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物理學習方法
來源: 本站原創   點擊數:3009   更新時間:2005-09-07

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*的是辛勤的勞動———觀察、思維、實驗、遷移。 
  
  
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