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转换思维角度速解高考试题

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王金聚田仲旺

[摘? ?要]科学思维是高中物理学科核心素养之一，每年高考也都强调考查学生的思维能力。文章以高考试题为例，探讨近年高考物理试题的解答，以提升学生的得分能力。

[关键词]思维角度;高考试题;转换

[中图分类号]? ? G633.7? ? ? ? [文献标识码]? ? A? ? ? ? [文章编号]? ? 1674-6058（2021）11-0042-03

高考命题强调对思维能力的考查。答题时，要求学生能够灵活运用相关物理知识规律进行分析判断，迁移转换，推理演算，从而获得结论。为了帮助学生有效解答高考题，提升学生的得分能力，本文结合近年高考物理题从以下几个方面进行分析探讨。

一、从公式法向图像法转换

解题时，首先想到的，往往是该套用某个公式。实际上，一些题目用图像法解答可能会更简便。因为图像能更直观地反映物理量之间的相互关系，能把复杂的物理过程用简捷的图像表达出来。图像中的面积、斜率、截距、交点坐标等往往具有特定的物理含义，更有利于我们对问题进行分析和思考。

[例1]（2021.1浙江省选考卷）如图1所示，同学们坐在相同的轮胎上，从倾角相同的平直雪道先后由同高度静止滑下，各轮胎与雪道间的动摩擦因数均相同，不计空气阻力。雪道上的同学们（）。

A.沿雪道做匀速直线运动

B.下滑过程中机械能均守恒

C.前后间的距离随时间不断增大

D.所受重力沿雪道向下的分力相同

如果我们考虑滑雪者的[v-t]图像，如图2所示，图中阴影部分的面积表示两者之间的距离。显然，这一间距是随时间均匀增加的，就不需要列式论证了，会节省不少时间，并且也更不容易出错。

二、从正向思维向逆向思维转换

逆向思维，简单地讲，就是“倒过来想一想”。把惯常的思路反过来，反其道而行之，看看能不能找到更好的解决问题的方法。就像法拉第由“电生磁”想到“磁生电”一样，逆向思维既可以是将自然的物理过程颠倒过来，也可以是将题目的“已知”和“求证”颠倒过来。比如汽车的刹车过程，做的是匀减速运动，我们将该过程反过来看，显然就变成了匀加速运动，就可以利用匀加速运动的规律来分析解决问题。一般来说，在正向思维行不通、无路可走的情况下，我们可考虑逆向思维。实际上，有些问题，正向思维虽然行得通，但用逆向思维可能会使解题变得更简单。

三、从曲线运动向直线运动转换

“化曲为直”，是分析和解决曲线运动问题惯常使用的一种方法。譬如我们所熟悉的平抛运动，通常就是把它沿两个方向分解——水平方向的匀速运动和竖直方向的自由落体运动。分运动的情况搞清了，那合运动的情况自然也就水落石出了。

四、在隔离法与整体法之间转换

数个相互关联的个体可以看成一个整体，即便是同一个物体，有时也可以看作是由若干个局部组合而成的。若各物体或各部分的运动情况相同，则既可以分析局部，也可以分析整体，当然还可以把分析整体与分析局部相结合。这类问题的解答方法灵活多变，没有固定的模式，应视问题而定。不过考虑整体，纵览全局，往往更易看透问题的本质，方程也更容易列出，且写出来的式子也通常更简单，更利于求解问题。

计算弹簧的伸长量时，若单独隔离A球分析受力，则计算会很麻烦。为此，我们可考虑三小球构成的整体，则小球间的库仑力成了内力，可不予考虑。

五、从三维立体向二维平面转化

相对二维平面内的问题而言，三维空间问题就显得更复杂、更难理解了。这需要我们具有丰富的空间想象力。举个例子，如图6所示，是一个立方体，假如边长已知，若有一只螞蚁要从图中的a点爬行到b点，最近的路程为多少？这就是一空间的问题，蚂蚁的路径要经过两个相互垂直的平面，我们只需把其中的一个平面旋转[90°]，与另一个平面共面，即把两正方形拼成一长方形，求出其对角线的长度即可。这表明，化空间为平面，降高维为低维，是解决此类问题的基本思路。譬如物体受到多个力，但这些力却不在同一个平面内时，通常的做法，是把它们朝两个相互垂直的平面内分解，然后分别考虑在每一个平面内的受力情况和运动情况。

解析：正立方体是三维的空间，[a]点和电荷[-q]在其上表面的里侧，而[b]点和电荷[q]则在其下表面的外侧。既不在同一水平面内，也不在同一竖直面内，这对我们对选项的判断造成了障碍。为此，可试着把它转换为二维的问题。如图7所示，连接[a]、[-q]和[b]、[q]，构成一倾斜的长方形，在垂直于该长方形的方向看，就是如图8所示的平面图了。电场线从[q]出发，终止于[-q]，沿着电场线方向电势越来越低，所以[b]点的电势高于[a]点。电场线的疏密代表场强的大小，所以a点和b点的电场强度大小相等。电场强度的方向沿电场线的切线，所以a、b点的电场强度方向相同。将负电荷从a点移到b点，电场力做正功，电势能是减少的，所以正确选项为B、C。

六、从公式法向几何作图法转换

“应用数学的能力”是物理考试注重考查的能力之一，比如勾股定理、正弦定理、余弦定理、三角函数公式、等比数列、等差数列、相似三角形的规律等，就是分析、解决物理问题常用的数学规律。“必要时能运用几何图形、函数图像进行分析和表达”则更强调了对运用图像和作图来解题的要求。确实，有些问题在穷尽常规手段仍束手无策时，我们试着去画一些几何图形，可能会使问题迎刃而解。

[例6]（2017年全国理综I卷第21题）如图9，柔软轻绳ON的一端O固定，其中间某点M拴一重物，用手拉住绳的另一端N，初始时，OM竖直且MN被拉直，OM与MN之间的夹角[αα>π2]。现将重物向右上方缓慢拉起，并保持夹角α不变，在OM由竖直被拉到水平的过程中（）。

A. MN上的张力逐渐增大

B. MN上的张力先增大后减小

C. OM上的张力逐渐增大

D. OM上的张力先增大后减小

当然，本题还有多种解法，但都较麻烦。

题目的解法往往有多种，虽说“条条大路通罗马”，但有的是宽阔平坦的大路，有的则是崎岖不平的小道。在日常教学活动中，教师要重视“一题多解、一题多变、一题多问”的教学，有意识地培养学生思维的灵活性。将转化思想灵活运用于解题，不仅可以打破学生的思维定式，培养学生的创新思维能力，还可以增强学生对物理学习的兴趣，进而提高他们灵活分析问题和解决问题的能力。

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天利全国高考命题研究中心.五年高考真题汇编详解·物理[M].拉萨西藏人民出版社，2020.

（责任编辑易志毅）

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