物理解題屬于問題解決的范疇，是認知心理學的一個重要課題。但它又有顯著的單學科特點，解數學題須要引用數學學科的知識，因而對物理解題進行心理學的研究和闡述無疑對化學教學是有積極意義的，對引導中學生進行科學思維也是有幫助的。下邊就詳盡的談談。
一、物理解題概述
近些年來解題研究強調：一個問題是指一個不能及時達到的目標，為求達到這個目標所作的體力或心理的行動稱作問題解決。解題時必需要遵照一定的法則。故一個問題應包括以下幾個環節：（1）始態（）──問題所給與的已知情況，化學習題中的已知條件；（2）終態（）──解題時要達到的最終目標，數學題中的所求；（3）操作法則（）──應用這種法則把問題由始態轉弄成終態，在小學物理解題方法中包括要符合的化學定理原理也要符合人們認識的規律。
在解題過程中，解題者要由始態開始，通過一系列的問題態，抵達終態。由始態到終態的所有問題態構成了問題空間，而問題態的轉變須要解題者做出個別心理操作，這樣就構造了解題的心理圖像。這心理圖像是個人化的，它因人而異，它所包含的信息可以較問題本身的信息為多或為少，它是受解題者儲存在常年記憶里知識的影響。也就是說，解題者按照自己已有的知識來構造心理圖像和找尋題解。許多時，問題空間很大，允許操作的法則也好多。就是一題多解；有時問題空間盡管很大，允許操作的法則卻很有限，相應的問題解法也就較少。
解題過程也是一個十分復雜的信息處理過程，解題者則是一個信息處理系統，解題就是系統跟問題的互相作用。解題取決于這個信息處理系統的特點和問題結構。問題結構限制解題的過程，提供一些可行的行動；解題者的特點是指他短期記憶的容量，常年記憶儲存的知識和貯存及提取這種知識所需的時間，貯存的知識“模塊”（基題）越多，提取這種“模塊”的速率越快，解題的效率就越高。
二、物理解題中的心理操作
解題時，將題目所描述的數學現象譯成化學圖像輸入腦部暫時貯存，而后腦部將進行一系列復雜的心理操作，使問題得以解決。進行心理操作，一是要有操作對象，二是要有一定的操作規則（包括操作的先后順序）。物理解題中的心理操作對象是儲存于腦部長久記憶中數學知識的基本模塊。而這種“模塊”信息量的大小，集成化程度的高低，因人而異，各不相同。操作規則必須符合本門學科的原理和人們認識的規律。所謂心理操作是指對這種“模塊”進行加工、組合、銜接、再造的心理過程。沒有這種“模塊”，心理操作就喪失了原料。不能要求一個毫無化學知識的人去解數學題，不論他怎么聰明，也不會解出化學題來，道理很簡單，由于在他腦部的長久記憶里沒有儲存加工的“模塊”，巧婦難為無米之炊就是這個道理。
物理解題的心理操作通常分三個階段進行：
第一階段為檢索提取階段。當要解的習題輸入腦部后，一旦被吸引去開始解決時，我們原有的知識經驗和實踐知覺都會奔向一定問題的方向去變化、檢索、識別而后提取儲存于腦部常年記憶里相仿、相似的“模塊”。這種“模塊”可以是化學某部份、某單元的知識，也可以是同類型的基本習題。第一階段的工作為第二階段的加工提供了原料和必要的打算。其實，對于一個復雜的問題，不見得一次能夠將“模塊”提取的非常確切，有時在加工的過程中還可反復檢索，反復提取。
第二階段為溝通加工階段。這一階段是心理操作非常重要的階段，它包括采納、排除、分解、組合、遷移、選擇、改造、銜接：溝通等操作環節。通過以上的操作，使問題空間逐漸確定，逐漸明朗。溝通思路，產生策略。在這了階段要對原有的“模塊”加工再造，重新進行組織，腦部皮層的暫時神經聯系在有些部位出現新的開通，有些部位形成暫時關掉，進行新的改組，這時侯新的創造思維都會形成。解題從某個角度講就是一種創造，當解決他人未曾解決的問題時更是這么。
在進行操作時，有時須要把整體“模塊”分成器件，直到不能再分。把每一個“模塊”所含的元素按須要排列，按須要將上述被分解的元素重新組合，依所提供的信息充分想像，還要克服思維定勢的影響，使問題空間逐漸確定高中物理思想方法，產生解題策略。
第三個階段為反饋輸出階段，經過第二階段的溝通加工，方案策略早已產生，再經過編輯、優化、計算、檢驗，使被加工的信息系統化、條理化，這就達到了問題的終態。這時將已加工完畢的信息分為兩部份：一部份通過職能臟器輸出，一部份又回輸（反饋）到腦部成為新的“模塊”貯于常年記憶。我們將心理操作過程用框圖示意如下：
心理操作是個人化的思維隱喻。有些人在問題空間中漫無邊際的思考，但未能組織，終無所獲。有些人卻能在問題空間中用極為有限的搜救來取代幾乎難以用盡的搜索高中物理思想方法，甚至有條不紊地邁向目的，不出現任何嘗試的錯誤。
