立足物理考題，領(lǐng)悟研究方法
——物理學(xué)科中常用研究方法探析

何 梅

（雙流區(qū)永安鎮(zhèn)永安中學(xué) 四川·成都 610219）

0 引言

物理作為以實驗、觀察等作為學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的重要科目，在學(xué)習(xí)與研究的過程中形成了具有學(xué)科特點的獨特研究方法，這也是物理考試中對學(xué)生思維與能力的考核重點。在高中物理的教學(xué)中，加強對學(xué)生物理研究方法的教育與指導(dǎo)，不僅能夠促進學(xué)生有效理解抽象的物理概念，把握現(xiàn)象的本質(zhì)特征，更能夠幫助學(xué)生建立物理思維，提升解題的效率，使學(xué)生在學(xué)習(xí)與生活中更好地感知、領(lǐng)悟并應(yīng)用物理知識，對于促進高中學(xué)生物理核心素養(yǎng)的提升具有基礎(chǔ)性的實踐意義。

1 物理學(xué)科中常用研究方法的基本內(nèi)容

1.1 物理學(xué)科中常用的研究方法類型

高中物理具有一定的抽象性，知識概念較為難懂，致使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在一定的困難，需要學(xué)生學(xué)會把握物理現(xiàn)象的實質(zhì)，具備一定的分析、推理、總結(jié)與概括等能力，能夠?qū)⑽锢韱栴}有效轉(zhuǎn)化為典型模型，把握問題的關(guān)鍵，合理運用解題方法快速、準(zhǔn)確地加以解決。在物理學(xué)習(xí)過程中，常用的研究方法主要有理想化、等效替代、類比、比較以及轉(zhuǎn)換等典型方法，通過靈活運用研究方法，能夠有效提升學(xué)生的物理解題效率，促進學(xué)生創(chuàng)新解決各類物理問題。因此，高中物理教師需要積極引導(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)與考試中，注重對研究方法的領(lǐng)悟與掌握，逐步形成物理認知思維與知識體系，能夠?qū)⑽锢砘A(chǔ)知識與實驗實踐過程相互結(jié)合，實現(xiàn)舉一反三，融會貫通的教學(xué)效果，有效提升學(xué)生的物理學(xué)習(xí)能力。

1.2 物理學(xué)科中常用研究方法的特點分析

在物理的教學(xué)中，常用的研究方法通常具有不同的使用情境與特點。理想化的研究方法主要適用于物理的模型化研究過程，由于物理的現(xiàn)象與變化過程存在一定復(fù)雜性，對其進行研究必須剔除無關(guān)或者次要的影響因素，抓住事物的發(fā)展本質(zhì)，才能合理建立相應(yīng)的物理模型。因此，在對物理實現(xiàn)進行觀察時，需要借助理想化的研究方法，使分析過程更加簡潔，利于開展科學(xué)地推理與判斷。等效代替法是高中物理學(xué)習(xí)中常用的方法之一，是透過物理現(xiàn)象，深入認知物理實質(zhì)，有效實現(xiàn)知識靈活運用的主要途徑，多應(yīng)用于力、速度、運動以及電場、磁場等研究領(lǐng)域，能夠使復(fù)雜的問題簡單化處理，是物理思維的重要體現(xiàn)。類比法是實現(xiàn)物理知識高效遷移的基礎(chǔ)，能夠依據(jù)事物的相關(guān)性特點，科學(xué)推導(dǎo)未知的規(guī)律與知識，從而加深學(xué)生對知識的理解，增強學(xué)生創(chuàng)新思維的不斷發(fā)展。比較法是最為典型，最為常用的研究方法，主要借助尋找事物之間的相關(guān)性與差異性，從而有效辨識、改變事物，是以已知知識作為基礎(chǔ)，實現(xiàn)知識體系不斷延伸并完善的有效方式。轉(zhuǎn)換法是通過參考系、研究對象的合理變化，使物理研究分析過程逐漸簡單化的重要思維方式，在物理的力學(xué)分析與運動狀態(tài)的研究過程中使用居多，是高中學(xué)生必須扎實掌握的有效研究方法。

2 物理學(xué)科中典型研究方法的應(yīng)用策略

2.1 理想化處理，優(yōu)化推理判斷

理想化的研究方法在物理學(xué)習(xí)中主要體現(xiàn)為三個方面，分別是條件、模型以及實現(xiàn)的理想化處理，通過有效把握物理現(xiàn)象的本質(zhì)特點，能夠進一步使高中學(xué)生深入理解并掌握物理基礎(chǔ)知識與基本規(guī)律，更好地解決物理研究的各類問題，使學(xué)生逐步建立物理研究的思維與體系，有效優(yōu)化對物理現(xiàn)象進行分析、推理與判斷的質(zhì)量。

