高中主要物理思想方法

楊海旺

教學(xué)的根本目的是以知識(shí)為載體，最終培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力和具備終身自我學(xué)習(xí)的能力。學(xué)生學(xué)習(xí)物理的目的是讓學(xué)生懂得怎樣學(xué)，怎樣把繁雜的問題一一弄清楚。正確的指導(dǎo)思想和方法起到了關(guān)鍵的作用，如果學(xué)生不懂，那對(duì)于一個(gè)又一個(gè)的現(xiàn)象問題將不知從何入手去解決。因此，有效地向?qū)W生滲透一些基本的物理思想方法，是培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題能力和獨(dú)立學(xué)習(xí)能力的重要途徑，也是未來社會(huì)的要求和物理教育發(fā)展的必然結(jié)果。

那么高中主要的物理思想方法有哪些呢？觀察法、比較法、控制變量法、等效替代法、轉(zhuǎn)換法、類比法、理想化物理模型法、放大法等。

一、觀察法

觀察法是人們?yōu)榱苏J(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)和規(guī)律，有目的有計(jì)劃的對(duì)自然發(fā)生條件下所顯現(xiàn)的有關(guān)事物進(jìn)行考察的一種方法，是人們收集獲取記載和描述感性材料的常用方法之一，是最基本最直接的研究方法。簡(jiǎn)單的講，觀察法就是看、仔細(xì)地看。但它和一般的看不同，觀察是人的眼睛在大腦的指導(dǎo)下進(jìn)行有意識(shí)的組織的感知活動(dòng)，因此，亦稱科學(xué)觀察。

比如每接觸到一個(gè)物理測(cè)量器材就應(yīng)該進(jìn)行認(rèn)真觀察，觀察它的構(gòu)造，測(cè)量范圍、分度值，進(jìn)而了解它的用途。

二、比較法（對(duì)比法）

當(dāng)你想尋找兩件事物的相同和不同之處，就需要用到比較法，可以進(jìn)行比較的事物和物理量很多，對(duì)不同或有聯(lián)系的兩個(gè)對(duì)象進(jìn)行比較，我們主要從中尋找它們的不同點(diǎn)和相同點(diǎn)，從而進(jìn)一步揭示事物的本質(zhì)屬性。

如蒸發(fā)與沸騰的比較，兩者的相同點(diǎn)都是汽化過程，不同點(diǎn)是從發(fā)生時(shí)液體的溫度、發(fā)生所在的部位及現(xiàn)象都不同。還可以用比較法來研究質(zhì)量與體積的關(guān)系。

三、控制變量法

當(dāng)我們研究某個(gè)物理量與多個(gè)因素的關(guān)系時(shí)，每一次只改變其中的某一個(gè)因素，而控制其余幾個(gè)因素不變，從而研究被改變的這個(gè)因素對(duì)事物的影響，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法。它是科學(xué)探究中的重要思想方法，廣泛地運(yùn)用在各種科學(xué)探索和科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究之中。

物理學(xué)中對(duì)于多因素（多變量）的問題，都是常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個(gè)單因素的問題。

四、等效替代法（間接推斷法）

所謂等效替代法是指在保證某種效果（特性和關(guān)系）相同的前提下，將實(shí)際的、復(fù)雜的物理問題和物理過程轉(zhuǎn)化為等效的、簡(jiǎn)單的、易于研究的物理問題和物理過程來研究和處理的方法。它在物理學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用。

在著名的“曹沖稱象”故事中，大象的質(zhì)量太大，在當(dāng)時(shí)的條件下不便于直接測(cè)量，可以測(cè)量與之效果相同的石塊的總質(zhì)量，從而得出大象的質(zhì)量；在研究同一直線上的二力的關(guān)系時(shí)引入合力的概念也是運(yùn)用了等效替代法。

五、轉(zhuǎn)換法

物理學(xué)中對(duì)于一些看不見摸不著的現(xiàn)象或不易直接測(cè)量的物理量，通常用一些非常直觀的現(xiàn)象去認(rèn)識(shí)或用易測(cè)量的物理量間接測(cè)量，這種研究問題的方法叫轉(zhuǎn)換法。初中物理在研究概念規(guī)律和實(shí)驗(yàn)中多處應(yīng)用了這種方法。如：磁場(chǎng)看不見、摸不到，我們可以根據(jù)它產(chǎn)生的作用來認(rèn)識(shí)它。

