分析和解決物理問題能力，是一種集各種基本能力（觀察與實驗能力、識記力、情景想象力、思維力等）於一體的綜合能力，是實現第二次飛躍的基本保證，也是整個物理學習能力的集中反映。特別是隨着創新教育的不斷深化，這種能力愈顯重要。本文根據分析和解決物理問題中的活動，給出了構成分析和解決物理問題能力的四個要素，闡明瞭能力高、低的人在解題時的思維模式，並說明了不同能力的人在解決實際問題時的具體表現。
一、識別和分析物理問題的能力
識別和分析物理問題的能力是指正確理解題意，善於發現問題中的隱含條件，恰當選擇研究對象，正確分析研究對象所受的外界影響及運動變化過程的能力。
這一能力低者，表現爲不善於甚至不習慣於分析物理過程，在具體問題面前不進行具體分析，而是亂套公式，憑空想當然解題，致使在解決物理問題的起始階段就走上了歧途，其思維模式是：分析題意→公式這一能力高者，表現爲在理解題意後，首先對問題作深入的定性分析，認真考慮物體的運動過程，然後才應用公式進行定量計算，最後再對結果進行可行性分析，直至滿意。其思維模式如下所示。
理解題意→定性分析→確定物理過程→解題→分析答案
［例1］如圖2所示，水平桌面高H＝1．05米，木塊與水平桌面的摩擦係數u＝0．3，木塊從離桌邊距離SAB＝2米的A點以v＝4米／秒的初速度向桌邊滑去，求木塊運動的最終速度。
識別和分析物理問題能力低者的解題思路：
根據動能定理得：解得
分析：這一解法看似簡單，其實解題過程經不起推敲，結果正確純屬偶然。錯誤的原因是沒有分析物理過程，憑空想象物體一定能運動到地面上。其實，物體在AB上的運動情況必須加以分析，否則不知物體能否運動到B點，如當V＝2米／秒時，我們很容易判斷物體運動不到B點，但用上述解法仍能求出。
識別和分析物理問題能力高者的解題思路：理解題意──考慮物體運動的各種可能──判斷物體能否運動到B點──根據動能定理及牛頓運動定律求解。
二、選擇解決物理問題策略的能力
選擇解決物理問題策略的能力包括兩個方面。一個方面是對問題的方向進行大致的推測，把將要採取的手段與問題的目標聯繫起來，並對解決物理問題的可行性進行判斷的能力；另一個方面是選擇解題方法的能力。
這一能力低者較多用嘗試與錯誤的模式解題，通過不斷地嘗試與錯誤，直至找出正確的途徑，有時，在找到正確的方法後也不一定理解這種方法，甚至不能說明選擇這一方法的原因，其思維模式見圖3（a）。能力高者較多選用頓悟的模式解題，一開始就能從客觀上把握問題的整體，在有意識地努力發現將要採取的手段與問題目標之間的有意義聯繫的基礎上，提出多種解題策略，從中選擇最佳解題方案，並畫出解題流程圖，簡單明瞭地給出解題過程，當完成解題後，能清楚地意識到該方案的意義、可利用性及可行性，其思維模式見圖3（b）。
［例2］如圖4（a）所示是一種記錄地震裝置的水平擺，擺球m固定在邊長爲L、質量可略去不計的等邊三角形的頂角A上，它的對邊BC跟豎直線成不大的夾角a，擺球可繞固定軸BC擺動，求擺球作微小擺動時的週期。
“選擇解決物理問題策略能力低”的學生，大多按照求單擺週期的原始方法（受力分析法）制定解題策略：擺球振動的恢復力。這一解法既繁雜又容易出錯。而此能力高的學生，在理解題意後，頓悟出求解該題有兩種方法──受力分析法和等效法（詳細說明參見《物理教學》1994年，2期，25頁），等效法具有明顯的優勢，其關鍵是求等效擺長和等效重力加速度，最後通過下面的流程圖求解：
三、運用數學解決物理問題的能力
運用數學解決物理問題的能力，包括：
①把物理問題轉化爲數學問題及運用數學進行推理計算的能力。這是一種“物理化”了的'數學能力，所謂“物理化”是指數學作爲工具在解決物理問題時，要受到物理概念和物理規律的制約，同時，要求學生在解決物理問題時，能自覺、靈活地運用數學知識進行分析、推理。論證。
這一能力低者表現在，數理結合意識不強，只能將物理問題直接轉化爲數學問題，其思維。這一能力高者表現在有較強的數理結合意識，能將物理問題自覺地、靈活地轉化爲受物理規律制約及顯示物理規律的數學問題，其思維模式爲：
物理問題→數學問題
例如，在研究牛頓第二定律的實驗時，作用在物體上的外力保持不變，改變物體的質量，測出相應的加速度，得到下表。
實驗次數 1 2 3 4
m(千克） 4.0 2.0 1.0 0.5
v(米／秒2） 1.0 2.0 4.0 8.0
請用圖象表示當外力一定時，加速度與質量的關係。“物理問題轉化爲數學問題能力”低的學生，不思索物理意義，直接作出圖5（a）這樣就不能一目瞭然地表達出a與m的反比關係；而這一能力強的學生，則先把m轉化爲1／m，正確作圖5（b），顯示了較強的“物理化”的數學能力。
