物理思维及其过程再析（下）
——《高中物理思维方法集解》随笔系列
山东平原一中魏德田
前文我们讨论了一般通用思路、正向搜索思路、负向搜索思路、双向搜索思路、模型-推论思路等等问题。
在本文中，我们继续讨论高中物理思维中，有关等效-转化思路的问题。
（三等效-转换思路
1.等效思路
当我们遇到物理现象、过程较复杂，而难度也较大的题目时，在保证效果相同的条件下，往往需要改变思维的角度，应用等效方法解决。
若能熟练运用等效思路，不仅可标新立异，别开生面，优化解题过程，并且简单快捷，大有殊途同归之妙。
例如各种奇思妙想的巧解思路、大多属于此类，详见系统思维“等效法”。
【例题5】船以4m/s的速度垂直于河岸渡河，水流的速度为5m/s，若河的宽为100m，试分析和计算：
⑴船能否垂直达到对岸；
⑵船需要多少时间才能达到对岸；
⑶船登陆的地点离船出发点的距离是多少。
【解析】根据合运动与分运动的等效关系，船的实际运动可看作是两个方向的分运动的合运动。如图所示，垂直于河岸方向的分速度v1=4m/s；沿河岸方向的分速度v2＝5m/s；实际速度vt=m/s。
所以⑴船不能垂直到达对岸；⑵船需要t=100/5=20s才能到达对岸；⑶船登陆的地点离船出发点的距离是s=vtt=20m。
2.转换思路
等效性思路进一步发展和完善，由此可派生出更高级的形式——转换性思路，可灵活改变思维方向和思维方式等，详见系统思维“转换法”。
【例题6】如图—所示，一充电的平行板电容器，板长为L，两板间距为d，现将一带电微粒（重力不计）从下极板的左边缘射入电场中，结果带电微粒刚好从上极板的右边缘水平射出，试确定带电微粒射入电场时，速度方向与下板的夹角θ应是多少？
【解析】若将微粒从上极板右边缘以v0cosθ沿水平射入，带电微粒在电场中做的是类平抛运动，如图—所示，此时的运动与原题的运动显然是可逆的，
则
联立可解得
还应说明，一般认为等效、转换思路存在于物理模型的优化和灵活应用的过程之中。学会和把握等效、转换性思路，即可具备高级的解题能力和思维水平，达到物理解题思维领域的第三种境界。 二、物理解题思路的优化和拓宽
上面，向读者简单介绍了物理习题解决中各种解题思路及其应用。应该说这是十分必须和非常要的，尤其对初学者而言。
令人头痛地是，各种思路的优化和拓宽的问题。因为，了解和学习各种解题思路的最终目的，即有效应用于高考实战、平时训练、检测通测等解题实践中去。
在这里，收到学以致用或立竿见影的良好效果，才是我们极力追求的目标。
实际上，解题思路的优化，是加深解题思路的理解，以求准确、熟练把握物理模型或解题模型的问题。其重要意义在于关注思路的“纵深、准确”，应对模型-推论思路而言。为了优化解题思路，教师或学生就需要在平时练习、基础训练或拔高训练当中，多教或多做适量、同类习题的“一题多变”、“多题一解”等工作或学习。例题讨论这里从略。
而解题思路的拓宽，是扩充解题思路的应用，灵活、明确选择物理模型或解题模型的问题。其重要意义在于关注思路的“横宽、明确”，应对等效-转换思维而言。为了拓宽解题思路，物理教师和学生都应需要在平时练习、基础训练或拔高训练当中，多教或多做适量、同一习题的“一题多解”、“多解选优”等工作或学习。限于篇幅，例题讨论也从略。
三、从认识论角度看习题解决过程
从辩证唯物主义的认识论角度着眼，物理解题的“四分过程”，与对客观事物的认识过程，是一致的或类似的。
当代伟大的思想家毛泽东主席，谈到如何认识客观世界或实际事物时，曾有一个著名、不朽的即“去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里”重要论断。
笔者以为，对物理习题解决的思维过程而言，“去粗取精”，亦即在物理解题“读审”阶段、形象思维所完成的心理过程。最终明确所解习题是何种题型——形象模型。仿佛农民处理刚收回家稻谷，先观察、分析一下，这“是什么”粮食？是稻谷、谷子、玉米，还是其他？进而，通过碾压等手段，先解决初步“做什么”，把稻谷的尘土、粗皮去掉，变成白花花、晶莹透亮的稻米。
“去伪存真”，亦即在“构思”阶段、逻辑思维所完成的心理过程。最终确定是解题用什么物理模型——逻辑（物理）模型。恰如农民进一步根据米粒的大小、形状以及色泽等，解决“怎样做”的问题，确定是正常优良稻、杂交稻，还是黄金大米、张启发的“转基因”，或者竟是其他品质更低劣的玩意儿。这就接触到稻米优劣的实质。
“由此及彼”，亦即在“求解”阶段、数理思维所完成的心理过程。最终正确求出习题的答案——数理（数学）模型的应用。又如，把碾压好的精米，实际上笼或下锅，蒸一蒸或煮一煮，实际领略或品尝米饭或米粥的滋味究竟如何？由此得到这“米”品质好不好的结论。
“由表及里”，亦即在“研讨”阶段、系统思维所完成的心理过程。最终获取熟练、准确的应用各种物理模型和灵活、明确的选择物理模型的能力。还如，在前一层次或阶段完成的基础上，多方设法，对所吃过的精米，进一步完成品质鉴定、通过与它种大米的比较，进而熟练把握选种、育种方式、耕种计划和其他技巧等，这稻谷还需不需再种，以确定发扬或舍弃大面积良种推广的举措，以发展农业生产，造福大众。
