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高中物理怎么才能开窍 挖掘物理教材渗透物理思维方法教育
来源：www.baiyundou.net 日期：较早时间
摘 要：本文将笔者对组织物理教学的过程中挖掘出来的教材蕴含的关于物理思维方法的内容进行梳理，总结出7种物理教学中常用的思维方法，并简单叙述了利用教材对学生渗透物理思维方法教育的三个途径。
关键词：教材 物理思维方法 物理教学
全日制义务教育《物理课程标准》指出“通过科学想象与科学推理方法的结合，发展学生的想象力和分析概括能力，使学生养成良好的思维习惯，敢于质疑，勇于创新。”因此重视思维能力的培养是物理教学的重要目标之一；另一方面，物理思维方法也是人们对物理研究和实践中采取的思考方式和科学方法的总结与概括。不仅可以提高物理学习效率、促进物理知识的学习，还可以培养科学的世界观、发展学生独立思考问题和解决问题的能力。笔者在多年的物理教学工作中发现，教材中蕴含的物理思维方法很多，可以充分利用教材来开展物理教学活动，渗透物理思维方法教育。
一、教材中蕴含的主要物理思维方法
1.物理模型思维法
物理模型思维方法是指在学习物理的过程中，充分利用物理模型进行分析综合的思维方法。所谓模型，就是为便于专注本质，解决问题，把复杂的物理过程与研究对象取其枝干，归结为一些简单的模型进行研究。物理模型有两类：一类是把研究对象看作抽象的理想模型。这类模型有质点、理想气体、弹簧振子、单摆、点电荷、点光源等；另一类是把物理过程抽象为理想模型。此类模型有匀速直线运动、完全弹性碰撞、稳恒电流等。同一物体可以分成好几种物理模型。例如太阳，研究它与其他天体之间的引力时看作质点；研究其转动时看作刚体；研究其照射地球表面时，看作平行光源。
对同一问题，取用不同的物理模型，会得到不同结论。选取模型的原则是，按照所给条件，尽可能简单。各类物理教材中，有时明确说明讨论的是哪一种模型，如质点、光线。但是多数场合不加说明，需要教师自己来思考。如力学范围内，石头、小球、子弹等不言而喻作为质点。在转动部分，杠杆、飞轮等应看作刚体。高中必修1第10页：“在物理学中，突出问题的主要方面，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，并将其作为研究对象，是经常采用的一种科学研究方法，质点就是这种物理模型之一。”3-2册第41页也说明理想变压器也是一个理想化模型。
2.物理演绎思维法
物理演绎思维法是归纳和演绎思想在物理学研究中的运用。比如将万有引力导出过程中，讲到海王星的发现。19世纪40年代，法国天文学家研究天王星的观察资料时，发现它的位置与天文学计算的结果不一样。他就用万有引力定律这个一般规律，进行演绎推理，推测出这种偏离现象，是由于有一颗未知的行星在吸引着天王星。他把推算出未知行星的轨道和预测的位置告诉了柏林天文台。后来，德国天文学家加勒观察到这个行星，就是海王星。
3.物理类比思维法
物理学研究过程中，许多结论的得出都是依据物理学家的类比思维。在讲到这些地方时，可以结合教材中的事例进行讲解。例如，在讲到单摆的时候，知道在摆角小于5度条件下，摆长一定的单摆震动周期与振幅和摆球无关。这叫做单摆振动的等时性，摆的等时性是伽利略通过类比的方法得出的结论。青年时代的伽利略，观察教堂悬挂的油灯在摆动，发现吊灯的摆动幅度尽管越来越小，但那时每一次所摆的时间似乎是相等的。当时还没有钟表，伽利略就用他的脉搏跳动一般是有规律的特征，他一面按照自己的脉搏，一面注视着吊灯的摆动，应用类比推理，观察的结果是正确的。
4.等效原理思维法
高一物理中知道了匀速直线运动。但在讨论变速运动时，运动的快慢不均匀了。引入平均速度时，一个变速运动，在一段时间里，经历了一段位移，跟一个同样的时间通过相同的位移的匀速直线运动效果相当，粗略地描述变速运动快慢，还是用位移跟时间的比值。不过，这不叫速度而是平均速度。因此，在讨论平均速度时，一定要阐明哪一段时间，哪段距离效果才算数。换另一段距离，另一段时间，就可能不是等效的。
5.量纲验证思维法
