論物理學(xué)之思想和方法

張志欽

物理課改的目的是通過對必要的物理基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，發(fā)展個性，樹立思想，掌握方法，培養(yǎng)素質(zhì)，提高能力。“物理難學(xué)”是學(xué)生普遍認(rèn)為的。怎樣才能學(xué)好物理呢？我以為，認(rèn)識物理學(xué)思想和掌握物理學(xué)方法是學(xué)好物理的保證。現(xiàn)就物理學(xué)之思想和方法談?wù)勛约旱臏\薄認(rèn)識，供同行商榷。

一、關(guān)于物理學(xué)思想

物理學(xué)思想就是研究物質(zhì)的運(yùn)動形式、內(nèi)在規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的客觀存在反映在人的意識中經(jīng)過思維活動而產(chǎn)生的結(jié)果。這種思維活動是人的一種精神活動，是從社會實(shí)踐中產(chǎn)生的。其內(nèi)涵包括了物理科學(xué)本身的發(fā)展建立、物理學(xué)家的探索精神和研究方法以及我們學(xué)習(xí)物理的思想過程。狹義地說，就是學(xué)習(xí)物理過程而形成的符合物理體系、物理規(guī)律和物理邏輯、物理方法的結(jié)果，學(xué)會用物理思想去分析、解決物理問題。

二、關(guān)于物理學(xué)方法

所謂物理學(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(jìn)行唯象的研究，然后進(jìn)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(yùn)動定律、萬有引力定律、動量守恒定律、動能定理、動量定理。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(yùn)動狀況、變化關(guān)系，從而可以解決控制物理的問題。教學(xué)過程必須始終貫穿物理思想和物理方法。

三、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(shí)驗(yàn)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。運(yùn)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(yùn)用：

實(shí)驗(yàn)法：實(shí)驗(yàn)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(yàn)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。

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(yùn)用物理規(guī)律得出結(jié)果，再進(jìn)行適當(dāng)討論，從而找出正確答案。這種解題科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、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。

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(yùn)動狀態(tài)變化過程中，往往達(dá)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(diǎn)，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。

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(diǎn)在于把復(fù)雜的物理過程分解為簡單的要素分別進(jìn)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。

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(shí)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。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(diǎn)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，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，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。

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)，只要我們不懈努力，勇于探索，大膽創(chuàng)新，一定能為物理教學(xué)作出貢獻(xiàn)。

（責(zé)任編輯 劉 紅）