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中学物理教学中不仅要注重基础知识、基本规律的教学，更应加强对学生进行物理学研究问题和解决问题的科学思维方法的指导与训练。英国哲学家培根说过：“跛足而不迷路，能赶过虽健步如飞，但误入歧途的人。”学习也是这样，只有看清路，才能少走或不走彎路。下面我们介绍常用的几种科学思维方法。
1．等效法
当研究的问题比较复杂，运算又很繁琐时，可以在保证研究对象的有关数据不变的前提下，用一个简单明了的问题来代替原来复杂隐晦的问题，这就是所谓的等效法。在中学物理中，诸如合力与分力、合运动与分运动、总电阻与各支路电阻以及平均值、有效值等概念都是根据等效的思想引入的。教学中若能将这种方法渗透到对物理过程的分析中去，不仅可以使问题的解决变得简单，而且对知识的灵活运用和知识向能力转化都会有很大的促进作用。
[例1]如图1－1示，一条长为L的细线，上端固定下端拴一质量为m的带电小球，将它置于一匀强电场中，电场强度大小为E，方向水平向右，已知当细线离开竖直位置偏离α时，小球处于平衡，求：（1）小球带何种电荷？求出小球所带电量。（2）如果使细线偏离竖直线由α增大到φ，然后将小球由静止释放，则φ应为多大时，才能使在细线到达竖直位置时小球的速度刚好为零？
解：（1）小球带正电。小球受重力mg、电场力qE以及细线拉力T三力作用，当偏角为α时，小球平衡，则重力与电场力的合力与细线的拉力等值反向，根据平衡条件可求出q的大小为q＝mgtgα/E。
（2）求φ，常规的解法是应用能量守恒或动能定理，但若把电场、重力场等效为合重力场，则等效合重力场的方向为OO’连线方向，如图1－2示，解题更为新颖、简洁。小球在偏角为φ时的A点由静止释放后，围绕着O’O连线在AB范围内振动，小球受细线的拉力和一个合重力，大小为 ，它的振动与课本中的单摆振动相类似，立即可得O’O是φ的平分线，如图1－2，所以φ＝2α。进一步推论：等效重力加速度g’＝ /m；若小球绕O做圆周运动等效最高点：在O’关于O的对称点上；若α小于5°可等效为单摆简谐振动，其周期为：T＝2π 。
【评注】
用等效法解本题的关键在于正确得出等效重力，然后再利用单摆的振动关系得出结论。其推论在实际中应用很广。
2．极端法
所谓极端法，就是依据题目所给的具体条件，假设某种极端的物理现象或过程存在并做科学分析，从而得出正确判断或导出一般结论的方法。这种方法对分析综合能力和数学应用能力要求较高，一旦应用得恰当，就能出奇制胜。
[例2]物体A在倾角为θ的斜面上运动，如图2示。若初速度为V ，它与斜面间的摩擦系数为μ，在相同的情况下，A上滑和下滑的加速度大小之比为（?摇?摇 ）。
解：本题常规解法：现对A进行受力分析，再用牛顿第二定律求出上滑、下滑的加速度表达式，最后求出比值，得出答案。这样做费时易错。若用极端假设法求解，则能迅速准确地排除错误选项，得出结果。其步骤是：（1）选参变量，做极端假设。取μ为参变量，令其为最小值，即μ＝0。（2）进行极端分析。在μ＝0的情况下，A上滑、下滑加速度应相等为:gsinθ,二者之比等于1。把此极端值μ＝0代入所给选项中，发现（A）、（B）、（C）均不合要求,（B）却满足要求，故应选（B）。
【评注】
用极端法解题最关键是准确、迅速地选出参变量。其一般原则是：1）被选参变量存在极值，否则不能选；2）当赋予该参变量某一特定值后，不改变题目所给的物理过程或状态，否则不能选。本题就不能选θ做为参变量，这将改变题目描述的运动形式。
3．逆思法
在解决问题的过程中为了解题简捷，或者从正面入手有一定难度，有意识地去改变思考问题的顺序，沿着正向（由前到后、由因到果）思维的相反（由后到前、由果到因）途径思考、解决问题，这种解题方法叫逆思法。