②物理估算能力。即是指根據一定的物理模型及生產和生活實際中有關物理量的數量級，對問題進行大致推算的能力。估算與精確計算相比，不是降低而是提高了對運用數學解決物理問題能力的要求。學生往往具有一種單純追求精確計算而忽視估算的傾向，一遇到已知數值“給的不夠”的問題時，就放棄瞭解決問題的努力。事實上，許多這類問題是能夠根據物理規律並通過估算得出令人滿意的結果的。
［例3］欲測電阻R的阻值，現有幾個標準電阻，一個電池和一個未經標定的電流計，連成如圖6所示的電路。第一次與電流計並聯的電阻r爲50歐，電流計辦示度爲3．9格；第二次改用100歐，電流計的示度爲5．2格；第三次改用10歐，同時將待測電阻R換成一個20千歐的標準電阻，結果電流計的示度爲7．8格。已知電流計的示度與所通過的電流成正比，求電阻R的值。
分析：題中除待求量R外，電源電動勢ε、電源內阻r0、電流計內阻rg及電流計每偏轉一格的電流入值均未知，由於未知數太多，所以，物理估算能力低的學生感到“已知條件不夠”。而能力高的學生，則根據物理規律及電路特點分析：由並聯電路的特點，當減小時，電流計的示度應變小，而第三次測量時，電流計的示度反而增大很多，造成這一現象的原因只能是由於R換成了20千歐的電阻並且R的阻值一定大於20千歐。這樣跟R相比r0、rg與r的並聯值對於路電流的影響均可不計，故測量過程中幹路電流可近似看作ε／R（或ε／20000），因此有關係式：
將ε／IO視爲一個未知數，解得：R＝120千歐。
四、新知識組塊的創生能力
新知識組塊的創生能力是在待解決的新問題面前，迅速調用認知結構中所有內容及各種能力，並將其組織起來，整理成適合於解決新問題的能力。這種能力與認知結構的清晰程度和組織水平有關，但更主要地取決於認知結構的變異性和綜合創新水平，即取決於創新能力的高低。我們認爲，新知識組塊的創生能力與前三種能力密切相關，這主要表現在下面兩方面，第一方面，新知識組塊的創生能力是前三種能力的核心，它可以帶動其它三種能力的發展：創生新知識組塊的能力強了，遇到問題就能迅速建立起適合的物理模型，顯現出物體的運動情景，從一開始就能看清物理實質，提高了識別和分析物理問題的能力；創生新知識組塊的能力強了，在已識別和分析了的物理實質面前，便產生了解決物理問題的方法與策略，選擇解決物理問題策略的能力就提高了；創生新知識組塊的能力強了，所組織起來的物理知識就易於轉化成數學模型，這樣運用數學解決物理問題的能力也就自然提高了。另一方面，新知識組塊的創生能力也依賴於前三種能力，這也就是說，只有識別和分析物理問題的能力、選擇解決物理問題策略的能力、運用數學解決物理問題的能力都強了，新知識組塊的創生能力纔有可能發展。
新知識組塊的創生能力低者，其創新能力亦較低。表現在，接受新知識的能力差，在疑難問題面前停滯不前，需經過長期努力才能獲得某一知識或解題技能；而能力高者其創新能力亦較高。表現在，能夠提出探索性問題，反映在不盲從教師和課本，對學習的任何內容都要問幾個爲什麼，不輕易承認、附和、接受某種觀點。思路和方法；能夠脫離習慣地解決物理問題，反映在能夠解決爲過去的經驗和習慣所不能解決的問題上，以及在解題方法上有創新，用奇特、巧妙的方法簡捷地解決複雜的問題；能夠創造超出已掌握知識範疇的思維新成果，反映在能夠綜合運用所有知識及各種能力，解決“看似”不能爲現有知識所解決的物理問題上。（注：新知識組塊的創生能力沒有固定的思維模式）
［例4」在真空中速度爲v＝6．4×107米／秒的電子束連續地射入兩平行極板間，極板長度爲L＝8．0×10-2米，間距爲d＝5．0×10-3米。兩極板不帶電時，電子束將沿兩極板之間的中線通過。在兩極板上加一50赫茲的交變電壓如果所加電壓的最大值U0超過某一值Uc時，將出現以下現象：電子束有時能通過兩極板，有時間斷不能通過。求Uc的大小。（該題是1984年全國高考附加題）
分析：當兩極板上加一交變電壓後，極板間是一交變電場，電子在豎直方向上的加速度是變化的，“新知識組塊創生能力低”的學生，認爲該題已超出中學的知識範疇。而這一能力高的學生，綜合運用所學的知識進行分析：電子通過平行極板所用時間，交變電壓的週期，t<<T，因此通過平行極板時，極板間的電壓和場強均可看做恆定不變的，這樣，使這道“超綱”題，能夠順利求解。
我們在教學中應該有意識地扭轉學生能力低下的解決物理問題的思維模式，高度重視培養能夠發展學生創新意識的解題思維模式，以迎接二十一世紀的挑戰。