以高中物理中慣性運動的學(xué)習(xí)過程為例，教師可以引導(dǎo)學(xué)生對伽利略的慣性實驗進行自主學(xué)習(xí)，并嘗試找出實驗描述中對于理想化條件設(shè)置，由學(xué)生開展自由討論，通過剖析典型實驗中理想化處理方法的運用，學(xué)會把握物理學(xué)史中理想推理，逐步建立理想化的物理研究思維，并將其運用到物理解題過程中。以高考物理試題為例，面對典型的彈簧緩沖等裝置類問題，教師可以引導(dǎo)學(xué)生靈活運用理想化的研究方法，科學(xué)開展推理與判斷，使學(xué)生將系統(tǒng)性的機械守恒作為解題基礎(chǔ)，建立輕彈簧與輕桿等理想狀態(tài)條件，將地面進行理想化處理，忽略由于地面等因素影響所產(chǎn)生的靜摩擦力等，分別研究當(dāng)彈簧拉力較小，無法拉動輕桿與初動能大，且彈簧拉力與滑動摩擦力相等等不同的理想狀態(tài)下，小車的受力情況，從而初步建立機械能守恒狀態(tài)下的理想模型與輕桿理想化條件的模型，在此基礎(chǔ)上，進一步分析動能的相互轉(zhuǎn)化過程，從而使學(xué)生增強理想化研究方法的思維訓(xùn)練，使其學(xué)會運用理想化模型快速解決物理各類問題。

2.2 等效式代替，化復(fù)雜為簡單

等效法的合理運用是以物理事物的本質(zhì)特征相一致為前提的，在高中物理教學(xué)中，有效引導(dǎo)學(xué)生掌握等效代替的基本方法，能夠幫助學(xué)生有效把握物理規(guī)律，將復(fù)雜化的物理問題進行簡單處理，尤其針對受到實驗條件、器材等限制，無法直接觀察、準(zhǔn)確把握物理規(guī)律的內(nèi)容，等效代替則可以有效發(fā)揮作用，幫助學(xué)生提升物理邏輯思維與問題分析能力。

以高中物理中的力學(xué)問題為例，教師可以引導(dǎo)學(xué)生運用等效代替等研究方法，將復(fù)雜的受力分析有效轉(zhuǎn)化為合力與分力的分析與判斷，在已知是恒力作用的基礎(chǔ)上，先對事物的受力情況進行整體、系統(tǒng)化地分析，建立坐標(biāo)體系，結(jié)合物體所處的狀態(tài)，將分力以合成力的方式進行有效替代，從而明確物體在受力情況發(fā)生變化之后所產(chǎn)生的狀態(tài)變化，進而可以快速計算出物體的加速度等具體數(shù)值。另外，高中物理中運動過程的分析作為考試的重點內(nèi)容，教師也可以利用等效替代等方法，組織學(xué)生開展物理解題練習(xí)。教師可以使學(xué)生將熟悉的勻速直線運動與自由落體運動等基礎(chǔ)運動狀態(tài)作為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生運用等效替代等思想，將對陌生的平拋運動等按照水平與垂直方向進行分解，用熟悉的知識解釋物理運動過程，從而實現(xiàn)復(fù)雜的運動過程簡單化分析，有效提升學(xué)生的物理解題能力。同理，教師可以指導(dǎo)學(xué)生加強等效代替等研究方法的解題訓(xùn)練，并積極運用到電學(xué)、磁場學(xué)的研究過程中，用于有效分析電路的阻值、磁場中物體的受力情況等。

2.3 相似性類比，利于概念理解

高中學(xué)生面對物理考題，常常存在無法有效區(qū)分物理考點的現(xiàn)象，這也導(dǎo)致學(xué)生在考試中由于判斷失誤或者知識點混淆等原因，造成失分較多，出現(xiàn)物理成績不理想等情況。因此，教師在物理教學(xué)中，需要使學(xué)生能夠?qū)W會正確使用類比等研究方法，準(zhǔn)確把握事物之間的相似性等特點，并加以區(qū)分，能夠?qū)δ骋环N事物的認知方法有效歉遷移、運動到另一種事物上，從而正確理解抽象化的物理概念，準(zhǔn)確認知事物的物理屬性。

