高中物理常用思想方法中的進(jìn)退之道

蘇雪峰 魏新才 蔣德瓊

（四川師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院 四川 成都 610101）

進(jìn)指向前，退指向后，進(jìn)退是最早見于《易經(jīng)·系辭上》“變化者，進(jìn)退之象也”，指卦象變化都是陰和陽的進(jìn)退變化而引起的.在漢語字典里，“進(jìn)”和“退”常作為兩層相對的意思出現(xiàn)，如“進(jìn)退兩難、進(jìn)退存亡、以退為進(jìn)、進(jìn)退有度”等成語.在我國，進(jìn)退更多的體現(xiàn)為一種哲學(xué)思想，經(jīng)道法儒兵釋等諸子百家的闡釋與發(fā)展，更體現(xiàn)為一種為人處世的方法、智慧與藝術(shù).

1 進(jìn)退思想在物理學(xué)思想方法中的體現(xiàn)與應(yīng)用

進(jìn)退之道，在于時(shí)機(jī)的把握，在于方法的應(yīng)用，在于度的掌控.進(jìn)退是一種方法，也是一種哲學(xué)思想，更是一種人生智慧與藝術(shù).可適用于生活的方方面面，而物理學(xué)本身源于哲學(xué)，因此進(jìn)退的思想在物理學(xué)中也有諸多體現(xiàn)，下面結(jié)合高中物理具體談?wù)勥M(jìn)退思想在物理學(xué)思想方法中的體現(xiàn)與應(yīng)用.

1.1 時(shí)機(jī)的把握

1.1.1 化抽象為具體

抽象具有多層意思，這里取其形容詞和名詞含義，指看不見摸不著也不能被感官直接把握的東西，而具體則是指能被感官直接把握的形象的東西.物理學(xué)的許多概念與規(guī)律都具有一定的抽象性，不容易理解也不容易研究，這時(shí)不妨先進(jìn)一步，將抽象的化為具體的、形象的、直觀的，再退一步，研究原來事物的本質(zhì)屬性.如法拉第先后引入電場線和磁感線描述電場和磁場、盧瑟福根據(jù)α 粒子的散射實(shí)驗(yàn)引入的原子核式結(jié)構(gòu)模型等.

1.1.2 化曲為直

1.1.3 猜想與假設(shè)法

在某些物理問題的處理與解決過程中，常出現(xiàn)不能明確分析研究對象、運(yùn)動(dòng)過程、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、受力情況、能量變化等情況，或者在分析的過程中會(huì)遇到較大阻礙.這時(shí)可以先進(jìn)一步，根據(jù)條件作出科學(xué)合理的猜想，并根據(jù)假設(shè)出的對象、過程、狀態(tài)等計(jì)算出結(jié)果，再根據(jù)猜想得出的結(jié)果進(jìn)一步與實(shí)際結(jié)果比較進(jìn)行驗(yàn)證，從而得出物理規(guī)律.在物理學(xué)科學(xué)探究自然現(xiàn)象與規(guī)律的過程中，很多的規(guī)律的發(fā)現(xiàn)都用到了假設(shè)法，如伽利略對落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的探究、牛頓對萬有引力定律的探究，安培的分子電流假說、愛因斯坦的相對論、德布羅意的物質(zhì)波等.

1.2 方法的應(yīng)用

1.2.1 微元法（極限法）

微元法是指在分析與處理問題時(shí)，先退一步，從事物的某一極小的部分入手，分析“微元”以找到規(guī)律，再進(jìn)一步，通過“微元”分析整體，最終解決事物整體問題的方法.同化曲為直法一樣，被微元的對象可以是實(shí)物，也可以是過程，還可以是圖像.如對象的微元（選取物體的某一部分作為研究對象，如計(jì)算帶電金屬圓環(huán)中心軸上的場強(qiáng)等）、過程的微元（向心加速度的推導(dǎo)以及某些變力做功的計(jì)算等）、圖像的微元（如勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移公式的推導(dǎo)、F－x 圖像計(jì)算功，F(xiàn)－t圖像計(jì)算沖量等）.

1.2.2 等效替代法

等效替代法是在保證效果相同的前提下，將實(shí)際的、復(fù)雜的物理問題或物理過程轉(zhuǎn)化為等效的、簡單的、易于研究的對象或過程的方法，也稱等效法.常用的物理方法中的類比法、累積法、放大法等都用到了等效思想.使用等效法處理實(shí)際物理問題時(shí)的基本思路一般也是先退一步，找相對簡單的、易于直接處理的等效替代復(fù)雜的、不易直接處理的問題，再進(jìn)一步，解決原來的問題.如力學(xué)合力與分力的等效、合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的等效、電學(xué)串并聯(lián)的等效電阻、電動(dòng)機(jī)和電源的內(nèi)阻與定值電阻的等效、交流電路電壓電流的有效值等.

