物理學思想和方法

[摘要]物理課改的目的：是通過對必要的物理基礎知識的學習，發展個性、樹立思想、掌握方法、培養素質、提高能力。認識物理學思想和掌握物理學方法是學好物理的保證。

[關鍵詞]物理學 物理學思想 物理學方法

一、物理學思想

物理學思想狹義地說，就是學習物理過程而形成的符合物理體系、物理規律和物理邏輯、物理方法的結果。學會用物理思想去分析、解決物理問題。

物理學是不同于其他學科的一門自然科學，就中學物理而言，它是以觀察和實驗為基礎的學科。物理學有它自己的特點，通過了解物理學的發展歷史不難知道，所派生出的物理學體系無不來源于自然，來源于實踐。它是自然界客觀存在的東西，又與生產、生活息息相關，與社會發展密切聯系。由此所起的作用是顯而易見了。“物理”即事物的內在規律。它的運動形式、物質結構等物理變化、發展必定服從某種特定的規律。我們只有認識和掌握了物理規律，才能更好地認識自然，改造自然，創造美好社會為人類服務。

認識物理學思想，是學習物理學家對物理科學的熱愛和努力追求科學的嚴謹態度；學習他們不怕失敗敢于勝利的精神；學習他們不畏艱辛勇于拼搏的工作作風；學習他們善于假設、實驗、發現、創新的辨證思想；學習他們對物理的認識有著獨創見解、并能自成體系的勇氣和膽略；學習他們研究物理在表象、概念的基礎上能進行抽象、模擬、分析、綜合、判斷、推理、總結等認識活動過程的思維方法。

認識物理學思想是學好物理的前提。我們在學習物理過程中，始終要領會物理學思想，并能逐步轉化為自己的思想。掌握科學方法，提高解決物理問題的能力是極其重要的。

高中物理教學中的物理思想主要有：（１）觀察、實驗探究思想。(2)數據圖象處理思想。(3)概念規律形成思想。(4)科學設想、建立物理模型思想。(5)數理思想 。(6)科學思維、科學態度和科學方法思想。(7)“時空”和“守恒”思想。(8)變量控制思想。(9)求微、求真思想。(10)創新思想。但基本思想是怎樣研究物理和怎樣應用物理兩條。

二、物理學方法

物理學方法，簡單的說就是研究或學習和應用物理的方法。方法是研究問題的一種門路和程序，是方式和辦法的綜合。首先，學好物理要識記、理解物理概念、規律及條件，要解決描述物理問題，就要會對物理問題進行唯象的研究，然后進一步研究它的原因、規律，再尋求解決的方法。在中學物理課中我們只要注意到參考系、速度、質量、力、動量、能量、功等概念和牛頓運動定律、萬有引力定律、動量守恒定律、動能定理、動量定理、動量守恒定律、機械能守恒定律等規律，以及時空觀、物理模型、數學工具等。在熱學、電學、光學、原子物理學中的應用和分析、解決的方法，就會對此有所體會。研究物理的規律，也要從歷史上看，學會從描述物理過程開始，判斷什么物理問題說明用什么物理概念、物理量去描述物體的狀態，用什么方程可以描繪物體的運動狀況，變化關系，從而可以解決控制物理的問題。如：質點的位置、速度、加速度及其時間是描述運動學的物理量，勻變速直線運動公式，拋體運動公式，勻速圓周運動公式等，都是我們在研究運動學動力學問題時常常要用到的。 從動力學角度看運動學概念、規律能加深理解，能知道它的本質。如加速度是力產生的，它建立了運動學和動力學的聯系；拋體運動是質點在恒力作用下的加速度恒定的曲線運動等。可見，明確題設的物理情境，理解物理過程是解決物理問題的關鍵。教學過程必須始終貫穿物理思想和物理方法，這是授之魚和授之漁的根本。

方法是溝通思想、知識和能力的橋梁，物理方法是物理思想的具體表現。研究物理的方法很多，如觀察法、實驗法、假設法、極限法、類比法、比較法、分析法、綜合法、變量控制法、圖表法、歸納法、總結法、發散思維法、抽象思維法等。運用方法的過程也是思維的過程，思維主要包括抽象思維和形象思維。

下面略談幾種高中物理教學中常見的一些思維方法及其運用。

1.實驗法。實驗法是利用相關的儀器儀表和設計的裝置通過對現象的觀測，數據的采集、處理、分析后得出正確結論的一種方法。它是研究、探討、驗證物理規律的根本方法，也是科學家研究物理的主要途徑。

2.假設法。假設法是解決物理問題的一種重要方法。用假設法解題，一般是依題意從某一假設入手，然后運用物理規律得出結果，再進行適當討論，從而找出正確答案。這種解題科學嚴謹、合乎邏輯，而且可拓寬思路。在判斷一些似是而非的物理現象，一般常用假設法。

3.極限法。極限法是利用物理的某些臨界條件來處理物理問題的一種方法，也叫臨界（或邊界）條件法。在一些物理的運動狀態變化過程中，往往達到某個特定的狀態（臨界狀態）時，有關的物理量將要發生突變，此狀態叫臨界狀態，這時就有臨界值。如果題目中出現如“最大、最小、至少、恰好、滿足什么條件”等一類詞語時，一般都有臨界狀態，可以利用臨界條件值作為解題思路的起點，設法求出臨界值，再作分析討論得出結果。此方法是一種很有用的思考途徑，關鍵在于抓住滿足的臨界條件，準確地分析物理過程。

4.綜合法（也叫程序法）。綜合法就是通過題設條件，按順序對已知條件的物理各過程和各因素聯系起來進行綜合分析推出未知的思維方法。即從已知到未知的思維方法，是從整體到局部的一種思維過程。此法要求從讀題開始，注意題中能劃分多少個不同的過程或不同狀態，然后對各個過程、狀態的已知量進行分析，追蹤尋求與未知量的關系，從而求得未知量。一般適用于存在多個物理過程的問題。

5.分析法。分析法是綜合法的逆過程，它是從求未知到已知的推理思維方法。是從局部到整體的一種思維過程。其優點在于把復雜的物理過程分解為簡單的要素分別進行分析，便于從中找出最主要的、最本質的、起決定性的物理要素和規律。具體是從待求量的分析入手，從相關的物理概念或公式中去追求到已知量的一種方法。要求這個量，必須知道那些量，逐步尋求直至全部找出相聯系的物理過程和已知的關系，而后再從已知量寫到未知量。綜合法和分析法是最常用的解題思維方法。分析和綜合又是相互聯系的，沒有分析也就沒有綜合。綜合是以分析為基礎，分析又是以綜合為指導。

6.模擬法。模擬法是將題設中文字描述的物理過程、狀態通過實物模型或圖示模型形象地描繪出來以幫助思維分析的一種方法。它能直觀的反映出物理過程，也有助于理解、分析、記憶物理過程。是一種化復雜為簡單、化模糊為清晰的有效方法。尤其對一些空間問題、抽象情景，如運動的追蹤、電磁場等問題的分析就顯而易見了。注意的是在設置模型時必須相對的準確、形象，以免造成誤解。

7.類比法。類比法是指通過對內容相似、或形式相似、或方法相似的一類不同問題的比較來區別它們異同點的方法。這種方法往往用于幫助理解，記憶、區別物理概念、規律、公式很有好處。通常用于同類不同問題的比較。

在高中物理教學中，能量轉化和守恒的觀點是解決物理綜合問題的重要方法之一。還有等量替換法、等效法等也常在高中物理中運用。

(作者單位：山東濟寧市任城第一中學)