基本量和导出量。事先选定几个物理量作为基本量。由于基本量根据物理公式导出其他物理量的单位，叫做导出单位。国际上制定的一种通用的适合一切计量领域的单位量叫做国际单位制。力学范围内，国际单位制规定长度、质量和时间为三个基本量，它们用米、千克、秒作为基本单位。速度、加速度、力、动量、功都是导出量。它们的单位米/秒、米/秒、牛顿、千克·米/秒、焦耳都为导出单位。笔者认为量纲验证思维法常常不被部分教师和学生重视，而事实上其在物理学习和解题过程中起到重要作用。
6.科学猜想思维法
把日常生活经验跟探索物理规律结合起来，进行科学猜想。例如，学习阿基米德定律时，联系到井里提水。水桶离开水面过程中，感到桶逐渐变重，可以推出浮力大小可能与物体浸入液体里的体积大小有关。还可以联系在河水中游泳和海水中游泳有何不同。猜想浮力大小可能和液体密度有关。观察探索性实验，获得定性的认识后，进行科学猜想。例如，初中物理做研究液体的压强与深度的关系探索实验时，首先获得液体内部同一深度，向各个方向的压强都相等。然后，认识到液体的内部压强随深度而增大，科学猜想液体的压强可能与深度的关系。
7.比值法和反证法
教材中多次体现了比值法和反证法在物理学科中的运用。高中教材必修1中15页：在这里，我们用两个物理量（位移和时间）的比值定义了一个新的物理量（速度），它的物理意义与原来的两个物理量完全不同。在物理学中，常常用比值定义物理量来研究对象的某种新知，例如物质的密度、运动速度、压强等。事实上这个方法在其他领域也经常使用，例如人均耕地面积、人均收入、货物的单价等等。高中物理3-1册19页讨论等势面与电场线的关系时用到了反证法，反证法是科学研究中重要的逻辑方法。
二、结合教材渗透物理思维方法教育的途径和方法
1.指导学生开展预习功课的活动中渗透
预习功课可以帮助学生在课堂教学中做到有的放矢，充分将自己在预习时学到的内容和教师组织的课堂教学活动中学到的内容进行有效整合。在学生预习功课时，教师可以有意让学生留意书中所讲的内容，以此来渗透物理思维方法教育。比如，在学习万有引力定律前，教师引导学生进行预习活动。教师给学生讲解牛顿创立的实验哲学“分析——综合方法”，分析的方法：实验、归纳、演绎相结合，旨在发现定律；综合的方法：确立原理进行演绎——建立理论发现定律——实践检验验证真理。
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关键词：教材 物理思维方法 物理教学
全日制义务教育《物理课程标准》指出“通过科学想象与科学推理方法的结合，发展学生的想象力和分析概括能力，使学生养成良好的思维习惯，敢于质疑，勇于创新。”因此重视思维能力的培养是物理教学的重要目标之一；另一方面，物理思维方法也是人们对物理研究和实践中采取的思考方式和科学方法的总结与概括。不仅可以提高物理学习效率、促进物理知识的学习，还可以培养科学的世界观、发展学生独立思考问题和解决问题的能力。笔者在多年的物理教学工作中发现，教材中蕴含的物理思维方法很多，可以充分利用教材来开展物理教学活动，渗透物理思维方法教育。
一、教材中蕴含的主要物理思维方法
1.物理模型思维法
物理模型思维方法是指在学习物理的过程中，充分利用物理模型进行分析综合的思维方法。所谓模型，就是为便于专注本质，解决问题，把复杂的物理过程与研究对象取其枝干，归结为一些简单的模型进行研究。物理模型有两类：一类是把研究对象看作抽象的理想模型。这类模型有质点、理想气体、弹簧振子、单摆、点电荷、点光源等；另一类是把物理过程抽象为理想模型。此类模型有匀速直线运动、完全弹性碰撞、稳恒电流等。同一物体可以分成好几种物理模型。例如太阳，研究它与其他天体之间的引力时看作质点；研究其转动时看作刚体；研究其照射地球表面时，看作平行光源。
对同一问题，取用不同的物理模型，会得到不同结论。选取模型的原则是，按照所给条件，尽可能简单。各类物理教材中，有时明确说明讨论的是哪一种模型，如质点、光线。但是多数场合不加说明，需要教师自己来思考。如力学范围内，石头、小球、子弹等不言而喻作为质点。在转动部分，杠杆、飞轮等应看作刚体。高中必修1第10页：“在物理学中，突出问题的主要方面，忽略次要因素，建立理想化的物理模型，并将其作为研究对象，是经常采用的一种科学研究方法，质点就是这种物理模型之一。”3-2册第41页也说明理想变压器也是一个理想化模型。
