蔣嘉鑫
摘要:極限思維是研究數(shù)學微積分的思維方式,在物理問題的解決中,也有重要的作用和價值。本文分析了極限思維的概念、特點,并從幾個方面分析了極限思維在高中物理學習中的應用與學習方向。
關鍵詞:極限思維;高中物理學習;應用
在物理解題中,會應用到多種方法,極限思維屬于數(shù)學領域的一種研究方法,對于某些大題,采用極限思想來解決,往往能取得意想不到的效果。在高中物理學習中,我們要靈活掌握極限思維,學會利用該種方式將復雜的物理難題簡單化。
一、極限思維的概念和特點
極限思維即采用極限概念來分析問題、解決問題的一種方式,是數(shù)學微積分的一種思想和方法,在某個自變量無限增大、無限減小或者與某個常數(shù)無限接近時,函數(shù)值便與某個常數(shù)會無限接近。極限思維不僅能幫助我們解決數(shù)學問題,也是物理解題中常用的思維方式,應用在物理難題中,我們先要明確物體的運動狀態(tài),再對具體的變化過程進行分析,在其中選擇變化物理量作為研究對象,根據(jù)物理過程變化趨勢來推導,分析問題中包含的各類隱蔽問題,讓問題變得明朗,幫助我們找出問題的解決思路,降低解題難度、提高解題速率,將變量極限化,找到突破口,從而得出正確結論。
在物理學科中,極限思維有著廣泛的而應用,萬有引力定律的推出就是應用了極限思維。在物理學習中,我們要重視這種思維的應用,打好學習基礎,掌握極限思維的應用方法和注意事項,幫助我們更好的解決物理難題。
二、極限思維在高中物理學習中的應用分析
1.借助極限思維,找到問題突破點
物理題目的類型十分復雜,常常涉及多種多樣的題型,有的題目條件信息多、數(shù)據(jù)復雜,解答時毫無頭緒,對于這類問題,我們可以嘗試更換一種思路,用極限思維來解決,假設出變量,尋找出極限點,通過這種方式,可以順利幫助我們找到難題的突破點,明確解題思路和解題目標,剔除題干中的干擾信息,提高解題的質(zhì)量和效率。
例1:串聯(lián)電路中,電源A、B兩端,有兩個電阻,分別是R1、R2,前者為可變電阻,電路總電阻是R3,在可變電阻增大之后,哪一種說法是正確的:
A.A、B兩點中的電壓會變小 B.經(jīng)過電阻R1電流會變小
C.A、B之間電壓增大 D.經(jīng)過R1電流逐漸增大
這個題目考查的是我們對于串聯(lián)電路性質(zhì)的了解情況,如果采用常規(guī)的解題方式,需要應用歐姆定律來計算,再分別與四個選項進行對比,詳細計算下來,可能要花費10分鐘左右的時間,如果是在高考中,就浪費了寶貴時間。對于這類題目,我們就可以嘗試采用極限思維來解決,將R1看做一個無窮大的值,此時,RAB也是最大的,電路電壓存在一個最大值,在R1無窮大的情況下,流動電流的值應該是0,再看看四個選項,明顯A和D是錯誤的。
2.利用極限思維,簡化物理難題
極限思維最廣泛的應用就是幫助我們找到簡化難題,以這類常見的題目為例:
例2:選擇題:自動扶梯在商場中的應用十分廣泛,在自動扶梯運行的過程中,如果人不動,那么從1樓到2樓,花費的時間是t1,如果扶梯靜止,人往上走,從1樓到2樓花費的時間是t2,如果在扶梯自動運行時,人同時往上走,共耗費多少時間?
在解決這一題目時,只要得出電梯速度、人往上走的速度,相加起來,就是同時往上走的速度,在本題目中,時間是采用字母的形式進行表示,對于這類問題,我們就可以采用極限思維來解答,假設t1、t2趨于無窮。如果t2趨于無窮,就可以理解為“電梯動、人不動”,在t2趨于無窮的情況下,會趨向于t1,此時,只要在答案中選擇趨于t1的答案即可,不需要進行復雜的計算就能得到結果。
很多同學在遇到類似問題時,習慣按部就班的來計算,殊不知,計算不僅花費大量時間,效率也不高,這一問題是選擇題,我們的目的是選擇出其中的正確答案,應用極限思維來分析,就讓復雜的問題變得簡單化。
3.通過極限思維,改變思考方法
為了提高高中物理的解題質(zhì)量,我們要通過長期堅持不懈的努力和鍛煉改變傳統(tǒng)的思考方式,樹立正確的思想和觀念,有時候,物理學不好,解題質(zhì)量不高,并不是因為我們花費的時間不夠,而是在于方法上的問題,學習任何一個科目,方法都是最重要的,掌握了正確的方法,往往能給我們的學習活動添磚加瓦。在平時的練習中,我非常重視極限思維的應用,經(jīng)過堅持后,我發(fā)現(xiàn),在遇到物理難題后,自己不再膽怯,能夠嘗試通過多個渠道來思考,一種方法行不通,就更換另外一種方法,效果非常理想,我想,這也是極限思維對我們物理學習的一個幫助。
例3:某個物體,質(zhì)量m是25kg,在一個水平作用力F的作用下,物體圍繞半徑R為20m的圓形跑道,運動一圈,μ為0.6,求摩擦力對物體做功是多少。
開始接觸這類題目時,我們會下意識的用物體做功方面的知識來解決,即,這個公式只適合應用在恒力做功中,本題中則是變力做功,并不適合,對于本題,可以應用極限思維來解決:把物體運動路徑看做很小的間隔,每個間隔可以近似看做一段直線,求出每一段摩擦力的功,再計算代數(shù)和就是摩擦力總功。
三、結語
在高中物理解題中,合理應用極限思維,能夠簡化解題質(zhì)量,提高解題效率,開拓自己的學習思路,在平時的學習中,我們要重視極限思維的學習和應用,掌握多元化的解題方法。
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