1.2.3 控制變量法

物理學(xué)中研究某一個(gè)因素（變量）與另外多個(gè)因素（變量）的關(guān)系時(shí)，常常先退一步，保證其他因素不變，只研究某兩個(gè)因素之間的關(guān)系，然后再進(jìn)一步，研究多個(gè)因素共同作用的關(guān)系.控制變量法是物理學(xué)中最常用的研究方法之一，很多自然規(guī)律和科學(xué)理論都是在這種方法的基礎(chǔ)上得出來的，如“探究壓強(qiáng)、壓力與受力面積的關(guān)系、滑動(dòng)摩擦力的影響因素、加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系、功率與功和時(shí)間的關(guān)系、動(dòng)能與質(zhì)量和速度大小的關(guān)系、點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度與電荷量和距離的關(guān)系、電流與電壓和電阻的關(guān)系、安培力的大小和方向的影響因素”等.

1.2.4 整體法與隔離法

整體法是對物理問題中的整個(gè)系統(tǒng)或整個(gè)過程進(jìn)行分析研究的方法，隔離法是對物理問題中的單個(gè)物體或單個(gè)過程進(jìn)行分析研究的方法.在一些力學(xué)問題中，有時(shí)需先進(jìn)一步，將多個(gè)對象看成一個(gè)整體，分析其受力與運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，再退一步，將某一個(gè)對象從整體中隔離出來，單獨(dú)進(jìn)行分析.有時(shí)也需先退一步，將某一個(gè)對象或某一部分隔離出來，研究其運(yùn)動(dòng)或受力的特點(diǎn)，再進(jìn)一步，判斷整體的情況.靈活運(yùn)用整體法與隔離法對處理很多復(fù)雜的物理問題有很大幫助，是一種很常用的方法.

1.3 度的掌控

1.3.1 抓住主要因素，忽略次要因素

抓住主要因素，忽略次要因素這種思想方法來源于哲學(xué)上對于矛盾的闡述，即在我們生活中遇到的許多事情都具有一定的復(fù)雜性，在解決這些問題時(shí)要抓住事物的主要矛盾而忽略其次要矛盾.物理學(xué)的許多實(shí)際問題具有一定的真實(shí)性、復(fù)雜性和多變性，在處理解決這類問題時(shí)一般可以先退一步，將無關(guān)因素或次要因素忽略，再進(jìn)一步，抓住問題的主要因素，從而簡化物理情境，抽象出物理模型，得出理論并應(yīng)用于實(shí)際.如質(zhì)點(diǎn)、輕彈簧、輕繩、輕桿、光滑面、勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、簡諧振動(dòng)等高中物理常見的理想模型.

1.3.2 理想實(shí)驗(yàn)法

理想實(shí)驗(yàn)法是指把可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)與已有的理論知識結(jié)合起來，進(jìn)行概括、抽象、推理來揭示某些自然規(guī)律的一種重要的科學(xué)研究方法.由于實(shí)驗(yàn)達(dá)不到某些理想條件（如光滑、真空、絕對零度等），理想實(shí)驗(yàn)法得出規(guī)律的過程，只能是先退一步，由無限接近的實(shí)驗(yàn)條件下的現(xiàn)象，再根據(jù)已有的理論知識進(jìn)一步科學(xué)推理得到理想條件下的規(guī)律，而不能用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證.如牛頓第一定律、真空不能傳播聲音等.

2 小結(jié)

常言道，退一步，海闊天空，進(jìn)一步，其樂無窮.在處理實(shí)際問題時(shí)，有時(shí)需要以退為進(jìn)，退不是目的，只是手段，退不是退縮也不是逃避，退是為了更好的進(jìn).有時(shí)需要以進(jìn)為退，該進(jìn)時(shí)還是得進(jìn)，并且要倍道而進(jìn)，進(jìn)退結(jié)合，進(jìn)退有度.

總之，何時(shí)進(jìn)，何時(shí)退，體現(xiàn)的是時(shí)機(jī)的把握；如何進(jìn)，怎樣退，蘊(yùn)含的是方法的應(yīng)用；進(jìn)多少，退多少，體現(xiàn)的是度的掌控.諸多物理學(xué)的研究方法和思想方法中的進(jìn)退之道于以上3個(gè)方面均有體現(xiàn)，但各有側(cè)重.只有在物理教與學(xué)的活動(dòng)中了解和掌握了這些進(jìn)退的思想，在處理實(shí)際問題時(shí)，才能有效避免進(jìn)退首鼠、進(jìn)退失據(jù)、進(jìn)退無措、進(jìn)退維谷、進(jìn)退無路的現(xiàn)象，才能靈活根據(jù)進(jìn)退消長的規(guī)律，做到進(jìn)退有常、進(jìn)退有據(jù)、進(jìn)退有度.

1 項(xiàng)紅專.物理學(xué)思想方法研究.杭州：浙江大學(xué)出版社，2004.06

2 周紅成.進(jìn)退——做人做事的取舍藝術(shù)，北京：新世界出版社.2009.11

3 陳熙謀，吳祖仁，等.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·物理（必修與選修系列），北京：教育科學(xué)出版社，2005.11