高中物理常见问题的处理方法
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时间：2017-11-04
1.把研究对象、过程和条件视为理想模型
理想模型是在抓住主要因素，忽略次要因素的基础上建立起来的，它具体形象、生动、深刻地反映了事物的本质和主流这一重要属性，建立正确鲜明的物理模型是物理学研究的重要方法和有力手段之一。
在物理教学中，我们遇到的物理问题可以分为三大类。⑴对象模型。即把物理问题的研究对象模型化，如质点、点电荷、原子模型等，理想气体就属于对象模型。⑵过程模型。即把研究的物理现象的实际运动过程进行近似处理，排除其在实际运动过程中的一些次要因素的干扰，使之成为理想的典型过程。如匀速直线运动、匀速圆周运动、自由落体运动等。⑶条件模型。即排除物体所处外部条件的次要因素，突出主要方面。如接触面光滑、绝热等。
现在很多学生对于物理规律和物理公式背的很熟，但是真正碰到问题的时候，却无从下手，其主要一个原因是不会将一个实际问题抽象为一个正确的模型。在物理教学中，应该下功夫教给学生这种处理问题的思想和方法。
2.微元法
微元法是分析、解决物理问题中的常用方法，也是从部分到整体的思维方法。用该方法可以使一些复杂的物理过程用我们熟悉的物理规律迅速地加以解决，使所求的问题简单化。在使用微元法处理问题时，需将其分解为众多微小的“元过程”，而且每个“元过程”所遵循的规律是相同的，这样，我们只需分析这些“元过程”，然后再将“元过程”进行必要的数学方法或物理思想处理，进而使问题求解。使用此方法会加强我们对已知规律的再思考，从而引起巩固知识、加深认识和提高能力的作用。
微元法解题，体现了微分和积分的思想，考查学生学习的潜能和独创能力，有利于高校选拔人才。
例1：电量Q均匀分布在半径为R的圆环上（如下图所示），求在圆环轴线上距圆心O点为x处的P点的电场强度。
解析：带电圆环产生的电场不能看做点电荷产生的电场，故采用微元法，用点电荷形成的电场结合对称性求解：选电荷元它在P点产生的电场的场强的x分量为：
根据对称性
。
由此可见，此带电圆环在轴线P点产生的场强大小相当于带电圆环带电量集中在圆环的某一点时在轴线P点产生的场强大小，方向是沿轴线的方向。
3.等效代替法
等效代替法是科学研究中常用的思维方法之一，是物理学中处理问题的一个基本方法。等效代替法就是在保持某种效果（作用效果或运动效果）不变的前提下，用简单的、熟悉的、易于研究的物理模型或物理过程替代原来复杂的、陌生的物理模型或物理过程，使问题的研究和处理过程变得简单、方便。
等效法在物理解题中也有广泛的应用，主要有：物理模型的等效代替、物理过程的等效代替、作用效果的等效代替。
在应用等效法解题时，应知道两个事物的等效不是全方位的，只是局部的、特定的、某一方面的等效。因此在具体的问题中必须明确哪一方面等效，这样才能把握住等效的条件和范围。
例2：如右圖所示，一条长为L的细线，上端固定，下端拴一质量为m的带正电小球。将它置于一匀强电场中，电场强度大小为E，方向水平向右。已知当细线偏离竖直方向α（α≤45?）角时，小球处于平衡状态。若将细线偏角从α增大到θ，然后将小球由静止开始释放，则θ角应为多大才能使细线到达竖直位置时，小球的速度刚好为零？
解析：本题的原型是重力场中的单摆问题。现在小球不仅受重力的作用，同时还受电场力的作用，若将这两个力合成为一个力——等效重力，容易判断出小球的平衡位置O点，如图所示，小球若从A′点释放后，在A与A′之间的来回振动就是在等效重力场中的等幅振动。由单摆的知识可知：小球通过平衡位置O时速度最大，而在位置A与A′时速度为零。由单摆振动的对称性可知θ=2α。