[例3]一颗子弹以700m/s的速度打穿同样的、并排放置的三块木板后速度减为零，如图3所示。问子弹在三块木板中运动的时间之比是多少？
解：此题正向思维按匀减速直线运动来解，比较繁琐。但根据运动的可逆性，倒过来从后到前，将子弹的运动看成是初速度为零的匀加速直线运动，问题就变得很简单。即初速度为零的匀加速直线运动通过连续相等位移的时间比，所以
【评注】
物理学中可逆性过程如：运动形式的可逆性、时间反演的可逆性、光路可逆性等往往正向思维解题较繁难，用逆
向思维则简单明了。
4．图像法
所谓图像法，就是利用图像本身的数学特征所反映的物理意义解决物理问题（根据物理图像判断物理过程、状态、物理量之间的函数关系和求某些物理量）和由物理量之间的函数关系或物理规律画出物理图像，并灵活应用图像来解决物理问题。
常用方法有观察分析法、比较判断法、分析计算法。利用图像法解题的优点在于可以直观地观察出物理过程的动态特征，使思路更加清晰，常能找到巧妙的解题途径。
[例4] 总质量为M的列车，沿水平直线轨道匀速前进，其末节车厢质量为m，中途脱节，司机发现时，机车已行驶L距离，于是除去牵引力。设运动的阻力与质量成正比，机车牵引力是恒定的，求当列车的两部分都停止时，它们之间的距离为多少？
解：本题解题方法很多，但用图像法解更加简单明了。如图4所示，脱节后m做匀减速直线运动，加速度为am＝kg；前车先做匀加速直线运动，加速度为：a ＝kmg/(M-m),后做匀减速直线运动，加速度为：a ＝k(M-m)g/(M-m)＝kg。由图像知：m从脱节到停止位移为△OVD的“面积”；而前车从脱节到停止的位移为四边形OVACO的“面积”。因△OVD和△EBC“面积”相等，所以两部分都停止的距离S为五边形OVABEO的“面积”。
【评注】
用图像法解本题，关键是弄清题给物理过程，画出对应的V－t图，掌握各物理量的对应关系——斜率表示加速度，面积表示位移，进而得出位移关系。
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
1．等效法
当研究的问题比较复杂，运算又很繁琐时，可以在保证研究对象的有关数据不变的前提下，用一个简单明了的问题来代替原来复杂隐晦的问题，这就是所谓的等效法。在中学物理中，诸如合力与分力、合运动与分运动、总电阻与各支路电阻以及平均值、有效值等概念都是根据等效的思想引入的。教学中若能将这种方法渗透到对物理过程的分析中去，不仅可以使问题的解决变得简单，而且对知识的灵活运用和知识向能力转化都会有很大的促进作用。
[例1]如图1－1示，一条长为L的细线，上端固定下端拴一质量为m的带电小球，将它置于一匀强电场中，电场强度大小为E，方向水平向右，已知当细线离开竖直位置偏离α时，小球处于平衡，求：（1）小球带何种电荷？求出小球所带电量。（2）如果使细线偏离竖直线由α增大到φ，然后将小球由静止释放，则φ应为多大时，才能使在细线到达竖直位置时小球的速度刚好为零？
解：（1）小球带正电。小球受重力mg、电场力qE以及细线拉力T三力作用，当偏角为α时，小球平衡，则重力与电场力的合力与细线的拉力等值反向，根据平衡条件可求出q的大小为q＝mgtgα/E。
（2）求φ，常规的解法是应用能量守恒或动能定理，但若把电场、重力场等效为合重力场，则等效合重力场的方向为OO’连线方向，如图1－2示，解题更为新颖、简洁。小球在偏角为φ时的A点由静止释放后，围绕着O’O连线在AB范围内振动，小球受细线的拉力和一个合重力，大小为 ，它的振动与课本中的单摆振动相类似，立即可得O’O是φ的平分线，如图1－2，所以φ＝2α。进一步推论：等效重力加速度g’＝ /m；若小球绕O做圆周运动等效最高点：在O’关于O的对称点上；若α小于5°可等效为单摆简谐振动，其周期为：T＝2π 。