在高中物理電學(xué)內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，教師可以加強對學(xué)生類比思維的訓(xùn)練，使其能夠借助物理現(xiàn)象、性質(zhì)等方面的相似性進行有效類比，實現(xiàn)物理知識的進一步內(nèi)化。例如，對于電容等概念的理解，電容作為比較抽象化的物理概念，主要反映的是電容器所具備的容納電荷等方面的能力大小，而與電容器本身所攜帶的電荷數(shù)量不存在關(guān)系，但在電路里，通常會呈現(xiàn)出電容器兩端的電壓差會由于移動電荷的增多而不斷加大。為了使學(xué)生能夠加深對抽象概念的理解與認知，教師可以引導(dǎo)學(xué)生運用類比的方法，將電容器與日常生活中常見的水容器進行有效比較理解，對于水容器而言，其對于水的承載量大小對于其本身所裝的水在數(shù)量上并沒有直接性關(guān)系，水容器的盛水量主要是由于其本身的容積所決定。通過相關(guān)性的對比，能夠幫助學(xué)生進一步理解電荷、電荷量以及電容等物理量之間的關(guān)系，從而使學(xué)生能夠準(zhǔn)確認知電容的基本概念，并且扎實掌握電容與電荷量之間不存在相關(guān)性等基本特點，便于學(xué)生更好地解答物理考題中與電容器等相關(guān)的內(nèi)容。此外，教師還可以在電廠與磁場等部分的教學(xué)內(nèi)容，有效運用類比等研究方法，使學(xué)生學(xué)會建立恰當(dāng)?shù)奈锢砟Ｐ?，高效解釋相對?yīng)的物理應(yīng)用情境。

2.4 相關(guān)性轉(zhuǎn)換，增強知識直觀性

物理學(xué)習(xí)過程中，對于某些微觀性的物理量通常無法有效進行直接觀測，學(xué)生無法有效感事物的變化情況，將會造成認知不當(dāng)?shù)惹闆r，為了增進學(xué)生對于物理量的直接感知，使其能夠準(zhǔn)確把握物理基本量，并學(xué)會創(chuàng)造性地實現(xiàn)對物理量的靈活運用，教師需要指導(dǎo)學(xué)生有效掌握轉(zhuǎn)換法等物理研究方法，從而巧妙借助物理實驗儀器等，利用物理量之間所存在的相關(guān)性，實現(xiàn)物理量的科學(xué)轉(zhuǎn)換，提升對物理量的直觀認知。

以高中物理中物體溫度、受力大小以及電流大小等物理量的研究為例，由于其無法進行有效觀測，學(xué)生無法對其進行直觀性認知，因此，教師可以根據(jù)物體溫度能夠引起物體的熱脹冷縮，受力大小變化能夠引起彈簧形變以及電路中電流大小可以造成線圈偏轉(zhuǎn)等物理現(xiàn)象，利用轉(zhuǎn)換法，通過建立相應(yīng)的物理情境，從而使學(xué)生通過直觀的物體變化有效判斷物理量的大小改變。這是高中物理實驗設(shè)計中經(jīng)常使用的物理基礎(chǔ)思維，教師可以以此為基礎(chǔ)，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新性地開展相關(guān)物理實驗，幫助其有效掌握物理的典型研究方式，在直觀的物理實驗體驗過程中，進一步驗證物理基本知識與規(guī)律，加深對物理知識的理解與運用，同時，有效激發(fā)創(chuàng)造性思維的發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)物理知識的舉一反三，學(xué)會換個角度理解并有效解決物理問題。

2.5 比較式辨析，把握本質(zhì)特征

比較是學(xué)生認知事物過程中的常用思維，主要通過查找事物的共同點與不同點，從而更好地把握事物之間的練習(xí)與區(qū)別，是對新事物本質(zhì)特征認知的重要途徑。將其應(yīng)用于物理學(xué)科的研究過程中，能夠幫助學(xué)生打好物理認知基礎(chǔ)，促進學(xué)生正確開展物理的分析與推理。

在高中物理教學(xué)中，教師可以將比較法應(yīng)用于教學(xué)過程中，從而潛移默化地使學(xué)生掌握比較法，學(xué)會自覺運用比較法提升學(xué)習(xí)的效率與效果。教師可以先利用比較法引入教學(xué)中的全新概念，使學(xué)生基于已知知識的認知，通過相似性的對比，從而有效降低對新概念的理解難度，從本質(zhì)上把握新物理量的認知特點。以動能與動量等物理量的認知為例，教師可以使學(xué)生采用列表法找出二者之間的相同點與不同點，通過討論與分享，加深對兩個概念的初步認知，了解同樣作為機械運動描述范疇的兩個概念之間，分別通過物體運動形式與運動能量等不同角度對物體的機械運動進行描述。以正確認知為基礎(chǔ)，教師可以進一步引出動量守恒與動能守恒之間的關(guān)系，借助非彈性碰撞等典型物理模型，使學(xué)生深刻記憶物體在機械運動狀態(tài)下存在動量守恒，但動能不一定守恒等物理現(xiàn)象，從而有效規(guī)避物理考試中的易錯點，提升物理考試成績。另外，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生利用比較法，有效深化對物理知識的理解，在對物理知識進行鞏固復(fù)習(xí)的時候，教師可以組織學(xué)生采用思維導(dǎo)圖等方式，將具有內(nèi)在聯(lián)系的物理知識進行有效串聯(lián)，并使用不通的顏色將其進行區(qū)分，從而使學(xué)生有效分清各類物理量的概念及相關(guān)的物理規(guī)律，促進物理知識體系的不斷完善。