杨灿辉
阿坝职业学院623200
摘 要:掌握一定的解题技巧,对于学好物理这门课程是及其重要的。不少学生在解答物理习题时,常常感到束手无策,这除了由于他们没有真正掌握好有关的物理基础知识以外,不懂得灵活运用解题技巧也是一个重要原因。当然,解题技巧必须在掌握好物理概念、原理、定理等基础知识的基础上才能发挥作用,并且要做到解题技巧的灵活运用还必须经过反复的解题实践与训练,这就是“熟能生巧”的道理。一旦掌握了一定的解题技巧,又可以反过来促进和加深对有关基础知识的理解。
关键词:解答 物理习题 技巧
引 言
解答物理习题也和做其它工作一样,需要有一定的方法和技巧,才能达到预期的效果。掌握一定的解题技巧可以使我们少走弯路,提高学习效率,增强我们解决疑难问题的本领。当然,解题技巧的掌握也必须经过反复的解题实践,并在实践中不断提高。不可指望有这样的一种灵丹妙药,使人既能迅速掌握各种解题技巧而又不必下苦功夫。然而,在解题实践的过程中,接受必要的指导和采用科学的学习方法却是很有成效的。下面我们就来谈一谈解答物理习题的常用方法与一般技巧。
一、善于审题
审准题意是解答好物理习题的基础。题意审错了,哪怕计算得再准确也毫无用处,到头来只能是前功尽弃,怎样才能审准题意呢?拿到一道习题首先要认真地通读全题,对于较复杂的习题还要多读几遍,使头脑中逐步地建立起有关的物理图象。为了帮助思考,可以一边解题,一边在草稿纸上勾画草图,并以简单的符号标出或表明题目中给定的已知条件。把所有的已知条件和待求的量都标明以后就可以进行分析了。在分析求解时要善于抓住关键,并且要注意:既不能遗漏任何一个有用的已知条件,但也不要被某些多余的“条件”所迷惑。
二、解题法与综合法的灵活运用
解题法是寻求解题途径的较好方法,对于那些较复杂的计算题、证明题和综合题等尤其适用。在这些类型的习题中,已知条件一般比较多,有的已知条件还隐含在另一些已知条件之中,缺乏经验的同学往往感到无从下手。这时,如果能采用解析法来分析求解,常常可以收到比较好的效果。解析法的推理过程就是从问题的结论向着已知条件的逆推过程。而综合法的推理过程正好与解析法相反,是从已知条件开始,按正常的顺序逐步推出结论来。由于解析法较利于启发思维,并且是从结论出发的,目的较明确,因而常用它来开拓思路,寻求解题途径。综合法则由于它的论述过程较符合于一般的逻辑思维过程,较易于把因果关系简单、明了地表达出来,因而在叙述解题过程时常用综合法。
三、数学知识的综合运用
数学是自然科学之母,而物理学正是这个“母亲”的宠儿。许多物理问题最终都可归结为数学问题,而许多数学课题也正是为了适应物理学的需要才提出来的。正由于物理学与数学之间的关系如此密切,以至于我们如果没有掌握足够的数学知识,则在解答物理习题的过程中就会寸步难行。数学知识在解答物理习题中的应用是多方面的,下面我们就分别来谈一谈这些应用。
1.方程个数与未知数个数的关系
我们在列方程解答物理习题时,要善于判断所列方程或方程组的“充分性”与“必要性”。所谓“充分性”,就是说依靠所列出的这些方程就足以求出所需要求的量,所谓“必要性”,则是指所列的方程对于解题来说是必须的,这包括两方面:一方面要求在解题时这些方程都是用得着;另一方面要求这些方程是相互独立的,即其中的任一个方程都不能由其余的方程导出。一般来说方程的个数要与未知数的个数相等,才能解出。不过,有时为了便于思考,可以把一些不必求出的未知量也作为已知量来布列方程。
这样未知量的个数就可能多于方程的个数,在这种情况下,一般是不能把所有的未知量都求出来的,但只要未知量设得合理,还是能把那些不必求出的未知数消去而得出结果。这也是一种很有用的解题方法。
2.列方程与解方程的技巧在解答物理习题时,我们常常需要列各种各样的方程或方程组,因此熟练地掌握有关列方程与解方程的技巧对于解答好物理习题来说是很有必要的。详细地介绍有关列方程与解方程的技巧问题需要较多的篇幅,并且这主要是属于数学课程的范围,在这里我们只简单地介绍列方程和解方程的一些技巧。在列方程时,除了可以利用物理定律、公式等作为依据以外,还可以借助于各种数学公式、定理。这就要求我们善于把物理问题转换为数学问题,即善于寻找各物理量之间的数量关系,并以数学式子来表达它们。当然,在做这种转换时还必须注意到物理问题本身的特点,避免将物理问题作为纯数学问题来处理,以导致不合理的结果。在列方程时,如何设置未知数也是一个重要的问题。未知数设置得好,就会给列方程和解方程提供方便;未知数设置得不合理,不但列方程时有困难,就是列出了方程有时也无法求解。
3.微积分在解题中的应用
微积分是解答物理习题的得力工具,在数学课程中,虽然只学了微积分的一些初步知识,但已经可以在解答物理习题中派上很大的用场了。利用微积分来处理物理问题,不但可使求解过程简单明了,而且它常常还可以解决仅用初等数学方法所不能解决的问题。需要指出的是:在用微积分法进行分析时,常需要对某些量作“近似”处理。例如当△θ角很小,并且是以弧度为单位时,sin△θ可用△θ来代替,而(△θ)2等高阶无穷小量与△θ相比常被舍去。对于微积分来说,以上的“近似处理实际上是精确的。下面我们就先谈一谈微分学在解题中的应用。在物理学中可用微分学处理的问题一般有:极值问题,速度、加速度问题,感应电动势问题等。这些问题若用微分式来表达,即为 v(t)=ds/dt a(t)=dv/dt
ε=dФ/dt=LdI/dt
等等。原则上,凡是由两个物理量的比值的极限来决定的物理量均可以用微分法求出。在求极值问题时,一般是先求出某物理量的函数表达式,然后通过求导数为零的点来找出函数的静止点,再检验函数在静止点附近的变化趋势ε从而确定该静止点是否极值点,最后求出极值。具体地说就是:
设某物理量的函数表达式是y=f(x)。
令y′=f′(x)=0 , 解此方程求得静止点x= x0 (可能不只一点,这里仅以一点为例)。再检验在x0点附近f′(x)的值的变化情况:当x在x0点附近从小于x0变到大于x0时,若f′(x)的值由正变负,则y在x0点有极大值f(x0);若f′(x)的值由负变正,则y在x0点有极小值;在其余的情况下y在x0点没有极值。
四.结束语
总之,在学习物理的过程中,解答一定数量的物理习题很有必要,它有助于学生对物理概念、原理、定律等基本知识的理解和巩固,有助于扩大学生的知识范围,有助于培养学生解决实际问题的能力。解答物理习题的过程,也是创造性的学习过程。通过解答一些富于启发性的习题,能提高学生学习物理的兴趣,培养学生克服困难的意志。
参考文献:
1、崔献英.物理化学实验[M] .合肥:中国科技大学出版社,2009年.
2、查有梁等.《物理教学论》[M].南宁:广西教育出版社,2006年.
3、阎金铎、田世昆.《物理教学概论》[M].北京:高等教育出版社,2001年.
杨灿辉,1964年9月,男、羌族、阿坝州汶川县人,副教授,大学本科,研究方向:大学物理教学,单位:阿坝职业学院,阿坝州茂县,邮编:623200