論物理學(xué)方法

臧秀花

物理學(xué)方法，簡單的說就是研究或?qū)W習(xí)和應(yīng)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(xué)好物理要識記、理解物理概念、規(guī)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(guī)律，再尋求解決的方法。在中學(xué)物理課中我們只要注意到參考系、速度、質(zhì)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(guī)律，以及時空觀、物理模型、數(shù)學(xué)工具（矢量、圖象、變化率）等在熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、原子物理學(xué)中的應(yīng)用和分析、解決的方法，就會對此有所體會。研究物理的規(guī)律，也要從歷史上看，學(xué)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(tài)，用什么方程可以描繪物體的運動狀況，變化關(guān)系，從而可以解決控制物理的問題。如：質(zhì)點的位置、速度、加速度及其時間是描述運動學(xué)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(xué)動力學(xué)問題時常常要用到的。從動力學(xué)角度看運動學(xué)概念、規(guī)律能加深理解，能知道它的本質(zhì)。如：加速度是力產(chǎn)生的，它建立了運動學(xué)和動力學(xué)的聯(lián)系；拋體運動是質(zhì)點在恒力作用下的加速度恒定的曲線運動；簡諧運動是質(zhì)點在線性回復(fù)力作用下的運動等.又如：從動力學(xué)角度能判定運動獨立性原理不存在，分運動的獨立性是有條件的。可見，明確題設(shè)的物理情境，理解物理過程是解決物理問題的關(guān)鍵。教學(xué)過程必須始終貫穿物理思想和物理方法，這是授之漁和受之漁的根本。

方法論剖析

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(xiàn)。研究物理的方法很多，如有觀察法、實驗法、假設(shè)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(jié)法、發(fā)散思維法、抽象思維法、逆向思維法、模擬想象法、知識遷移法、數(shù)學(xué)演變法等。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。下面談?wù)劯咧形锢斫虒W(xué)中常見的一些思維方法及其運用：實驗法：實驗法是利用相關(guān)的儀器儀表和設(shè)計的裝置通過對現(xiàn)象的觀測，數(shù)據(jù)的采集、處理、分析后得出正確結(jié)論的一種方法。它是研究、探討、驗證物理規(guī)律的根本方法，也是科學(xué)家研究物理的主要途徑。正因如此，物理學(xué)是一門實驗科學(xué)，也是區(qū)別于其它學(xué)科的特點所在。當(dāng)然，其中也包括了觀察法，觀察實驗應(yīng)注意重復(fù)試驗，去偽存真、去表抓本，去粗存精，數(shù)據(jù)觀測正確，理論與實驗的誤差，理想與實際的差異，發(fā)現(xiàn)規(guī)律。

假設(shè)法：假設(shè)法是解決物理問題的一種重要方法。用假設(shè)法解題，一般是依題意從某一假設(shè)入手，然后運用物理規(guī)律得出結(jié)果，再進行適當(dāng)討論，從而找出正確答案。這種解題科學(xué)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(xiàn)象，一般常用假設(shè)法。科學(xué)家在研究物理問題時也常采用假設(shè)法。我們同學(xué)在解題時往往不敢大膽假設(shè)，不懂的怎樣去創(chuàng)設(shè)物理圖景和物理量，也就覺的無從下手了。還有一些題中的物理量較少，雖然結(jié)果只與其有關(guān)，但在分析物理過程中又需要一些新的物理量介入時，也要進行相關(guān)量的假設(shè)，最后可以再消去。

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(tài)變化過程中，往往達到某個特定的狀態(tài)（臨界狀態(tài)）時，有關(guān)的物理量將要發(fā)生突變，此狀態(tài)叫臨界狀態(tài)，這時卻有臨界值。如果題目中出現(xiàn)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(tài)，可以利用臨界條件值作為解題思路的起點，設(shè)法求出臨界值，再作分析討論得出結(jié)果。此方法是一種很有用的思考途徑，關(guān)鍵在于抓住滿足的臨界條件，準(zhǔn)確地分析物理過程。

綜合法（也叫程序法）：綜合法就是通過題設(shè)條件，按順序?qū)σ阎獥l件的物理各過程和各因素聯(lián)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(tài)，然后對各個過程、狀態(tài)的已知量進行分析，追蹤尋求與未知量的關(guān)系，從而求得未知量。一般適用于存在多個物理過程的問題。

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(yōu)點在于把復(fù)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(zhì)的、起決定性的物理要素和規(guī)律。具體是從待求量的分析入手，從相關(guān)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(lián)系的物理過程和已知的關(guān)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(lián)系的，沒有分析也就沒有綜合。綜合是以分析為基礎(chǔ)，分析又是以綜合為指導(dǎo)。模擬法：模擬法是將題設(shè)中文字描述的物理過程、狀態(tài)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(fù)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(shè)置模型時必須相對的準(zhǔn)確、形象，以免造成誤解。

類比法：類比法是指通過對內(nèi)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(qū)別它們異同點的方法。這種方法往往用于幫助理解，記憶、區(qū)別物理概念、規(guī)律、公式很有好處。通常用于同類不同問題的比較。如：電場和磁場，電路的串聯(lián)和并聯(lián)，動能和動量，動能定理和動量定理，單位物理量的物理量的形式（如單位體積的質(zhì)量、單位面積的壓力）等的比較。而比較法可以是不同類的比較，更有廣義性。比如數(shù)學(xué)中曲線的斜率在物理圖象里表示的物理意義是不同的，應(yīng)學(xué)會比較，有比較才能有區(qū)別。

控制變量法：其方法是指在多個物理量可能參與變化影響中時，為確定各個物理量之間的關(guān)系，以控制某些物理量使其固定不變來研究另外兩個量變化規(guī)律的一種方法。它是研究物理的一種科學(xué)的重要方法。限于篇幅，以上方法略去舉例說明。

在高中物理教學(xué)中，能量轉(zhuǎn)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。

在教學(xué)中務(wù)必有意識地貫穿物理思想和物理方法，思想指導(dǎo)方法，方法體現(xiàn)思想。當(dāng)然，隨著科學(xué)的發(fā)展，物理學(xué)習(xí)的深入，新思想新方法會不斷出現(xiàn)，只要我們不懈的努力，勇于探索，大膽創(chuàng)新，一定能為物理教學(xué)作出貢獻。