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物理學習方法漫談

［摘　要］　本文針對中學物理的特點，提出“觀察、思維、實驗、遷移”的學習方法，并舉例說明了具體要求。

［關鍵詞］　物理學習方法　觀察　思維　實驗　遷移
   　

物理學習方法與物理規律的發現有著密切的關系。縱觀物理學發展史，物理學家的每一次發現都離不開觀察、實驗、思考和遷移。在物理學習時，觀察是學習的開始，思維是學習的關系，實驗是學習的手段，遷移是學習的目的。

１　觀察

觀察就是充分利用人的各種感覺器官，對自然界的物理現象（包括實驗現象）的知覺過程。伽利略通過觀察吊燈的擺動，認識了擺的等時性。倫福德在從事槍炮制造時，觀察到鉆孔地下的金屬碎屑具有極高的溫度，他認為這么多的熱并不是金屬提供的，并做了一系列金屬鉆孔的實驗，根據實驗結果，倫福德斷言熱質說不足為信，應當把熱看成是一種運動形式。后來，英國的戴維做了更加嚴格的實驗，為熱是物質微粒的一種運動形式奠定了實驗基礎。人們對客觀世界的正確認識，是在反復觀察，實驗的基礎上形成的。觀察既然如此重要，在學習物理知識時，應掌握哪些具體的觀察方法和要求呢？

１．１　觀察的方法和步驟

①充分做好觀察前的準備工作。即準備好觀察工具和記錄的必備之物。

②要集中注意力，不放棄偶然目標，不輕易放過那些你甚至覺得毫無關系的現象。長期訓練，使之形成一種一絲不茍的科學習慣。

 ③反復觀察，找出實驗中產生某種現象的原因，透過現象看本質。

 ④作好觀察后的總結，對觀察到的現象和記錄的數據進行認真分析，以便形成物理概念，建立物理規律。例如，觀察凸透鏡成像實驗，首先要明確在實驗主要觀察蠟燭和屏的位置變化以及屏上像的變化。本實驗過程中，注意力應集中在蠟燭的位置、屏的位置和像的情況上。為了更準確地觀察這些現象，可進行多次實驗，最后總結出物距、像距、焦距以及像的虛實、放大、縮小等現象之間的關系。

１．２　觀察的要求

①迅速。物理實驗中，有很多實驗要求在很短的時間內準確讀出兩個或兩個以上的數據，這就要求有很快的觀察速度。

②準確。就是要縮小由于觀察帶來的誤差。

③深刻。就是要抓住那些往往是比較隱蔽的現象，而往往又是本質的物理過程。例如，浮沉子實驗中，當用手壓下瓶口的橡皮膜時，浮沉子會下沉。而下壓引起下沉的本質是下壓使浮沉子上部的空氣柱的體積減小，所受浮力減小所至。

④仔細。有些物理現象的變化不明顯，要求仔細觀察，并能分辨出細微差別。

２　思維

思維，是人腦對客觀世界的一種間接的、概括的反映，是將觀察、實驗所取得的感性材料進行思維加工，上升為理性認識的過程。學習過程就是一種思維活動，而思維活動也有一定的程序和方法。

２．１　物理思維的程序

物理思維是將物理現象與物理實驗所得到的感性認識，上升為理性認識，并從已有的理性認識上獲得新的理性認識。物理思維的主要程序是質疑與釋疑。

 ①質疑：質疑不是一般地提出不懂的問題，而主要指觀察者在充分運用了自己的知識卻仍不能解釋的，帶有一定難度的問題。因此，正確的質疑，對進一步學習和研究帶有方向性和啟發性。質疑的途徑很多，但質疑的深度卻與觀察者的觀察能力密切相關。例如，觀察沉浮子實驗，有的人只發現下壓與下沉的簡單關系。有的人則能發現下壓造成下沉的本質原因。

 ②釋疑。釋疑的前題是質疑，已有的知識是釋疑優先考慮使用的內容，當已有的知識對質疑的解釋明顯有困難時，對困難的那一部分就要進行創造性活動。釋疑應從物理學的基本概念，基本規律出發，先分析物理現象，找出產生這些現象的本質因素，再選擇適當的物理知識來解答物理問題。

質疑：三個溫度計都指示在２０℃的位置，但有一個溫度計的刻度不準確，因此肯定有一個溫度計測量到的溫度與實際溫度不符，是什么原因導致（a）（b）（c）三個圖中的實際溫度出現偏差呢？

釋疑：在實驗室中，圖二（c）杯中的酒精與空氣相通，由于蒸發吸熱，使得它的溫度低于室溫，而圖二（b）瓶中雖然也裝滿了酒精，但不會蒸發，因此它的溫度應和室溫相同，于是可以判斷圖二（c）的溫度計刻度不準確。

