《高中物理思维方法集解》参考系列——高中物理解题常用的几种思维方法

高中物理解题常用的几种思维方法 中学物理解题中涉及到许多科学思维方法，由此而产生的解题方法和解题技巧很多，这里将高中物理解题中经常要用到的几种科学思维方法作一些介绍。

1.等效法

等效法是从效果的等同的角度出发把复杂的物理现象、物理过程转化为理想的、简单的、等效的物理现象和过程来研究和处理问题的一种科学思维方法。中学物理中，等效的思想应用很广泛，如力的合成与分解、运动的合成与分解、单摆的等效摆长和等效重力加速度等都是等效法的具体应用。在学习物理的过程中，若能将等效法渗透到对物理过程的分析中去，不仅可以使我们对物理问题的分析和解答变得简捷，而且对灵活运用知识，促进知识、技能和能力的迁移，都会有很大的帮助。

①力的等效。合力与分力具有等效性，利用这种等效性，可将物体所受的多个恒力等效为一个力，也可将一个力按力的效果等效分解为多个力，从而降低解题的复杂性和难度，使问题得到快速、简捷的解答。

②运动的等效。建立等效运动的方法是多样的。利用合运动与分运动的等效性，可将一个复杂的运动分解为几个简单的、熟知的运动。通过发散思维将间断的匀加速运动等效为一个完整的、连续的匀加速运动。通过逆向思维将匀减速运动等效为一个相反方向的匀加速运动等。

③电路的等效。有关电路分析和计算的题目，虽然涉及到的物理过程和能量的转化情况较为单一，但是在元器件确定的情况下，线路的连接方式却是千变万化的。多数电路中电子元件的串并联关系一目了然，不需要对电路进行等效转换，但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的连接方式进行分析，并进一步画出其等效电路图。学会画等效电路图是中学阶段必须具备的能力之一。

④物理模型的等效。物理模型的等效就是对不熟悉的物理模型与熟悉的物理模型作分析比较，找出二者在某方面的等效性，从而将熟悉模型的已知结论应用到不熟悉的物理模型上去的过程。物理学中已建立很多的物理模型，如质点、单摆、简谐运动等。利用它们可以去处理很多复杂、陌生的物理模型和物理问题。

2.对称法

对称法就是利用给定物理问题在结构上的对称性或物理过程在空间、时间上的对称性来分析、处理物理问题的一种科学的思维方法。

①力的对称性：受力分析时，若物理问题的结构及其他限制条件具有对称性，则该物理问题中力的作用也具有对称性。

②竖直上抛运动、平抛运动在不计空气阻力时具有可逆性，逆运动与原运动具有对称性。

③简谐运动的对称中心就是平衡位置。振子在平衡位置两侧任意互相对称的位置上，受到的合力、具有的加速度和速度大小相同。通过对称轨迹的时间、合外力的冲量大小、合外力的功相等。

3.图象法

图象法是物理学中的重要方法之一。任何一个物理规律，往往反映了一个物理量随另一个物理量的变化关系，这种变化关系常可以通过一定的图象表现出来。换句话说，图象正是某个物理规律的解析几何表现。图象法的突出优点如下：

①具有直观性。图象可以把物理量间的相互依赖关系，如线性关系、周期关系等清晰而鲜明地表现出来，且图象的几何特征都有确定的物理意义，利用这些关系可以大大地简化研究过程，且留给我们直观、形象的印象。

②便于类比。凡具有同类数学表达式的物理过程，其图象必然是相似的，当以这些图象来研究问题时，就可以进行类比，便于找出其中的规律，也有利于深入理解和加强记忆。

③解答问题简捷、方便。对于一些比较复杂而抽象的物理过程，往往用常规方法求解过程冗长，如果利用图象法求解反而方便简捷，且模型鲜明，印象深刻。

4.极限法

极限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值，在极值条件下进行讨论、推理或判断的一种方法。

极限法是指针对所研究的物理现象和物理过程，通过恰当地选取某个变化的物理量并将其推向极值情况加以考虑和分析，使问题的本质、主要因素、隐蔽的临界现象和条件、各种可能性暴露出来，从而得出规律性认识或正确判断的一种科学思维方法。这里所指的极值情况是指极大、极小、极左或极右等极值状态或极值条件。极值法一般用于在选定区间内所研究的物理量连续、单调变化的情况。用极限法解题，常常能独辟蹊径，化繁为简，化难为易，有着事半功倍的效果。