六、類比法

類比法是一種推理方法，指為了把要表述的物理問題說的清楚明白，人們常常用具體的、有形的人們所熟知的事物來類比要說明那些抽象的、無形的、陌生的事物。通過類比使人們對(duì)所要揭示的事物有一個(gè)直接的、具體的、形象的認(rèn)識(shí)，找出類似的規(guī)律。如研究電流時(shí)類比水流，形象直觀的比較，很容易被學(xué)生理解記憶牢固。在物理學(xué)中運(yùn)用類比方法可以引導(dǎo)學(xué)生自己獲取知識(shí)，類比可激發(fā)學(xué)生探索的意向，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探索，使學(xué)生成為自覺積極的活動(dòng)，發(fā)展學(xué)生的思維能力。

七、建立模型法

所謂“模型法”是指通過建立物理模型來研究和學(xué)習(xí)物理、分析處理和解決物理問題的一種思維方法。研究光現(xiàn)象時(shí)用到光線模型、研究磁現(xiàn)象時(shí)用到磁感線模型、研究連通器原理時(shí)用到液片模型，杠桿也是一種理想化模型。用物理模型可以使抽象的假說理論加以形象化，便于想象和思考研究問題。物理學(xué)的發(fā)展過程可以說就是一個(gè)不斷建立物理模型和用新的物理模型代替舊的或不完善的物理模型的過程。

八、理想化實(shí)驗(yàn)

理想化實(shí)驗(yàn)又叫做假想實(shí)驗(yàn)，它是人們?cè)谒枷胫兴茉斓囊环N理想實(shí)驗(yàn)，是邏輯推理的一種特殊形式。它是在觀察實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，忽略次要因素，進(jìn)行合理的推想，得出結(jié)論，達(dá)到認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)的目的。它既要以實(shí)驗(yàn)事實(shí)作基礎(chǔ)，但又不能直接由實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論。

理想實(shí)驗(yàn)在物理學(xué)的理論研究中有重要的作用。比如，研究牛頓第一定律時(shí)用到了理想實(shí)驗(yàn)的方法，讓滑塊從同一斜面的同一高度滑到表面粗糙程度不同的水平木板上，發(fā)現(xiàn)水平木板越光滑，滑塊滑得越遠(yuǎn)，在這一可靠事實(shí)基礎(chǔ)上，推出假若木板絕對(duì)光滑（完全沒有摩擦），滑塊將做勻速直線運(yùn)動(dòng)。理想化方法是數(shù)學(xué)建模中常用的方法。

它是從觀察和經(jīng)驗(yàn)中通過想象和邏輯思維，把對(duì)象簡(jiǎn)化、鈍化，使其升華到理想狀態(tài)，以期更本質(zhì)的揭示對(duì)象的固有規(guī)律。在一定條件下把物質(zhì)看作質(zhì)點(diǎn)，把實(shí)際位置看作數(shù)學(xué)上的點(diǎn)、線等都是理想化的結(jié)果。理想中的優(yōu)化模型往往具有超前性，這是創(chuàng)新的天然標(biāo)志。

九、放大法

在有些實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象我們是能看到的，但是不容易觀察。我們就將產(chǎn)生的效果進(jìn)行放大再進(jìn)行研究。比如音的振動(dòng)很不容易觀察，所以我們利用小泡沫球?qū)⑵洮F(xiàn)象放大；觀察壓力對(duì)玻璃瓶的作用效果時(shí)我們將玻璃瓶密閉，裝水，插上一個(gè)小玻璃管，將玻璃瓶的形變引起的液面變化放大成小玻璃管液面的變化。觀察桌面的微小形變時(shí)，利用弧長(zhǎng)與半徑的關(guān)系，把微小形變放大。

物理學(xué)習(xí)，要高度重視物理實(shí)驗(yàn)，要努力創(chuàng)設(shè)問題情境，運(yùn)用物理特有的方式來思考和處理問題，鼓勵(lì)學(xué)生大膽質(zhì)疑，積極參與課堂討論，學(xué)生才會(huì)對(duì)物理的學(xué)習(xí)產(chǎn)生濃厚的興趣，才能培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。