高中物理常用思想方法中的進退之道

蘇雪峰 魏新才 蔣德瓊

（四川師范大學物理與電子工程學院 四川 成都 610101）

進指向前，退指向后，進退是最早見于《易經(jīng)·系辭上》“變化者，進退之象也”，指卦象變化都是陰和陽的進退變化而引起的.在漢語字典里，“進”和“退”常作為兩層相對的意思出現(xiàn)，如“進退兩難、進退存亡、以退為進、進退有度”等成語.在我國，進退更多的體現(xiàn)為一種哲學思想，經(jīng)道法儒兵釋等諸子百家的闡釋與發(fā)展，更體現(xiàn)為一種為人處世的方法、智慧與藝術(shù).

1 進退思想在物理學思想方法中的體現(xiàn)與應用

進退之道，在于時機的把握，在于方法的應用，在于度的掌控.進退是一種方法，也是一種哲學思想，更是一種人生智慧與藝術(shù).可適用于生活的方方面面，而物理學本身源于哲學，因此進退的思想在物理學中也有諸多體現(xiàn)，下面結(jié)合高中物理具體談談進退思想在物理學思想方法中的體現(xiàn)與應用.

1.1 時機的把握

1.1.1 化抽象為具體

抽象具有多層意思，這里取其形容詞和名詞含義，指看不見摸不著也不能被感官直接把握的東西，而具體則是指能被感官直接把握的形象的東西.物理學的許多概念與規(guī)律都具有一定的抽象性，不容易理解也不容易研究，這時不妨先進一步，將抽象的化為具體的、形象的、直觀的，再退一步，研究原來事物的本質(zhì)屬性.如法拉第先后引入電場線和磁感線描述電場和磁場、盧瑟福根據(jù)α 粒子的散射實驗引入的原子核式結(jié)構(gòu)模型等.

1.1.2 化曲為直

1.1.3 猜想與假設(shè)法

在某些物理問題的處理與解決過程中，常出現(xiàn)不能明確分析研究對象、運動過程、運動狀態(tài)、受力情況、能量變化等情況，或者在分析的過程中會遇到較大阻礙.這時可以先進一步，根據(jù)條件作出科學合理的猜想，并根據(jù)假設(shè)出的對象、過程、狀態(tài)等計算出結(jié)果，再根據(jù)猜想得出的結(jié)果進一步與實際結(jié)果比較進行驗證，從而得出物理規(guī)律.在物理學科學探究自然現(xiàn)象與規(guī)律的過程中，很多的規(guī)律的發(fā)現(xiàn)都用到了假設(shè)法，如伽利略對落體運動規(guī)律的探究、牛頓對萬有引力定律的探究，安培的分子電流假說、愛因斯坦的相對論、德布羅意的物質(zhì)波等.

1.2 方法的應用

1.2.1 微元法（極限法）

微元法是指在分析與處理問題時，先退一步，從事物的某一極小的部分入手，分析“微元”以找到規(guī)律，再進一步，通過“微元”分析整體，最終解決事物整體問題的方法.同化曲為直法一樣，被微元的對象可以是實物，也可以是過程，還可以是圖像.如對象的微元（選取物體的某一部分作為研究對象，如計算帶電金屬圓環(huán)中心軸上的場強等）、過程的微元（向心加速度的推導以及某些變力做功的計算等）、圖像的微元（如勻變速直線運動位移公式的推導、F－x 圖像計算功，F(xiàn)－t圖像計算沖量等）.

1.2.2 等效替代法

等效替代法是在保證效果相同的前提下，將實際的、復雜的物理問題或物理過程轉(zhuǎn)化為等效的、簡單的、易于研究的對象或過程的方法，也稱等效法.常用的物理方法中的類比法、累積法、放大法等都用到了等效思想.使用等效法處理實際物理問題時的基本思路一般也是先退一步，找相對簡單的、易于直接處理的等效替代復雜的、不易直接處理的問題，再進一步，解決原來的問題.如力學合力與分力的等效、合運動與分運動的等效、電學串并聯(lián)的等效電阻、電動機和電源的內(nèi)阻與定值電阻的等效、交流電路電壓電流的有效值等.