“形象思维”，即对应初级认识的感性具体，“逻辑思维”对应初级认识的理性抽象；从感性具体到理性抽象，是思维的发展和思维水平的提高。“数理思维”
是在理性认识的基础上，在人脑、纸面或微机上同时进行的实（践）性思维，要脑、眼、手并用，进行实际的推导、演算等等，因此属于较高级的实性具体；而系统思维则为实性具体的提高或升华，达到较高级的虚（“务虚”的虚）性抽象。这样进行的感性具体-理性抽象-实性具体-虚性抽象的完整心理活动过程，足可使在思维过程中引发由量变到质变的飞跃，或称跃变，使人类认识世界和改造世界的能力不断增强和提高。
四、从信息论角度看习题解决过程
对信息和信息论，笔者所知廖寥寥无几。但近来，关注和阅读网络文章，有所收获，在这里不惜班门弄斧，谈一点粗浅的看法。
信息论的代表人物，应属于英国著名学者斯图亚特·霍尔。他从电视传播学角度立足，在《电视话语中的编码和解码
实际上，物理命题者编写命题，最终是对“实际（脑里的实际）”物理事物、物理现象，表现形式即语言、文字、定义或简单表达式（概念）等，物理概念以初始条件、环境情景等角色出现在编题者大脑中，通过分析、比较、抽象和应变等思维环节，最终综合（类似编码）的结果。这里，综合思维得出产品（或结论），然后拿出来作为正式的试题、习题等使用。亦即，示图左侧，属于编写命题者显示命题才能的工作区域。
而示图右侧，则为解题者显示解题能力的工作区域。显然，这种工作也是从分析（类似解码）思维开始的，但这种分析，有别于命题者之分析，命题者针对实际事物或思维表象而言，解题者则是针对命题者的精神产品物理命题而言。
左图的“知识水平、命题能力和命题设施”一块具有思维加工功能，可以针对物理事物、物理现象或表象，进行思维的加工。
而右图的相似部分，则是对命题所体现出来的习题负载（信息）等，在分析的基础上，进行思维的加工或改造，最终得出解题者的“题解”或答案来。命题者，必须具有相当强度的认识能力、理
解能力和综合（编码）能力；解题者，则强调分析（解码）和理解能力，解决物理问题的能力、实验能力、利用数学工具的能力等等，但以上各种能力却表现得高下参差错落，横扩亦各不相同等特点。
五、谈物理解题思维的四种境界
近代著名学者、诗词评论家王国维《人间话》中说：“古今之成大事业、大学问者，必经过三种之境界：‘昨夜西风凋碧树。独上高楼，望尽天涯路。’此第一境也。‘衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴。此第二境也。众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处。''此第三境也。"成大事业树立正确的人生目标和理想，实现人生价值需要有百折不挠、顽强奋斗精神昨夜西风凋碧树。独上高楼，望尽天涯路，出自晏殊的《》，原意是说，“我”登上高楼眺望所见的更为萧飒的秋景，西风黄叶，山阔水长，仿佛世间的一切都已经浮云过世昨夜西风”句，使固有的惨澹、凄迷气氛又增添了几分萧瑟、几分凛冽。西风方烈，碧树尽凋；“望尽”，既表明其眺望之远，也见出其凝眸之久，从时空两方面拓展了词境。但“望尽天涯路”，不见天涯人。既然如此，那就只有寄书寄意了。“衣带渐宽终不悔，为伊消得人憔悴”北宋词人柳永的名句，极写男女恋情中的“痴”。衣带渐宽，指因相思而消瘦，衣服却显得肥大了。消得，值得。消瘦也始终不后悔。蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处在千百人群中寻找一个人,却总是影皆无,希望了,突然眼前一亮在一角残灯旁恻分明看见了她.
讲到这份上，有朋友会反问，横讲竖议，少做夸夸其谈模样，“你自己还能行吗？”
说实在地，尽管对物理教学有所研究，习题解决稍有经验，但笔者也并非超人，更何况早已年过花甲，风烛残年，身心状况欠佳，老迈无用了。在高中物理解题领域中，除编写了《高中物理思维方法集解》（上、下册）一书外，若想继续发挥余热，以回报社会，还需要辛勤劳作，耕耘不止，尚需下一番既深邃又长远的苦功夫。
【参考书目】
1.《新编心理学（修订本）》陈录生、马剑侠主编北京师范大学出版社2002年8月第2版
2.《科学思维与科学方法论》王小燕编著华南理工大学出版社2006年8月1日第1版
3.《高中物理思维方法集解》魏德田编著天津科学技术出版社2016年8月第1版
4.《关于思维问题的讨论》魏静、魏德田、边克良撰写《中国校外教育》2007年第12期
2017-10-20-18：14于南开区风湖里（完稿）
图—9
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图—10
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图—11
图—12：来自霍尔的论文
图—12：来自霍尔的论文
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