由此可知，等效法是在效果相同的条件下，将复杂的状态或运动过程合理地转化成简单的状态或过程的一种思维方法。
4.近似处理法
近似法是在观察物理现象、进行物理实验、建立物理模型、推导物理规律和求解物理问题时，为了分析认识所研究问题的本质属性，往往突出实际问题的主要方面，忽略某些次要因素，进行近似处理。在求解物理问题时，采用近似处理的手段简化求解过程的方法叫近似法。近似法是研究物理问题的基本思想方法之一，具有广泛的应用。
例3：某水池的实际深度为h，垂直于水面往下看，水池底的视深为多少？（设水的折射率为n）
解析：如图所示，设S为水池底的点光源，在由S点发出的光线中选取一条垂直于面MN的光线，由O点垂（转下页）（接上页）直射出，由于观察者在S正方，所以另一条光线与光线SO成极小的角度从点S射向水面点A，由点A远离法线折射到空气中，因入射角极小，故折射角也很小，进入人眼的两条折射光线的反向延长线交于点S′，该点即为我们看到水池底光源S的像，像点S′到水面的距离，即为视深。
由几何关系有所以，
因为r、i均很小，则有，所以又因
即视深
从上例中可以看出，一个量是否可以被忽略不计，不是看它的绝对数值，而是看它和其它量相比是否小到可以被忽略不计。
高中物理学习中涉及大量的图像问题，运用图像解题是一种重要的解题方法，在运用图像解题的过程中，若能分析有关图像所表达的物理意义，抓住图像的斜率、截距、交点、面积、临界点等几个要点，常常就可以方便、简明、快捷地解题。
除了以上几种方法外，还有分析综合法、临界分析法、反证法等，也是在高中物理中常用的处理问题的方法，所以为了能够让学生更有效的分析和解决问题，在物理教学过程中，应注重培养学生应用物理思想处理问题的能力。
参考文献
[1]高中物理学习中遇到的问题及解决方法；《教育》，2016（7）：00305-00305.
[2]高中物理学习的困惑及解决办法；《读写算：教育教学研究》，2015（46）.
理想模型是在抓住主要因素，忽略次要因素的基础上建立起来的，它具体形象、生动、深刻地反映了事物的本质和主流这一重要属性，建立正确鲜明的物理模型是物理学研究的重要方法和有力手段之一。
在物理教学中，我们遇到的物理问题可以分为三大类。⑴对象模型。即把物理问题的研究对象模型化，如质点、点电荷、原子模型等，理想气体就属于对象模型。⑵过程模型。即把研究的物理现象的实际运动过程进行近似处理，排除其在实际运动过程中的一些次要因素的干扰，使之成为理想的典型过程。如匀速直线运动、匀速圆周运动、自由落体运动等。⑶条件模型。即排除物体所处外部条件的次要因素，突出主要方面。如接触面光滑、绝热等。
现在很多学生对于物理规律和物理公式背的很熟，但是真正碰到问题的时候，却无从下手，其主要一个原因是不会将一个实际问题抽象为一个正确的模型。在物理教学中，应该下功夫教给学生这种处理问题的思想和方法。
2.微元法
微元法是分析、解决物理问题中的常用方法，也是从部分到整体的思维方法。用该方法可以使一些复杂的物理过程用我们熟悉的物理规律迅速地加以解决，使所求的问题简单化。在使用微元法处理问题时，需将其分解为众多微小的“元过程”，而且每个“元过程”所遵循的规律是相同的，这样，我们只需分析这些“元过程”，然后再将“元过程”进行必要的数学方法或物理思想处理，进而使问题求解。使用此方法会加强我们对已知规律的再思考，从而引起巩固知识、加深认识和提高能力的作用。
微元法解题，体现了微分和积分的思想，考查学生学习的潜能和独创能力，有利于高校选拔人才。
例1：电量Q均匀分布在半径为R的圆环上（如下图所示），求在圆环轴线上距圆心O点为x处的P点的电场强度。
解析：带电圆环产生的电场不能看做点电荷产生的电场，故采用微元法，用点电荷形成的电场结合对称性求解：选电荷元它在P点产生的电场的场强的x分量为：
