物理思想方法文稿.doc

高中物理基本思想、方法初探引言伴随着科学技术不断进步，不仅物理学研究手段不断更新，而且物理学思想方法也悄悄发生着变化在继承传统研究方法基础上，一些新研究方法也被引入到物理学正确科学思想方法对科学发现和发展具有重要意义物理学研究自然界最普遍物质运动现象，研究物质最基本、最普遍运动形态以及物质各层次结构相互作用和运动的基本规律物质在运动变化过程中，往往要受到其自身和周围环境及其它各种复杂因素影响或制约研究实际问题时，若不加分析把所有因素都考虑进去，则势必增加研究问题难度，甚至中断研究因此，人们常常遵循化繁为简原则，有意突出研究对象主要因素，忽略次要因素或无关紧要因素的干扰，科学抽象出能反映事物本质特征的理想化模型，理想模型的提出正是基于这种考虑理想模型能保留对研究问题起决定影响的主要因素，建立科学抽象模型，清晰突显被研究问题本质特征，呈现问题所包含主要矛盾，便于我们分析和发现物质运动规律主要部分因此，理想模型已成为一种重要科学研究方法，并被广泛应用于各个研究领域此外， 类比法、比较法、等效法、实验法、对称法、控制变量法案、图象法、转换法、微元法等等思想方法对我们学习物理学理论及其研究物质运动规律都具有重要指导意义。

结合笔者多年来的教学实践，现仅以高中物理学范畴常用的思想、方法为中心，期望成为物理学工作者和学生习得的有力武器，以利于培养和拓展师生思维能力，提高彼此科学素养，总结如下：1.理想模型法如质点、点电荷（含检验电荷）、弹簧振子、单摆、理想气体、电场线、磁感线、自由落体运动、抛体运动（含平抛、竖直上抛、竖直下抛、斜上抛和斜下抛运动）、光滑水平面（或斜面）、匀速运动、匀速圆周（圆弧）运动、小船渡河模型、双星系统运动模型、机车启动模型、竖直面内圆周运动临界问题的轻绳与轻杆模型、大爆炸宇宙模型（成功地解决了很多天文观测事实）、理想变压器（即原、副线圈变压比与匝数比间的关系：）、人船模型、子弹击打木块模型、卢瑟福的原子核式结构模型等弄清物理情景，简化和科学抽象实际问题，合理构建模型，便于人类更好地认识和掌握它们，为人类服务，推动社会不断进步与科学可持续较好发展2.类比法如以、和（特例：）在取一段时间，得平均值（即、、和）；当极短（即）时，表示某一时刻的瞬时值（即、、和），以水流类比电流（即水从高处往低处流，电流从高电势流向低点势重力势能类比电势能、高度类比电势、等高线类比等势线和高度差类比电势差，以重力做功引起重力势能的变化类比弹簧的弹力（弹性限度内）做功引起弹性势能的变化乃至类比电场力做功引起电势能的变化，以引力场（如重力场）类比电场、磁场，由重力做功与路径无关类比至电场力做功也与路径无关，以万有引力定律（）类比库仑定律()（即共性：平方反比规律），以用不同的容器装水类比于用不同的电容器容纳电荷：单位高度类比单位电压、总水量类比总电荷量、水容器类比电容器、横截面积类比电容，将电荷间通过电场发生的作用力类比于磁极间凭借磁场发生的作用力，电源的作用类比于抽水机（将电源移动电荷增加电荷的电势能类比于抽水机增加水的重力势能），以做简谐振动的单摆的振动周期（）类比弹簧振子的振动周期（），以两只轻质弹簧的串（或并）接后的总弹性模量与之前的分弹性模量关系（①串接：；②并接：）类比电路中两电阻的并（或串）接后的总电阻与分电阻关系，大到宏观的天体（如地球绕太阳运转）类比小至微观的电子绕原子核高速旋转，带电微粒（或带电小球）以某一初速度垂直进入匀强电场中将做类平抛运动等等。

