◇ 广东 陈允怡

近几年全国高考理科综合(物理)卷非常注重将情境与知识相联系的考查,为突破思维障碍,在解决此类问题时,要注意以下两个方面.

1 转换物理过程，提升思维深刻性

过程转换就是利用某些物理过程在时间或空间基本规律和特点的不变性，通过过程的取代或反演来实现问题解决的一种解题模式.高考物理试题在描述问题情境时，有时不完整，需要用物理观念思考问题，将物理过程进行转换，提升思维深刻性．

图1

A.Q点的电势比P点高

B. 油滴在Q点的动能比它在P点的大

C. 油滴在Q点的电势能比它在P点的大

D. 油滴在Q点的加速度大小比它在P点的小

分析本题涉及的知识点有带电粒子在复合场中的运动、曲线运动中物体受力特点、带电粒子电场力做功与电势能的关系、电势能变化与电势变化的关系．

由于试题只给出了部分情境,电场方向以及油滴的运动方向均不清楚,通过情境的模糊给学生设置思维障碍．所以,正确解答本题的关键是运用曲线运动物体的受力特点和带电物体在电场中的一些性质,把情境补充完整．

1)匀强电场中的电场力和重力都是恒力,所以,合外力为恒力;

2)根据力是改变物体运动状态的原因,曲线运动中物体受力方向指向轨迹的凹面方向,确定该油滴的受力方向竖直向上;

3)重力方向竖直向下,结合2)可推知电场力方向竖直向上,由于油滴带负电,因此,电场方向竖直向下．情境补充如图2所示．

图2

有了如图2所示的完整情境,结合电场的性质及重力的特点,问题就一目了然了．顺着电场线方向,电势逐渐降低,所以Q点的电势比P点的高;油滴从P点到Q点,电场力和合力均做正功,所以,电势能减少,动能增加.

图3

A. 2mgRB. 4mgRC. 5mgRD. 6mgR

分析本题涉及的知识点有动能定理、功能原理、运动的合成(包含竖直上抛和水平方向的匀变速直线运动)．小球过c点后的运动情境是模糊的、不清楚的．轨道最高点与轨迹最高点容易成为学生的思维陷阱，而确定轨迹最高点对学生的思维造成不小的障碍．为了让学生突破这个思维陷阱和障碍,需要结合学过的物理知识进行分析并补充完整这个情境,在完整情境下确定最高点、找到最高点与a点的水平距离．所以,把该情境中的一段经历转化为一个物理探究过程,补充这段过程的情境成了解决本题的关键．调用已学过的物理知识,从小球过c点开始研究:

3)把小球过c后的情境补充完整如图4．有了这个情境图,小球轨迹在最高点时,与a点的水平距离一目了然，为5R．小球从a点运动到轨迹最高点的过程中,除重力以外仅受水平拉力F=mg的作用,根据功能原理除重力以外的外力对物体所做的功,等于物体机械能的增量,即ΔE=F·5R=5mgR.

图4

2 转换图象情境，提升思维品质

物理图象作为一种特殊且形象的数学语言和工具，其优点在于恰当地表示了用语言难以说明的内涵.因此，图象法具有解析法不具备的特殊优势，在解题中借助图象的直观性往往可以提供效果甚佳的简便解法.将情境进行图象转换，有助于提升思维的灵活性和逻辑性．

A. 速度较小的球下降相同距离所用的时间较多

B. 速度较小的球在下降相同距离时在竖直方向上的速度较大

C. 速度较大的球通过同一水平距离所用的时间较少

D. 速度较大的球在相同时间间隔内下降的距离较大

分析本题是一个真实情境下的真实问题,考查的知识点是平抛运动,情境也不复杂,但情境没有用形象、直观的图象呈现,而是用文字描述出来,文字无法把要研究的物理量之间的关系显现出来,这给解决和分析问题造成了思维障碍．

结合生活实际,将题干中的文字描述转化成如图5、6所示的图示情境可知,小速度射出的乒乓球落网原因有两种可能:1)下落相同距离,即下落相同时间内,速度小的乒乓球通过的水平距离短;2)通过相同水平距离的乒乓球,速度大的下落距离短,也即下落的时间短．通过这个文图的转化,采用控制变量的方法,很容易就把要研究的物理量关系弄清楚了．

图5 图6

A.1 h B. 4 h C. 8 h D. 16 h

分析本题以地球同步卫星间通信为素材,考查卫星运行规律、开普勒第三定律的应用．由于整个情境是通过文字来描述的,对于地球自转周期变小会引起什么物理量变化,隐藏很深,既不能直观表现出来,也没法看出依据什么推导出来,对学生来说,这个思维障碍特别大．此时,需要将文字转化为图象情境来帮助理解和寻求相关的信息,做出最小周期时的卫星空间关系图,是正确解答本题的关键．

图7 图8

解题过程就是将文字表述转化成自己熟悉的情境(图象),再通过规范的方式(函数)表达出来．解题的关键是运用几何图形、函数图象对具体物理问题进行分析与表达,即应用数学知识解决物理问题．这个过程涉及几何、三角、代数、解析几何等数学工具．在高考备考中,我们要加强对“文字、函数、图象”相互转换思想的重视并加强相应练习．