物理思想与方法

原文地址：物理思想方法集锦作者：cyb0251物理方法既是科学家研究问题的方法，也是学生在学习物理中常用的方法，新课标也要求学生掌握一些探究问题的物理方法。

常见的物理方法有：1、控制变量法自然界发生的各种现象，往往是错综复杂的。

决定某一个现象的产生和变化的因素常常也很多。

为了弄清事物变化的原因和规律，必须设法把其中的一个或几个因素用人为的方法控制起来，使它保持不变，然后来比较，研究其他两个变量之间的关系，这种研究问题的科学方法就是“控制变量法”。

物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的办法，把多因素的问题转变成多个单因素的问题，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法就叫做控制变量法。

初中物理实验大多都用到了这种方法，如通过导体的电流I受到导体电阻R和它两端电压U的影响，在研究电流I与电阻R的关系时，需要保持电压U不变；在研究电流I与电压U的关系时，需要保持电阻R不变。

利用控制变量法研究的问题还有：液体蒸发的蒸发的快慢和哪些因素有关，压强与压力和受力面积的关系，运动快慢和速度与时间的关系，导体的电阻与长度、横截面积、材料的关系等。

2、理想模型法为了更形象，更直观地表示某一种物理现象或物理规律，利用科学抽象的方法，抽象出简单直观的物理模型，利用物理模型研究物理问题。

这种方法就叫做理想模型法。

如用太阳系模型代表原子结构，用简单的线条代表杠杆，利用光线描述光的传播，用磁感线描述磁场等。

3、转换法一些看不见，摸不着的物理现象，不好直接认识它，我们常根据它们表现出来的看的见、摸的着的现象来间接认识它们。

在物理学中有一些微观的或不易观察的现象，经常把这些现象通过放大或转化，成为容易观察到的现象，这种方法就叫做转换法。

如根据电流的热效应来认识电流大小，根据磁场对磁体有力的作用来认识磁场等。

4、比值定义法为了给某些物理规律或物理量确定一个概念，常用到比值的方法就叫做比值定义法。

速度的定义，压强的定义，功率的定义，比热容的定义，热值的定义，电流大小的定义等都是用了比值定义的方法。

5、理想实验法有一些物理现象，由于受实验条件所限，无法直接验证，需要我们先进行实验，再进行合理推理得出正确结论，理想实验法也叫做实验推理法，就是在物理实验的基础上加上合理的科学的推理得出结论的方法就叫做理想实验法。

这也是一种常用的科学方法。

如将一只闹钟放在密封的玻璃罩内，当罩内空气被抽走时，钟声变小，由此推理出：真空不能传声。

这样就可以探究出真空不能传声或声音人传播的需要介质。

在探究运动的物体如果不受力的作用将保持原来的速度和方向做匀速直线运动，也是利用了这种方法。

6、实验法在实验的基础上，通过分析实验现象或实验数据，直接得出结论的方法叫做实验法。

串并联电路的电流电压关系就是利用了实验法直接得出结论的。

7、数学推理法在已有的物理知识的基础上用数学的方法通过推理得出规律或结论的方法叫做数学推理法。

串并联电路的电阻关系是在电流和电压关系的基础上加上欧姆定律用数学的方法推导出来的。

8、抓主要因素法抓主要因素法也叫做忽略次要因素法，当我们研究某一个物理现象或规律时，有一些对我们研究的问题影响不大，我们常常把这些因素忽略掉，而只考虑主要因素，这种方法叫做抓主要因素法。

在研究杠杆、轮轴、滑轮等省力机械力的大小关系时，得出了动力臂是阻力臂的几倍动力就是阻力的几分之一，轮半径是轴半径的几倍动力就是阻力的几分之一，有几条绳子吊着物体，拉力就是重力的几分之一，这些结论的得出都是在忽略摩擦力和机械本身重力的基础上得出的，忽略了次要的因素，只考虑了主要因素。