2.物理演绎思维法
物理演绎思维法是归纳和演绎思想在物理学研究中的运用。比如将万有引力导出过程中，讲到海王星的发现。19世纪40年代，法国天文学家研究天王星的观察资料时，发现它的位置与天文学计算的结果不一样。他就用万有引力定律这个一般规律，进行演绎推理，推测出这种偏离现象，是由于有一颗未知的行星在吸引着天王星。他把推算出未知行星的轨道和预测的位置告诉了柏林天文台。后来，德国天文学家加勒观察到这个行星，就是海王星。
3.物理类比思维法
物理学研究过程中，许多结论的得出都是依据物理学家的类比思维。在讲到这些地方时，可以结合教材中的事例进行讲解。例如，在讲到单摆的时候，知道在摆角小于5度条件下，摆长一定的单摆震动周期与振幅和摆球无关。这叫做单摆振动的等时性，摆的等时性是伽利略通过类比的方法得出的结论。青年时代的伽利略，观察教堂悬挂的油灯在摆动，发现吊灯的摆动幅度尽管越来越小，但那时每一次所摆的时间似乎是相等的。当时还没有钟表，伽利略就用他的脉搏跳动一般是有规律的特征，他一面按照自己的脉搏，一面注视着吊灯的摆动，应用类比推理，观察的结果是正确的。
4.等效原理思维法
高一物理中知道了匀速直线运动。但在讨论变速运动时，运动的快慢不均匀了。引入平均速度时，一个变速运动，在一段时间里，经历了一段位移，跟一个同样的时间通过相同的位移的匀速直线运动效果相当，粗略地描述变速运动快慢，还是用位移跟时间的比值。不过，这不叫速度而是平均速度。因此，在讨论平均速度时，一定要阐明哪一段时间，哪段距离效果才算数。换另一段距离，另一段时间，就可能不是等效的。
5.量纲验证思维法
基本量和导出量。事先选定几个物理量作为基本量。由于基本量根据物理公式导出其他物理量的单位，叫做导出单位。国际上制定的一种通用的适合一切计量领域的单位量叫做国际单位制。力学范围内，国际单位制规定长度、质量和时间为三个基本量，它们用米、千克、秒作为基本单位。速度、加速度、力、动量、功都是导出量。它们的单位米/秒、米/秒、牛顿、千克·米/秒、焦耳都为导出单位。笔者认为量纲验证思维法常常不被部分教师和学生重视，而事实上其在物理学习和解题过程中起到重要作用。
6.科学猜想思维法
把日常生活经验跟探索物理规律结合起来，进行科学猜想。例如，学习阿基米德定律时，联系到井里提水。水桶离开水面过程中，感到桶逐渐变重，可以推出浮力大小可能与物体浸入液体里的体积大小有关。还可以联系在河水中游泳和海水中游泳有何不同。猜想浮力大小可能和液体密度有关。观察探索性实验，获得定性的认识后，进行科学猜想。例如，初中物理做研究液体的压强与深度的关系探索实验时，首先获得液体内部同一深度，向各个方向的压强都相等。然后，认识到液体的内部压强随深度而增大，科学猜想液体的压强可能与深度的关系。
7.比值法和反证法
教材中多次体现了比值法和反证法在物理学科中的运用。高中教材必修1中15页：在这里，我们用两个物理量（位移和时间）的比值定义了一个新的物理量（速度），它的物理意义与原来的两个物理量完全不同。在物理学中，常常用比值定义物理量来研究对象的某种新知，例如物质的密度、运动速度、压强等。事实上这个方法在其他领域也经常使用，例如人均耕地面积、人均收入、货物的单价等等。高中物理3-1册19页讨论等势面与电场线的关系时用到了反证法，反证法是科学研究中重要的逻辑方法。
二、结合教材渗透物理思维方法教育的途径和方法
1.指导学生开展预习功课的活动中渗透
预习功课可以帮助学生在课堂教学中做到有的放矢，充分将自己在预习时学到的内容和教师组织的课堂教学活动中学到的内容进行有效整合。在学生预习功课时，教师可以有意让学生留意书中所讲的内容，以此来渗透物理思维方法教育。比如，在学习万有引力定律前，教师引导学生进行预习活动。教师给学生讲解牛顿创立的实验哲学“分析——综合方法”，分析的方法：实验、归纳、演绎相结合，旨在发现定律；综合的方法：确立原理进行演绎——建立理论发现定律——实践检验验证真理。
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