周磊
江苏省淮安中学
摘要：微元思想是物理学研究的重要科学和思想方法，需要分解成许多微小的“元过程”。每个“元过程”所遵循的规则是相同的，因此我们只需要分析这些“元过程”。然后通过必要的数学方法或物理思想来处理“元过程”来解决问题。熟练掌握微量元素可以提高学生发现，分析和解决问题的能力。
关键词：微元思想；高中物理；微元法
“微元方法”是使用分段近似，近似替换和求和的三个步骤。变换变得恒定，变换是直的，因此变量，难以确定的量是常数或容易确定的量，并且实现了理解整体和解决问题的目的。教科书中精心策划了“微元法”的布局，贯穿了高中物理学习的起点和终点。
一、微元方法在中学物理教学中的应用
（一）建立概念
利用微元方法建立概念的实例很多。例如即时速的概念，利用v—t图线计算匀变速直线运动的位移，研究匀速圆周运动的加速度，研究重力做功、电场力做功的特点，单个运动电荷受到的洛仑兹力等等。无论在甲种本还是试用本中都渗透了不少微元分析的思想。现行教学中，为了帮助学生建立概念。
（二）理解规律
现行教材中有些内容由微元分析入手，使物理规律的理解变得简单。例如透镜的会聚或发散作用。选取透镜上的微元，抽象出其本质特征：相当于一块棱镜（这里化曲为直）。但是无论微元选得多小，不能抹杀其上大下小或上小下大的特征。从一束光线的偏折，再推广开去，直到作出近轴平行入射光线透镜折射后的规律。类似的，如面镜对平行近轴光线的作用，漫反射现象、光的本影和半影的产生原因和规律都可运用微元分割，既便于理解规律，也有利于形成曲与直，变与不变的辩证认识。类似的微元分割也为某些模型的等效提供了方法基础。（三）解决现实问题
在生活中有些物理问题一时找不到解题的思路。在原来基础上，设想一个偏离原状态的元过程。然后对这个新的状态进行分析，常令人有柳暗花明的感觉。这种微元方法的应用也常常为微扰方法，即通过微小扰动，对新状态加以研究，常常成为极有用的切题钥匙。一般问题在思路难以确定时应用之则往往有助于理清物理过程，事半功倍。
二、高中物理教学中微元思想模式的构建
（一）微元思想的模式构建
1.记忆微元思想
它是指在学习微元思想之后，学生能够根据所学习的经历，回忆起所学习的知识，并能够熟练的掌握和运用微元思想。例如，在学习匀变速直线运动的位移后，学生在遇到加速度不断变化，学生就可以使用微元思想解决问题。在物体运动的过程中，整个运动过程分成无数个小段，所选取的段数无限多，则每一个小的线段则可以很精确的代表物体的运动位移。这也是让学生回想跟微元思想有关得知识。
2.领会微元思想
学生在记忆一定的微元基础知识之后，能够理解微元思想，并能够在物理问题的解决过程中掌握基本步骤，也就是选元、模型化以及求和三个步骤，学生在结合所学习的物理知识进行分析和讨论，将各个无限小的的过程累加起来，则可以迅速简洁的得出结果。例如在变加速的问题中，对加速度的定义为a=Δv/Δt，该公式反映的是指点在Δt内运动速度平均变化快慢的过程。可以先选取微元的方法将质点运动的时间无限细分，这样Δt小到无限靠近零的时候，则就反映了质点在这个时刻的快慢程度，也就是瞬时速度。这也就是微元思想的运用，然后则就要根据选的微元进行模型化，再根据每个微元形成的v-t图像进行求解，最后求和得出答案。这个过程就是对微元思想的领回。
3.微元思想的灵活应用
在领会了微元思想之后，要能够对微元思想进行系统的运用，学生在学习的过程中，可以运用物理知识对物理现象进行分析，将微元运用到实际的物理问题的解决过程，不但能够判断或则是选择的相应的微元思想解决相似情境的问题，也要能够解决更为复杂的问题。
例如在解决变力的冲量问题的时，在高中教材中对动量定理中F的理解，一般认为F是恒定的合外力，如果是变力，则可以将F看成是变力在作用时间内的平均值，实际上，对于这个过程中的变力，我们可以运用微元的思想，将变力的作用过程分成为许多无限小的连续过程，可以认定力F为恒力，求出每一无限小的连续过程，再进行叠加，则可以求出物体运动过程中的冲量。
4.微元思想的形成
学生在解决物理问题的过程中，能够灵活的处理复杂的物理过程，将这些物理过程变成我们熟悉的简单的过程，将连续变化的问题转化成为瞬间的恒定问题进行处理，从而使得问题得到解决。不仅让学生对物理概念和规律理解的更加深刻，也可以潜移默化的影响学生的思维方式，从而有效提高学生的思维能力。
在高中物理教学中，微元思想教学模式要能够让教学活动有指向性和规范性的活动，确保的微元的思维方式能够落到实处。在制定教学目标的过程中，也要能够依据高中物理课本的教学大纲、高中生的年龄特征和认知能力，在深入分析教材中微元思想的基础上，确定微元思想教学的内容、层次要求，将微元方法能够细化到教学目标中，使得微元思想方法是具体的，并且逐步实现的，让学生能够在这个过程中能够更具体和更系统的学习物理知识。
（二）高中物理微元思想实践应用能力培养
提高学生的分析与解释能力，要通过学生个体完成具体的分析与解释的任务来实现。课堂组织小组讨论学习，为每一个学生提供完成分析与解释任务的机会；给出的多问题任务，让学习小组有选择的余地，学习小组重点交流和讨论一两个问题，要强化讨论的深度和思考性。在探究学习中，既要重视学生之间的合作，也要给足学生充足的独立思考的能力，为学生的发展奠定基础。
1.渗透微元思想
刚开始分析的时候，很多学生会产生疑问，例如：质点做半径为r匀速圆周运动的时候,质点从圆的最上端位置运动最下端位置，向心加速度怎么会是0？这跟学生的认知是发生冲突的，学生之间开始讨论，教师则可以将瞬时速度ｖ＝△x/△t是如何提出来的讲一下，让学生明白加速度也要平均值和瞬时值，质点旋转一周内的平均值为零也符合实际，要得到圆周运动中的瞬时值，关键是运用极限思想△t→0，也就是逐步减少时间段△t，求平均加速度，则可以无限逼近理想的瞬时值。
2.从“小量近似”渗透辩证关系
在物理的公式推导中，运用的是微元的思想，也就是数学中的极限，也有很多方法可以选择，但是其本质上是相同的。两种方法在数学运算上都十分简洁，困难在于对“微元”以微元规律推及整体规律的渗透程度。
在圆周运动中，由于a与Δｖ同方向，所以a的方向肯定也是与这个时候的线速度方向垂直并且指向圆心。通过整个圆周运动公式的探究，学生对向心加速度的大小和方向探究已经完成。
综上，微元思想对于求变力、变力做功、瞬时速度、位移等方面都具有有效性。我们在利用微元思想方法思考解决问题时，第一步骤应将所有微小的“元过程”进行分解，因为每个微小的“元过程”都遵循相同的规律，我们仅仅需将微小的“元过程”进行分析，再借助必要的数学方法和物理思想对微小的“元过程”处理，便能使问题迎刃而解。
参考文献
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