3.比较法如比较位移与路程及距离的异同，比较线速度、角速度及加速度比值定义的异同点，比较互为一对作用力和反作用力的两个力与一对平衡力的异同，比较电场线与磁感线的异同，比较万有引力与静电力的异同点，比较蒸发和沸腾的概念，比较热量与内能的异同点，比较振动和波动及其图象的异同，比较经典时空观与相对论时空观的异同等等4.等效法合力与分力共同作用效果相同如岸上一人用细线借助定滑轮将河中漂浮的小船匀速拉着靠岸，只需将船速沿着绳和垂直绳两方向正交分解即可；宏观的电流就是大量载流子微观电流的综合体现，电场力是微观静电力（库仑力）的宏观体现，运动电荷在磁场中受到的洛伦兹力其实是电流在磁场中受到安培力的微观表征，交变电流有效值计算，切割磁感线运动（包括平动和转动）的一段导体等效于电源，断电自感情境下回路中的线圈等效于短暂电源，远距离高压输电线路中升压变压器所在回路的副线圈等效于电源，降压变压器所在回路中的副线圈等效于电源等5.实验法（含探究性与验证性实验）如探讨滑动摩擦定律的影响因素（力可能与材料、接触面粗糙及干湿程度、正压力大小和接触面积等有关），探究求互成角度的两个力的方法——平行四边形定则，由两名同学互助合作用一把长约的不锈钢刻度尺测各自反应时间（），用“滴水法”测当地重力加速度，验证圆周运动中向心力的表达式：，验证机械能守恒定律（即重锤带动纸带无初速竖直下落情形下，即误差允许范围内），探究弹性限度内弹簧的弹力与其伸长长度间关系（），测定电池的电动势和内阻，探究感应电流产生的条件，探究通电直导线垂直蹄形匀强磁场中所受安培力的影响因素等。

6.对称法如竖直上抛运动的上升和下降至原抛出点处的速率对称（指上升和下降过程中经过同一位置时的速度大小相等，方向相反与时间对称（指上升与下落过程中经过同一段高度的时间相等），做简谐运动的弹簧振子的位移、速度、加速度和动能都关于平衡位置对称等7.控制变量法如牛顿第二定律（①若一定，则；②若一定，则），匀速转动的砂轮边缘处的线速度比靠近转轴处的大，象不打滑的皮带传动、自行车链条传动、齿轮啮合传动、接触摩擦传动等装置的大小轮缘处线速度大小相等，则（即大轮边缘处向心加速度小于小轮边缘处向心加速度！），探索金属的电阻定律（电阻R可能与材料、长度、横截面积和温度有关），等等8.图象法常常借助于、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、等图象的斜率（即图线的倾斜程度）、与横轴所围“面积”、起点、交点、拐点、截距等处理图象涵盖信息量大，能形象直观简洁明了地反映相应规律，达到事半功倍的效果！9.转换法打破思维定势，化繁为简，化难为易，“化曲为直”思想如探究平抛（或斜抛）运动时，将曲线运动转化为相互垂直（即正交）两个方向的直线运动，进而予以研究象末速度为零的匀减速直线运动，转换成反方向的初速度为零的匀加速直线运动，进而采用相应的比例关系快速准确迎刃而解。

欧姆表原理：将不便于测量的电阻值转换成测电流值的方式必会柳暗花明！10.微元法即无限分割求和，逐渐逼近的极限思想如匀变速直线运动的位移随时间的关系公式的推出（充分借助图象），曲线运动中瞬时速度大小及其方向的确定；例如，当研究对象（物体）不能被视为质点而要计算二者间的万有引力时，可将物体假想分隔成无数质点，先求局部的合力，再求最终的总合力即可；电流元等此外，在处理物理问题时，常采用将整体法与隔离法结合并优化运用，还有正交分解法、三角形法（即矢量平移后，构造成封闭的三角形）、合成法、拉密定理（即“正弦定理”）、相似三角形法（即探寻几何三角形与矢量三角形相似，然后用几何线段长度比例与对应矢量大小比例相等列方程求解）、填补法（例如，求解有关质量<或电荷>均匀分布的球体与球外某一距离处的质点<或点电荷>间的万有引力<或静电力>时，常采用此法予以作答等等，限于篇幅，其它方法中的例子就不再一一赘述！结语综上所述，高中物理学中运用理想模型、 类比法、比较法等科学思想方法都将对科学发现和发展起到至关重要的作用在生产技术发展的要求和推动下，人们对物理现象和物理规律的探索不断取得新的突破物理学的各分支学科有着突飞猛进的发展，丰富了人们对物质世界运动基本规律的认识和掌握，促进了许多和物理学紧密相关的新兴学科、交叉学科和新技术学科产生、成长和发展并获得较大进步。

这些思想方法既有助于培养人的创造思维能力，增强创新意识，为科学探究奠基，又可获得研究方向甚至形成科学理论，还能带来科学理论上的重大突破，并能促进物理学不断向纵深领域发展，从而加快整个人类社会的文明进程让师生在严谨的科学精神和实事求是的科学态度中受到熏陶，希望本文能为物理学研习者提供一些有益的启示和帮助，考虑不周之处，敬请予以斧正 1 -。