２．２　物理思維的基本方法

物理思維的方法包括分析、綜合、比較、抽象、概括、歸納、演繹等，在物理學習過程中，形成物理概念以抽象、概括為主，建立物理規律以演繹、歸納、概括為主，而分析、綜合與比較的方法滲透到整個物理思維之中。特別是解決物理問題時，分析、綜合方法應用更為普遍，如下面介紹的順藤摸瓜法和發散思維法就是這些方法的具體體現。

①順藤摸瓜法，即正向推理法，它是從已知條件推論其結果的方法。

②發散思維法，即從某條物理規律出發，找出規律的多種表述。這是形成熟練的技能技巧的重要方法。例如，從歐姆定律以及串并聯電能的特點出發，推出如下結論：串聯電路的總電阻大于任何一個分電阻、并聯電路的總電阻小于任何一個分電阻；串聯電路中，阻值大的電阻兩端的電壓大，阻值小的電阻兩端的電壓小；并聯電路中，阻值大的電阻通過的電流小，阻值小的電阻通過的電流大。

３　實驗

實驗是物理科學的基礎，也是物理知識的源泉，加強實驗是物理教學的時代特征，又是提高物理教學質量的先決條件。同樣，實驗也是形成物理概念、建立物理規律的重要方法，物理學習就是通過對物理現象、過程獲得必要的感性認識，這種感性認識可以來源于學生的生活，也可以來源于實驗提供的物理事實。從生活中得到的感性材料通常來自復雜的運動形態，本質的、非本質的因素通常交融在一起，僅通過這種途徑形成概念，建立規律有相當的困難。而實驗則可提供經過簡化和純化了的感性材料。它能使學生對物理事實獲得明確的具體的認識。例如，初中物理教材中，影響蒸發快慢的因素是直接從日常生活經驗中分析歸納得出的結論；聲音的發生是從實驗現象中分析歸納得出的結論；杠桿平衡條件是由大量的實驗數據，經歸納和必要的數學處理得到的結論，液體的壓強是先從實驗現象中得出定性的結論，再進一步尋求嚴格的定量關系。

物理教學過程中，物理教師對實驗教學的重視程度是影響教學質量的重要因素，學生對實驗的重視程度則是影響學習質量的重要因素。在物理學習時，要求做到如下幾點：①認真觀察課堂演示實驗。②獨立完成學生分組實驗和課外小實驗，勤動手、敢動手。③自己設計和制作某些簡單模型或玩具。④逐步養成用實驗解決物理問題的習慣。

４　遷移

遷移就是基本原理在其它條件下的運用。俗話說，學以致用，就是將所學知識、方法應用于社會實踐中去。其本質就是遷移。在物理學中，有許多內容體現了遷移原則。它表現在以下幾個方面。

４．１　數學知識的遷移

物理學常用數學表示物理概念、描述物理規律。例如應用數學中的比例關系描述物質的密度（ρ＝m／v）。物體的運動速度（v＝s／t），牛頓第二定律（a＝F／m）等。應用數學中的坐標圖象方法描繪出溫度―――時間圖象（表示某種物質的熔解與凝固過程），位移―――時間圖象、速度―――時間圖象、能量―――位移圖象等。應用數學中的幾何方法表示光的傳播、折射、反射等。

４．２　物理知識的遷移

物理知識的遷移表現在三個方面。其一，應用物理知識解題。物理教材中，單元、章節后均有習題。其二，應用物理知識解釋自然現象，例如，日食和月食現象可用光的直線傳播原理解釋。物態變化原因可用分子運動論來解釋。海市蜃樓奇觀可用光的折射原理解釋。其三，應用物理知識設計制作各類產品。例如，根據熱傳遞原理制成了保溫瓶，根據電磁感應原理制成了發電機、電子測量儀表等，根據熱脹冷縮原理制成了溫度計，根據光的折射、反射原理制成了照相機、幻燈機、電影放映機等。

４．３        物理思想的遷移

物理學在形成的發展過程中，逐步形成了一種物質觀，即物質普遍存在于相互作用之中，普遍存在于運動之中，普遍存在于能的轉化與守恒之中。于是，研究宏觀物體的受力、運動、和機械能的規律形成了力學。研究分子的受力、運動和內能的規律形成了熱學。研究電、磁之間的受力、運動和能的規律形成了電磁學等。在物理學習時，當我們形成了這種物質觀，就會有目的去認識和理解物質的相互作用規律、運動規律和能的轉化與守恒規律，學習就會更上一個臺階。正確的學習方法是搞好學習的事半功倍的金鑰匙。然而成功的學習靠的是辛勤的勞動―――觀察、思維、實驗、遷移。