度,使得最終籃球會(huì)越過(guò)A點(diǎn).
點(diǎn)評(píng)本題考查學(xué)生對(duì)斜拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解和應(yīng)用能力.解題過(guò)程中需要明確籃球的拋出點(diǎn)、目標(biāo)點(diǎn)(籃板上的A點(diǎn))拋射點(diǎn)的移動(dòng)以及需要保持的垂直擊中條件,識(shí)別出籃球的斜拋運(yùn)動(dòng)可以分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和豎直方向的豎直上拋運(yùn)動(dòng).這兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)是獨(dú)立的,但它們的合成決定了籃球的最終運(yùn)動(dòng)軌跡,最后通過(guò)代數(shù)運(yùn)算和方程求解找出滿(mǎn)足題目條件的拋射角和拋出速度的組合.在這個(gè)過(guò)程中,需要運(yùn)用逆向思維,從目標(biāo)點(diǎn)(A點(diǎn))反推回拋出點(diǎn)(B點(diǎn)),以找出正確的答案.
2 圖像解題法
圖像法是描述物體過(guò)程與物理量關(guān)系的直觀工具,運(yùn)用圖像解題法時(shí),學(xué)生需要深入理解圖像橫縱坐標(biāo)所代表的物理量,以及圖像的斜率、截距、面積等幾何意義所對(duì)應(yīng)的物理意義,觀察圖像變化趨勢(shì)與特征,結(jié)合物理規(guī)律與公式,對(duì)物體問(wèn)題進(jìn)行分析與求解,例如直線運(yùn)動(dòng)中的速度一時(shí)間圖形,斜率代表加速度,面積代表位移,利用圖像信息可以直觀地分析物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化,解決運(yùn)動(dòng)學(xué)中較為復(fù)雜的問(wèn)題,讓抽象物理過(guò)程可視化[2].
例22024年8月16日北京首條無(wú)人機(jī)配送航線在八達(dá)嶺長(zhǎng)城景區(qū)正式開(kāi)通,為游客配送防暑降溫,應(yīng)急救援等物資(如圖2).圖3為無(wú)人機(jī)某次配送過(guò)程中在豎直方向運(yùn)動(dòng)的圖像.若配送物資質(zhì)量為 1.5kg ,以豎直向上為正方向,設(shè)水平方向速度始終為0,不計(jì)空氣阻力,取重力加速度為 10m/s2 .下列說(shuō)法正確的是( )
圖2
(A)無(wú)人機(jī)在 1~2s 內(nèi)處于失重狀態(tài).(B)無(wú)人機(jī)在第1s內(nèi)和第4s內(nèi)的加速度大小相等.(C)在此過(guò)程中無(wú)人機(jī)上升的最大高度為 4m (D)在1s末配送物資所受無(wú)人機(jī)的拉力大小為18N.
圖3
解析加速度向上為超重,根據(jù) v-t 圖像的斜率表示加速度,面積表示位移,結(jié)合牛頓第二定律進(jìn)行求解,圖3為 v-t 圖像,表示的是物體速度隨時(shí)間變化的關(guān)系,在圖中斜率表示加速度;縱截距表示初速度;交點(diǎn)則表示速度相,根據(jù) v-t 圖像對(duì)應(yīng)的物理意義,可以分析出單獨(dú)物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況,根據(jù)圖3可知,無(wú)人機(jī)在 1~2s 內(nèi)豎直向上做加速度運(yùn)動(dòng),加速度向上,處于超重狀態(tài),故(A)錯(cuò)誤;無(wú)人機(jī)在第1s內(nèi)和第4s內(nèi)的加速度大小分別為 a1=
,(B)選項(xiàng)錯(cuò)誤.
因?yàn)?v-t 圖像的面積表示位移,根據(jù)圖像可知,4s時(shí)無(wú)人機(jī)運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn) 10m(C) 選項(xiàng)是錯(cuò)誤的.在1s末無(wú)人機(jī)的加速度大小為a1=2m/s2 ,根據(jù)牛頓第二定律 F-mg=ma1 ,由此解得 F=18N. 故(D)選項(xiàng)正確.
點(diǎn)評(píng)在解答此題中,需要明確題目所問(wèn)的“下列說(shuō)法正確的是哪一個(gè)”,并仔細(xì)分析題目給出的所有條件,如“配送物資質(zhì)量為 1.5kg′ “水平方向速度始終為0\"“不計(jì)空氣阻力”等.在解讀圖像時(shí),需要注意速度的正負(fù)表示方向,速度的變化反映加速度的存在.同時(shí),結(jié)合物理公式和定理,對(duì)圖像中的信息進(jìn)行量化分析,找到考查要點(diǎn),利用牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式等物理原理進(jìn)行分析推理,
3結(jié)語(yǔ)
根據(jù)上述例題,可以發(fā)現(xiàn)逆向思維法、圖像解題法在內(nèi)的多種物理解題方法是非常實(shí)用的解題技巧.這些方法不僅可以幫助學(xué)生在面對(duì)物理問(wèn)題時(shí)快速找到解題思路,提升解題效率與準(zhǔn)確率,還能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)解題思維.在高中物理教學(xué)中,教師需要持續(xù)引導(dǎo)學(xué)生掌握與應(yīng)用這些方法,讓學(xué)生在實(shí)踐中逐步提升物理核心素養(yǎng),為后續(xù)學(xué)習(xí)物理知識(shí)與解決實(shí)際問(wèn)題奠定基礎(chǔ).
參考文獻(xiàn):
[1」魏立榮.例談逆向思維法在高中力學(xué)解題中的應(yīng)用[J」數(shù)理天地(高中版),2024(22):24-25.
[2]連培惠.高中物理解題中如何運(yùn)用圖像法[J].中學(xué)物理教學(xué)參考,2020,49(18):65-66.