5.整体法与隔离法

整体法就是将问题涉及的多个物体或多个过程作为一个整体来分析和处理的思维方法。隔离法就是对问题涉及的多个物体中的单个物体或多个过程中的单个过程进行分析和处理的思维方法。

①用整体法处理连接体的动力学问题或平衡问题。对连接体构成的整体应用牛顿第二定律或平衡条件，可以获得整体运动情况或整体所受外力情况，而不必考虑整体内部各物体之问的复杂的相互作用内力，从而简化问题的解决过程。对连接体的整体应用牛顿第二定律是有条件的，即连接体内各物体的运动状态、加速度要相同。

②用整体法处理多个物理过程的问题。把问题所涉及的事物变化的多个过程当成一个整体过程进行分析和处理，可不必考虑事物变化的各个阶段的具体特征和中间细节，从而使我们对事物的变化有一个总体的把握。

③用整体法和隔离法配合使用处理连接体问题和多过程问题。整体法只能在一定条件或具有一定特点的问题中适用，有不少的问题需用隔离法求解。整体法与隔离法不是绝对对立的，而是相对的，相辅相成的。一般说来，对于可以不考虑整体内部的相互作用或过程中的细节时，用整体法处理较好；反之，如需求解整体内部的相互作用或过程中的细节时，则要用隔离法求解。对一些综合性问题，常常是整体法与隔离法交叉配合使用，效果极佳。如对连接体静平衡问题，在分析外力对整体的作用时，用整体法。在分析整体内各物体间相互作用内力时，用隔离法。再如对连接体动力学问题，常先用整体法分析外力和整体运动特征，求出整体加速度，再用隔离法求连接体内各物体间的相互作用力。

6.归纳法与演绎法

归纳法就是从某些个别物理现象或特殊物理过程出发，推出具有普遍意义的一般性结论的逻辑思维方式。演绎法就是从某个具有普遍意义的一般性原理出发，推出某一个别的物理现象或特殊的物理过程的逻辑思维方式。

演绎依据的一般性原理或结论是从个别物理现象或特殊物理过程中归纳出来的，而归纳又必须以一般性原理或结论为指导，从一般性原理或结论中找出个别物理现象或特殊物理过程的本质，所以归纳离不开演绎，演绎离不开归纳，虽然归纳与演绎是两种不同的思维方法，但它们之间却是相互渗透、互为前提、相辅相成的。

应用归纳推理的关键是要根据研究对象的具体特征和它所处的条件，分析得出物理状态或物理过程的具体特征，从而归纳出一般规律。应用演绎法的关键是要分析研究对象所处的特殊条件或过程的本质特征，发现隐含条件，将一般性规律应用到具体的研究对象或过程中。

7.假设法

物理学和数学一样，如果题设的条件不充分，或者不明显，就会给解题带来很大的困难，如果问题比较简单，可以通过分析类比来作出判断。如果问题比较复杂，很难用分析类比来作出正确判断，就可以考虑采用假设法。

采用假设法解题时，一般应首先按题意作出合理假设，然后运用物理规律按正常步骤解题，如果得出的结果与预先的假设出现矛盾，说明这个假设是错误的，这时，一般应另辟途径重新作出假没，直至与题意不出现矛盾为止。必要时还需作出讨论，以便选出完全符合题意的正确答案。

相对来说，用假设法解题比采用其他方法要繁琐一些，但对一些比较困难的题目，仍不失为一种有效的方法，它有利于我们拓展思维，提高分析、解决问题的能力。

8.补偿法

补偿法亦称补全法，这种方法虽然不甚普遍，但在某些特殊场合却为解题提供了很大的方便。譬如在静电场中，规则带电体的电场强度和电势求解并不困难，但如果规则体缺了一部分就变成了不规则体，这时用寻常方法难以求其电场强度和电势，首先是数学处理上遇到了困难。在这种情况下，补偿法却为我们提供了极大的方便。