【评注】
用等效法解本题的关键在于正确得出等效重力，然后再利用单摆的振动关系得出结论。其推论在实际中应用很广。
2．极端法
所谓极端法，就是依据题目所给的具体条件，假设某种极端的物理现象或过程存在并做科学分析，从而得出正确判断或导出一般结论的方法。这种方法对分析综合能力和数学应用能力要求较高，一旦应用得恰当，就能出奇制胜。
[例2]物体A在倾角为θ的斜面上运动，如图2示。若初速度为V ，它与斜面间的摩擦系数为μ，在相同的情况下，A上滑和下滑的加速度大小之比为（?摇?摇 ）。
解：本题常规解法：现对A进行受力分析，再用牛顿第二定律求出上滑、下滑的加速度表达式，最后求出比值，得出答案。这样做费时易错。若用极端假设法求解，则能迅速准确地排除错误选项，得出结果。其步骤是：（1）选参变量，做极端假设。取μ为参变量，令其为最小值，即μ＝0。（2）进行极端分析。在μ＝0的情况下，A上滑、下滑加速度应相等为:gsinθ,二者之比等于1。把此极端值μ＝0代入所给选项中，发现（A）、（B）、（C）均不合要求,（B）却满足要求，故应选（B）。
【评注】
用极端法解题最关键是准确、迅速地选出参变量。其一般原则是：1）被选参变量存在极值，否则不能选；2）当赋予该参变量某一特定值后，不改变题目所给的物理过程或状态，否则不能选。本题就不能选θ做为参变量，这将改变题目描述的运动形式。
3．逆思法
在解决问题的过程中为了解题简捷，或者从正面入手有一定难度，有意识地去改变思考问题的顺序，沿着正向（由前到后、由因到果）思维的相反（由后到前、由果到因）途径思考、解决问题，这种解题方法叫逆思法。
[例3]一颗子弹以700m/s的速度打穿同样的、并排放置的三块木板后速度减为零，如图3所示。问子弹在三块木板中运动的时间之比是多少？
解：此题正向思维按匀减速直线运动来解，比较繁琐。但根据运动的可逆性，倒过来从后到前，将子弹的运动看成是初速度为零的匀加速直线运动，问题就变得很简单。即初速度为零的匀加速直线运动通过连续相等位移的时间比，所以
【评注】
物理学中可逆性过程如：运动形式的可逆性、时间反演的可逆性、光路可逆性等往往正向思维解题较繁难，用逆
向思维则简单明了。
4．图像法
所谓图像法，就是利用图像本身的数学特征所反映的物理意义解决物理问题（根据物理图像判断物理过程、状态、物理量之间的函数关系和求某些物理量）和由物理量之间的函数关系或物理规律画出物理图像，并灵活应用图像来解决物理问题。
常用方法有观察分析法、比较判断法、分析计算法。利用图像法解题的优点在于可以直观地观察出物理过程的动态特征，使思路更加清晰，常能找到巧妙的解题途径。
[例4] 总质量为M的列车，沿水平直线轨道匀速前进，其末节车厢质量为m，中途脱节，司机发现时，机车已行驶L距离，于是除去牵引力。设运动的阻力与质量成正比，机车牵引力是恒定的，求当列车的两部分都停止时，它们之间的距离为多少？
解：本题解题方法很多，但用图像法解更加简单明了。如图4所示，脱节后m做匀减速直线运动，加速度为am＝kg；前车先做匀加速直线运动，加速度为：a ＝kmg/(M-m),后做匀减速直线运动，加速度为：a ＝k(M-m)g/(M-m)＝kg。由图像知：m从脱节到停止位移为△OVD的“面积”；而前车从脱节到停止的位移为四边形OVACO的“面积”。因△OVD和△EBC“面积”相等，所以两部分都停止的距离S为五边形OVABEO的“面积”。
【评注】
用图像法解本题，关键是弄清题给物理过程，画出对应的V－t图，掌握各物理量的对应关系——斜率表示加速度，面积表示位移，进而得出位移关系。
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”