1.2.3 控制變量法

物理學中研究某一個因素（變量）與另外多個因素（變量）的關(guān)系時，常常先退一步，保證其他因素不變，只研究某兩個因素之間的關(guān)系，然后再進一步，研究多個因素共同作用的關(guān)系.控制變量法是物理學中最常用的研究方法之一，很多自然規(guī)律和科學理論都是在這種方法的基礎(chǔ)上得出來的，如“探究壓強、壓力與受力面積的關(guān)系、滑動摩擦力的影響因素、加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系、功率與功和時間的關(guān)系、動能與質(zhì)量和速度大小的關(guān)系、點電荷的電場強度與電荷量和距離的關(guān)系、電流與電壓和電阻的關(guān)系、安培力的大小和方向的影響因素”等.

1.2.4 整體法與隔離法

整體法是對物理問題中的整個系統(tǒng)或整個過程進行分析研究的方法，隔離法是對物理問題中的單個物體或單個過程進行分析研究的方法.在一些力學問題中，有時需先進一步，將多個對象看成一個整體，分析其受力與運動的特點，再退一步，將某一個對象從整體中隔離出來，單獨進行分析.有時也需先退一步，將某一個對象或某一部分隔離出來，研究其運動或受力的特點，再進一步，判斷整體的情況.靈活運用整體法與隔離法對處理很多復雜的物理問題有很大幫助，是一種很常用的方法.

1.3 度的掌控

1.3.1 抓住主要因素，忽略次要因素

抓住主要因素，忽略次要因素這種思想方法來源于哲學上對于矛盾的闡述，即在我們生活中遇到的許多事情都具有一定的復雜性，在解決這些問題時要抓住事物的主要矛盾而忽略其次要矛盾.物理學的許多實際問題具有一定的真實性、復雜性和多變性，在處理解決這類問題時一般可以先退一步，將無關(guān)因素或次要因素忽略，再進一步，抓住問題的主要因素，從而簡化物理情境，抽象出物理模型，得出理論并應用于實際.如質(zhì)點、輕彈簧、輕繩、輕桿、光滑面、勻速直線運動、勻變速直線運動、平拋運動、勻速圓周運動、簡諧振動等高中物理常見的理想模型.

1.3.2 理想實驗法

理想實驗法是指把可靠的實驗事實與已有的理論知識結(jié)合起來，進行概括、抽象、推理來揭示某些自然規(guī)律的一種重要的科學研究方法.由于實驗達不到某些理想條件（如光滑、真空、絕對零度等），理想實驗法得出規(guī)律的過程，只能是先退一步，由無限接近的實驗條件下的現(xiàn)象，再根據(jù)已有的理論知識進一步科學推理得到理想條件下的規(guī)律，而不能用實驗直接驗證.如牛頓第一定律、真空不能傳播聲音等.

2 小結(jié)

常言道，退一步，海闊天空，進一步，其樂無窮.在處理實際問題時，有時需要以退為進，退不是目的，只是手段，退不是退縮也不是逃避，退是為了更好的進.有時需要以進為退，該進時還是得進，并且要倍道而進，進退結(jié)合，進退有度.

總之，何時進，何時退，體現(xiàn)的是時機的把握；如何進，怎樣退，蘊含的是方法的應用；進多少，退多少，體現(xiàn)的是度的掌控.諸多物理學的研究方法和思想方法中的進退之道于以上3個方面均有體現(xiàn)，但各有側(cè)重.只有在物理教與學的活動中了解和掌握了這些進退的思想，在處理實際問題時，才能有效避免進退首鼠、進退失據(jù)、進退無措、進退維谷、進退無路的現(xiàn)象，才能靈活根據(jù)進退消長的規(guī)律，做到進退有常、進退有據(jù)、進退有度.

1 項紅專.物理學思想方法研究.杭州：浙江大學出版社，2004.06

2 周紅成.進退——做人做事的取舍藝術(shù)，北京：新世界出版社.2009.11

3 陳熙謀，吳祖仁，等.普通高中課程標準實驗教科書·物理（必修與選修系列），北京：教育科學出版社，2005.11