三、解題實例剖析
例1，一個質量為m，帶有電荷為q的物件可在水平軌道ox運動，O端有一與軌道垂直的固定墻。軌道處于勻強電場中，場強的大小為E，h向沿ox是正向，如圖二所示，小物體以初速vo從xo沿ox軌道運動，運動時遭到大小不變的磨擦力f作用，且f＜Eq，設小物體與墻碰撞時不損失機械能，且電量保持不變，求它在停止運動前所通過的總路程S0（1989年中考題）
解：假如我們將上述問題所描述的數學現象進行剖析，將會從腦部的常年記憶中提取“電勢能”、“動能”、“摩擦力作功”、“功能原理”四個基本知識模塊。而這四個模塊間有哪些聯系，是如何銜接上去的呢？下邊我們分兩種情況來討論：假如沒有磨擦力，因為物體與墻面的碰撞井不損失能量，因而物體的功能和電勢能可以相互轉化，但功能和電勢能的總和是守恒的；在有磨擦力的情況下，磨擦力的方向與小物體的運動方向相反，動能和電勢能就會漸漸降低，最后將停在O點。這就是小物體克服磨擦力所做的功等于降低的動能和電勢能之和。我們可以用框圖表示如下：
“模塊2”與“模塊3”從不同的方面描寫了物體狀態的變化，“模塊1”描寫克服磨擦力作功的過程。物體狀態的變化，或許是因磨擦力作功而導致，這樣“模塊1”與“模塊2、3”之間就有了困果聯系，而兩者的定量關系是由“模塊4”（功能原理）銜接上去的。由于本問題所求物體的后路程是與過程量功密不可分的化學量，同樣出現在作功的全過程中，所以提取磨擦力作功的模塊是有道理的。根據圖三列式估算并不困難，此處估算從略。
例2，如圖所示，在水平光滑的桌面上放一個質量為M的玩具貨車，和貨車的平臺（貨車的一部份）上有一質量可以忽視的彈簧。一端固定在平臺，另一端用質量為m的小球將彈簧壓縮一定距離后用細線捆住，用手將貨車固定在桌面上，之后燒斷線，小球就被彈出，落在車上A點。假如小車不固定而燒斷細線，球將落在車上何處？設貨車足夠長。球不致落在車外。（1987年中考題）
解：本題可以分大車動與不動兩種情況，四個基本化學過程，即“小車不動時小球的平拋運動”，“小車動時小球與貨車的互相作用”、“小球對貨車的相對運動”，“小車動時小球的平拋運動”。每一個化學過程可以覺得是存放了一定信息的模塊。每位模塊統攝了許多數學知識，為小球的乎拋運動，包括了平拋的運動學特點，重力作用的瞬時效應，空間積累效應，時間積累效應，貨車動時情況更復雜。并且經過分解、篩選可以發覺四個過程都與速率緊密相連，這就有可能通過速率將四個化學過程聯系上去，如框圖所示：
在圖一中已圖示了每一“模塊”的從屬關系，所應滿足的數學規律以及它們之間相互聯系的銜接條件。這樣解題的思路早已溝通，再構造物理模型去解是并不難的。
例3，一根細繩越過一定滑輪，兩端分別有質量為m及M的物體，如圖六，且
M＞m，M靜止在地面上，當m自由下落h距離后，繩子開始與m、M互相作用，在極短時間內繩子被拉緊，求繩子剛才被拉緊時，M能上升的最大高度？
解：本題整個的化學過程可分為三個階段。第一階段：m作自由落體運動。第二階段：繩子分別與物體互相作用。第三階段：m及M分別作勻變速運動。三個階段的聯系是：第一階段m作自由落體運動的末速率v恰是第二階段m與繩互相作用前的初速率。第二階段m、M與繩子互相作用后的速率V就是第三階段M作變速運動的初速率。如圖七所示。
從圖七我們可以看出每一個階段實質上就是一個知識“模塊”，但每一“模塊”所包含的知識容量并不相同，每一“模塊”有各自的特征和應當滿足的規律。這種規律就是操作規則。這三個“模塊”自然地銜接上去就構成了一個完整清晰的圖像，再估算是不難的。
人類認識的理論除了要解釋人如何進行復雜的思維和解題工作，還要解釋人是如何學會如此作的。研究解題者對化學問題構造的心理圖像，目的是了解她們對化學知識的組織和加工能力。在數學學習上重理解輕記憶的作法是不足取的，也是沒有按照的。解題的成功者在于她們擁有高度組織的化學知識，并在記憶中儲藏了不少相類似問題的題解。在數學教學中只讓中學生盲目作題，不講習題的溝通和演化、不引導中學生作正確的定性剖析也是不可取的。凡成功的解題者，解題策略好的，大都是先對問題作定性剖析，探求到解題思路后，才作定量剖析。
近些年來美國有些數學教育家紛紛倡議應強化中學生定性推理能力。我國近幾年的中考試卷也加強了定性剖析試題的成份，注意把重點轉向知識技能的習得過程。并且我們仍需強化物理解題的心理過程研究，強化物理解題的定性剖析，這除了有助于中學生解題策略的產生，也有助于中學生創造能力的培養。
