立足物理考題，領悟研究方法
——物理學科中常用研究方法探析

何 梅

（雙流區(qū)永安鎮(zhèn)永安中學 四川·成都 610219）

0 引言

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

1 物理學科中常用研究方法的基本內容

1.1 物理學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，致使學生在學習過程中存在一定的困難，需要學生學會把握物理現(xiàn)象的實質，具備一定的分析、推理、總結與概括等能力，能夠將物理問題有效轉化為典型模型，把握問題的關鍵，合理運用解題方法快速、準確地加以解決。在物理學習過程中，常用的研究方法主要有理想化、等效替代、類比、比較以及轉換等典型方法，通過靈活運用研究方法，能夠有效提升學生的物理解題效率，促進學生創(chuàng)新解決各類物理問題。因此，高中物理教師需要積極引導學生在學習與考試中，注重對研究方法的領悟與掌握，逐步形成物理認知思維與知識體系，能夠將物理基礎知識與實驗實踐過程相互結合，實現(xiàn)舉一反三，融會貫通的教學效果，有效提升學生的物理學習能力。

1.2 物理學科中常用研究方法的特點分析

在物理的教學中，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雜性，對其進行研究必須剔除無關或者次要的影響因素，抓住事物的發(fā)展本質，才能合理建立相應的物理模型。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，利于開展科學地推理與判斷。等效代替法是高中物理學習中常用的方法之一，是透過物理現(xiàn)象，深入認知物理實質，有效實現(xiàn)知識靈活運用的主要途徑，多應用于力、速度、運動以及電場、磁場等研究領域，能夠使復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，能夠依據(jù)事物的相關性特點，科學推導未知的規(guī)律與知識，從而加深學生對知識的理解，增強學生創(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，實現(xiàn)知識體系不斷延伸并完善的有效方式。轉換法是通過參考系、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，在物理的力學分析與運動狀態(tài)的研究過程中使用居多，是高中學生必須扎實掌握的有效研究方法。

2 物理學科中典型研究方法的應用策略

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習中主要體現(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)象的本質特點，能夠進一步使高中學生深入理解并掌握物理基礎知識與基本規(guī)律，更好地解決物理研究的各類問題，使學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、推理與判斷的質量。

以高中物理中慣性運動的學習過程為例，教師可以引導學生對伽利略的慣性實驗進行自主學習，并嘗試找出實驗描述中對于理想化條件設置，由學生開展自由討論，通過剖析典型實驗中理想化處理方法的運用，學會把握物理學史中理想推理，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，教師可以引導學生靈活運用理想化的研究方法，科學開展推理與判斷，使學生將系統(tǒng)性的機械守恒作為解題基礎，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，在此基礎上，進一步分析動能的相互轉化過程，從而使學生增強理想化研究方法的思維訓練，使其學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，化復雜為簡單

等效法的合理運用是以物理事物的本質特征相一致為前提的，在高中物理教學中，有效引導學生掌握等效代替的基本方法，能夠幫助學生有效把握物理規(guī)律，將復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、準確把握物理規(guī)律的內容，等效代替則可以有效發(fā)揮作用，幫助學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問題為例，教師可以引導學生運用等效代替等研究方法，將復雜的受力分析有效轉化為合力與分力的分析與判斷，在已知是恒力作用的基礎上，先對事物的受力情況進行整體、系統(tǒng)化地分析，建立坐標體系，結合物體所處的狀態(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容，教師也可以利用等效替代等方法，組織學生開展物理解題練習。教師可以使學生將熟悉的勻速直線運動與自由落體運動等基礎運動狀態(tài)作為基礎，引導學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)復雜的運動過程簡單化分析，有效提升學生的物理解題能力。同理，教師可以指導學生加強等效代替等研究方法的解題訓練，并積極運用到電學、磁場學的研究過程中，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，這也導致學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，教師在物理教學中，需要使學生能夠學會正確使用類比等研究方法，準確把握事物之間的相似性等特點，并加以區(qū)分，能夠將對某一種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，準確認知事物的物理屬性。

在高中物理電學內容的學習中，教師可以加強對學生類比思維的訓練，使其能夠借助物理現(xiàn)象、性質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。為了使學生能夠加深對抽象概念的理解與認知，教師可以引導學生運用類比的方法，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。通過相關性的對比，能夠幫助學生進一步理解電荷、電荷量以及電容等物理量之間的關系，從而使學生能夠準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性等基本特點，便于學生更好地解答物理考題中與電容器等相關的內容。此外，教師還可以在電廠與磁場等部分的教學內容，有效運用類比等研究方法，使學生學會建立恰當?shù)奈锢砟Ｐ停咝Ы忉屜鄬奈锢響们榫场?/p>

2.4 相關性轉換，增強知識直觀性

物理學習過程中，對于某些微觀性的物理量通常無法有效進行直接觀測，學生無法有效感事物的變化情況，將會造成認知不當?shù)惹闆r，為了增進學生對于物理量的直接感知，使其能夠準確把握物理基本量，并學會創(chuàng)造性地實現(xiàn)對物理量的靈活運用，教師需要指導學生有效掌握轉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性，實現(xiàn)物理量的科學轉換，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等物理現(xiàn)象，利用轉換法，通過建立相應的物理情境，從而使學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計中經(jīng)常使用的物理基礎思維，教師可以以此為基礎，引導學生創(chuàng)新性地開展相關物理實驗，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，能夠實現(xiàn)物理知識的舉一反三，學會換個角度理解并有效解決物理問題。

2.5 比較式辨析，把握本質特征

比較是學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與區(qū)別，是對新事物本質特征認知的重要途徑。將其應用于物理學科的研究過程中，能夠幫助學生打好物理認知基礎，促進學生正確開展物理的分析與推理。

在高中物理教學中，教師可以將比較法應用于教學過程中，從而潛移默化地使學生掌握比較法，學會自覺運用比較法提升學習的效率與效果。教師可以先利用比較法引入教學中的全新概念，使學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，教師可以進一步引出動量守恒與動能守恒之間的關系，借助非彈性碰撞等典型物理模型，使學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，教師還可以引導學生利用比較法，有效深化對物理知識的理解，在對物理知識進行鞏固復習的時候，教師可以組織學生采用思維導圖等方式，將具有內在聯(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，從而使學生有效分清各類物理量的概念及相關的物理規(guī)律，促進物理知識體系的不斷完善。