根据对称性
。
由此可见，此带电圆环在轴线P点产生的场强大小相当于带电圆环带电量集中在圆环的某一点时在轴线P点产生的场强大小，方向是沿轴线的方向。
3.等效代替法
等效代替法是科学研究中常用的思维方法之一，是物理学中处理问题的一个基本方法。等效代替法就是在保持某种效果（作用效果或运动效果）不变的前提下，用简单的、熟悉的、易于研究的物理模型或物理过程替代原来复杂的、陌生的物理模型或物理过程，使问题的研究和处理过程变得简单、方便。
等效法在物理解题中也有广泛的应用，主要有：物理模型的等效代替、物理过程的等效代替、作用效果的等效代替。
在应用等效法解题时，应知道两个事物的等效不是全方位的，只是局部的、特定的、某一方面的等效。因此在具体的问题中必须明确哪一方面等效，这样才能把握住等效的条件和范围。
例2：如右圖所示，一条长为L的细线，上端固定，下端拴一质量为m的带正电小球。将它置于一匀强电场中，电场强度大小为E，方向水平向右。已知当细线偏离竖直方向α（α≤45?）角时，小球处于平衡状态。若将细线偏角从α增大到θ，然后将小球由静止开始释放，则θ角应为多大才能使细线到达竖直位置时，小球的速度刚好为零？
解析：本题的原型是重力场中的单摆问题。现在小球不仅受重力的作用，同时还受电场力的作用，若将这两个力合成为一个力——等效重力，容易判断出小球的平衡位置O点，如图所示，小球若从A′点释放后，在A与A′之间的来回振动就是在等效重力场中的等幅振动。由单摆的知识可知：小球通过平衡位置O时速度最大，而在位置A与A′时速度为零。由单摆振动的对称性可知θ=2α。
由此可知，等效法是在效果相同的条件下，将复杂的状态或运动过程合理地转化成简单的状态或过程的一种思维方法。
4.近似处理法
近似法是在观察物理现象、进行物理实验、建立物理模型、推导物理规律和求解物理问题时，为了分析认识所研究问题的本质属性，往往突出实际问题的主要方面，忽略某些次要因素，进行近似处理。在求解物理问题时，采用近似处理的手段简化求解过程的方法叫近似法。近似法是研究物理问题的基本思想方法之一，具有广泛的应用。
例3：某水池的实际深度为h，垂直于水面往下看，水池底的视深为多少？（设水的折射率为n）
解析：如图所示，设S为水池底的点光源，在由S点发出的光线中选取一条垂直于面MN的光线，由O点垂（转下页）（接上页）直射出，由于观察者在S正方，所以另一条光线与光线SO成极小的角度从点S射向水面点A，由点A远离法线折射到空气中，因入射角极小，故折射角也很小，进入人眼的两条折射光线的反向延长线交于点S′，该点即为我们看到水池底光源S的像，像点S′到水面的距离，即为视深。
由几何关系有所以，
因为r、i均很小，则有，所以又因
即视深
从上例中可以看出，一个量是否可以被忽略不计，不是看它的绝对数值，而是看它和其它量相比是否小到可以被忽略不计。
高中物理学习中涉及大量的图像问题，运用图像解题是一种重要的解题方法，在运用图像解题的过程中，若能分析有关图像所表达的物理意义，抓住图像的斜率、截距、交点、面积、临界点等几个要点，常常就可以方便、简明、快捷地解题。
除了以上几种方法外，还有分析综合法、临界分析法、反证法等，也是在高中物理中常用的处理问题的方法，所以为了能够让学生更有效的分析和解决问题，在物理教学过程中，应注重培养学生应用物理思想处理问题的能力。
参考文献
[1]高中物理学习中遇到的问题及解决方法；《教育》，2016（7）：00305-00305.
[2]高中物理学习的困惑及解决办法；《读写算：教育教学研究》，2015（46）.
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