物理學(xué)中的科學(xué)方法

康春雨

摘 要：物理學(xué)的學(xué)習(xí)只有通過(guò)科學(xué)的學(xué)習(xí)方法才能夠更加有效。提出了幾種物理學(xué)的科學(xué)方法。

關(guān)鍵詞：科學(xué)方法；運(yùn)用；電磁學(xué)

一、物理學(xué)中的科學(xué)方法

1.觀察法

觀察是指人們對(duì)自然狀態(tài)下的事物進(jìn)行考察的過(guò)程，也就是對(duì)客觀事物不加以影響的情況下研究事物。在物理學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，觀察法是極為重要的一種方法。但是，同一般的觀察有所區(qū)別，物理學(xué)的觀察不應(yīng)該漫無(wú)目的，應(yīng)該利用儀器和工具進(jìn)行有意識(shí)地觀察。

2.實(shí)驗(yàn)法

實(shí)驗(yàn)則是指根據(jù)研究的目的，利用儀器和設(shè)備，對(duì)自然現(xiàn)象進(jìn)行人為的控制或者模擬，進(jìn)行干擾排除，突出主要的因素，在有利的條件下，對(duì)自然規(guī)律進(jìn)行研究，進(jìn)而對(duì)物理規(guī)律的本質(zhì)進(jìn)行深刻揭示。

拿“液體壓強(qiáng)”這堂課為例，教師可以先提出“在其他各個(gè)方向上，液體是否也有壓強(qiáng)呢？”這一問(wèn)題。之后，讓學(xué)生進(jìn)行三個(gè)實(shí)驗(yàn)，第一個(gè)實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生在白鐵罐側(cè)壁靠在底部的地方用定在同一個(gè)高度的不同地方，將三四個(gè)孔打在上面，在灌上水之后，讓學(xué)生對(duì)水怎樣從孔中噴出進(jìn)行觀察。第二個(gè)實(shí)驗(yàn)是只留一個(gè)小孔，將其他的小孔都封住，然后在靠近頂部和中部的地方盡量打出孔徑相同的兩個(gè)小孔，讓學(xué)生觀察這時(shí)水的噴出情況，并且對(duì)同一時(shí)間的小孔噴出的水進(jìn)行收集。第三個(gè)實(shí)驗(yàn)是把這個(gè)鐵罐進(jìn)行歪扭，然后再對(duì)水從孔中的噴出情況進(jìn)行觀察。這三個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行總結(jié)。

3.控制變量法

在物理學(xué)中，某一個(gè)物理量能夠受到多個(gè)不同物理量的影響。學(xué)習(xí)者為了對(duì)這一物理量同其他物理量之間的關(guān)系進(jìn)行確定，需要對(duì)某些定量進(jìn)行控制，使其固定不變，對(duì)某個(gè)定量進(jìn)行改變，進(jìn)而觀察所研究的物理量同這一物理量之間有何種關(guān)系。

4.理想化方法

學(xué)習(xí)者為了使研究更加方便，可以簡(jiǎn)化問(wèn)題，將問(wèn)題的主要因素進(jìn)行突出，將次要因素進(jìn)行忽略。進(jìn)而在物理學(xué)過(guò)程中，在主要矛盾突出的純粹情形中，對(duì)其現(xiàn)象進(jìn)行抽象和概括，得出結(jié)論。

二、在教學(xué)中的運(yùn)用

1.在力學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用

在力學(xué)的教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)講授物理概念和原理，進(jìn)行科學(xué)方法的提出，不對(duì)方法的定義進(jìn)行嚴(yán)格推敲，不對(duì)方法的內(nèi)涵進(jìn)行詳細(xì)的闡述，僅僅通過(guò)具體事例的佐證，就可以讓學(xué)生自然而然地意識(shí)到。例如牛頓第一定律的講授，通過(guò)講解伽利略思想實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生們領(lǐng)會(huì)到理想化這一物理學(xué)中的科學(xué)方法；例如力學(xué)的講授，可以讓學(xué)生感受到類(lèi)比法。在進(jìn)行課程講授的過(guò)程中，對(duì)這一段得歷史進(jìn)行回顧，通過(guò)闡述物理規(guī)律，對(duì)科學(xué)方法進(jìn)行引出，將物理知識(shí)進(jìn)行前后貫穿，從而使學(xué)生的聯(lián)想能力和思維能力進(jìn)行活躍。

2.在熱學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用

在進(jìn)行熱力學(xué)的基本定理過(guò)程中，教師可以進(jìn)行理想化方法的進(jìn)一步闡述。在進(jìn)行講解的過(guò)程中，學(xué)生會(huì)遇到很多理想模型：理想氣體、平衡態(tài)，同時(shí)也會(huì)遇到很多理想過(guò)程：等溫、等壓、絕熱等。遇到這些知識(shí)后，學(xué)生就積累了一定的感性知識(shí)，通過(guò)利用適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)，可以讓學(xué)生進(jìn)行理想化方法的科學(xué)歸納。

3.在電磁學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用

類(lèi)比法是電磁學(xué)教學(xué)部分涉及的最多方法。因?yàn)殡妼W(xué)同磁學(xué)之間存在一定的相似性，所以電和磁之間也存在著一定的內(nèi)在聯(lián)系。公式和定律是這種相似性的反映，教師在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)該對(duì)這種相似性進(jìn)行把握，從靜電的部分，通過(guò)類(lèi)推的方法推出磁學(xué)的概念，這樣能夠使學(xué)生在學(xué)習(xí)新知識(shí)的同時(shí)，對(duì)舊知識(shí)進(jìn)行回顧。

電磁感應(yīng)就是這樣產(chǎn)生的。從電與磁的對(duì)稱(chēng)性、電能夠生磁的這方面進(jìn)行處罰，法拉第提出了磁能生電，這在當(dāng)時(shí)是一個(gè)極為大膽的猜測(cè)，但是這一推理最后產(chǎn)生了電磁感應(yīng)定律。在法拉第之后，另一個(gè)著名的物理學(xué)大師麥克斯韋通過(guò)對(duì)比這一定律和安培環(huán)路定律，發(fā)現(xiàn)了這其中的不對(duì)稱(chēng)性，從而將磁場(chǎng)進(jìn)行變化能產(chǎn)生電場(chǎng)，麥克斯韋推斷出電場(chǎng)能夠產(chǎn)生磁場(chǎng)，進(jìn)而將位移電流的假說(shuō)推出，使麥克斯韋幾分方程組進(jìn)行建立，在理論上對(duì)電磁波的存在進(jìn)行了預(yù)言。這就為未來(lái)的無(wú)線電事業(yè)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，是一項(xiàng)偉大的物理學(xué)發(fā)現(xiàn)。

觀察法、實(shí)驗(yàn)法、控制變量法以及理想化法都是物理學(xué)中科學(xué)方法的基礎(chǔ)。通過(guò)利用這些科學(xué)方法，可以對(duì)物理學(xué)發(fā)展的規(guī)律進(jìn)行更加深刻的認(rèn)識(shí)，從歷史回顧探索未來(lái)，從而對(duì)物理學(xué)的發(fā)展進(jìn)行科學(xué)指導(dǎo)。

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指導(dǎo)老師：肖利

（作者單位 吉林師范大學(xué)）

編輯 孫玲娟