9、类比法类比——是指在新事实同已知事物间具有类似方面作比较。

类比法是人们所熟知几种逻辑推理中，最富有创造性的。

科学史上很多重大发现、发明，往往发端于类比，类比被誉为科学活动中的“伟大的引路人”，是它首先推动了假说的产生。

尽管类比不能代替论证，但可以为理解新知识、概念和规律提供依托。

因此，作为一种“从特殊推到特殊的科学方法”，类比法在物理教学中有着广泛的应用。

类比的方法很多，如：⑴ 新、旧知识类比：物理学是自然科学中的一门基础科学，它不仅有一定的知识内容，而且这些内容之间存在着必然的内在联系。

将新、旧知识进行类比，给学生以启示，使学生易于掌握新知识，同时也巩固了旧知识。

⑵生活经验与物理规律的类比：学生在日常学习生活中积累了一定的生活经验。

用学生身边的事例进行类比，可启发学生的思维，调动学生学习的积极性，培养学生在生活中观察和分析事物的能力。

⑶、相关学科知识与物理知识的类比：自然科学分科庞杂，物理只是众多学科之一，可以用其它学科的一些学生已学过的知识进行类比，帮助他们理解一些物理现象和物理过程。

在认识一些物理概念时，我们常将它与生活中熟悉且有共同特点的现象进行类比，以帮助我们理解它。

类比法也叫做类比推理法或类推法。

类比法是根据两个或两类对象间某些方面相似或相同的属性推出它们在其它方面也有相似或相同的属性的一种逻辑推理方法，是物理学中一种非常重要的研究方法。

如认识电流大小时，用水流进行类比。

认识电压时，用水压进行类比。

10、等效替代法等效法在研究物理问题时，有时为了使问题简化，常用一个物理量来代替其他所有物理量，但不会改变物理效果。

如用合力替代各个分力，用总电阻替代各部分电阻，浮力替代液体对物体的各个压力等。

11、归纳法归纳法就是在已有的生活经验或大量的个别属性推理出一般属性的方法。

如：研究力的概念时，为了得出力的概念，列举了大量的例子，通过分析这些例子的共性得出了力的概念，就是利用了归纳法。

12、叠加法物理学中常常把微小的、不易测量的同一物理量叠加起来，测量后求平均值的方法俗称“叠加法”。

为了测量细铜丝的直径，把细铜紧密地绕在铅笔上，绕五十匝，然后用刻度尺测出五十匝的长度，除以五十，就是直径，这种方法就是叠加法。

1.等效替代法等效法是把复杂的物理现象、物理过程转化为简单的物理现象、物理过程来研究和处理的一种科学思想方法。

它是物理学研究的一种重要方法。

力的分解是力的合成的逆运算,即几个力的作用效果可以用一个力来替代,体现了等效替代的思想.在中学物理中，合力与分力、合运动与分运动、总电阻与分电阻、平均值、有效值等，都是根据等效概念引入的。

在学习过程中，若能将此法渗透到对物理过程的分析中去，不仅可以使我们对物理问题的分析和解答变得简捷，而且对灵活运用知识，促使知识、技能和能力的迁移，都会有很大的帮助。

在解题时，用的最多的是以模型替代实物。

“等效”并非指事物的各个方面效果都相同，而是强调某一方面的效果。

因此一定要明确不同事物在什么条件、什么范围、什么方面等效。

通常可以考虑对下列因素进行等效替代：研究对象、物理模型、物理状态、物理过程、物理作用等。

2.类比法利用“类比法”可以帮助学生把感到陌生的问题与自己一个熟悉的事物进行比较，从而找出它们的相似或相近之处，达到认识事物的规律。

一、“矢量”与数学中的“向量”类比：帮助学生把“矢量”与数学中的“向量”进行比较，找出它们的共性和相同点，发现其规律，引导学生运用“三角形法则”和“相似形法则”等方法来达到解决物理问题的目的。

例如：在对力、位移、速度、电场场度以及磁感应场度等物理量的教学中与“向量”进行对比，知道这些物理量都是有大小和方向的，并且知道它们的线段的长度表示大小、箭斗表示方向。

同时了解了这些物理量与“向量”的区别在于物理量有单位，而“向量”无单位。

更进一步加深了对物理量的理解。

二、把物理中相同形式的公式进行“类比”：就是把表达不同规律的和定律的公式而具有相似的形式进行比较它们间的相同的变化特点和变化关系，达到掌握知识的效果。

教学中具体指导学生在课后把形似而内容要点不同的公式列出来进行比较，找出它们的共性和个性，从而掌握每一个公式的特点和区别。

例如：把公式v=s/t、I=U/R、C=Q/U和a=F/m等公式，教学中首先帮助同学们从中找出共性：一是它们的形式相同，二是公式中有些物理量的属性相同，三是公式中其他物理量的变化特点一样。

再次就是帮助他们从公式中找出其中一个量不随其他量的变化而变化，例如：同一段物体它的质量和电阻保持不变，而I与U、a与F成正比的关系一样。

又如：C=Q/U这个公式中对于固定的电容器来说“C”是不变的，与其他物理量无关。

三、知识内容之间的“类比”：就是把物理知识中内容语言叙述形式相似而内容实质不同的概念、定律、等进行比较，达到理解的目的。

教学中引导他们把知识内容间有相似特点的物理知识进行比较，发现它们之间的相似性以及不同之处，达到加强记忆的目的，从而提高记忆力。

例如：教学中常常把电场与重力场、电势与高度、电势差和高度差、库仑定律与引力定律等知识内容和知识点进行比较。

帮助学生理解这些内容之间的共同点和区别，避免混肴。

又例如：在教库仑定律时从内容的文字叙述和公式的形似与万有引力定律从两方面作比较，一、引力和库仑力都跟距离的平方成反比，二、都有跟乘积成正比的叙述，三、从公式F=Gm1m2/r2;和F=kQ1Q2/r2;来看形式相同但其实质不同，一个反应的是有质量的物体间引力大小的计算，另外一个是用来计算电荷间的作用力大小。

四、物理现象的“类比”：在物理知识中有很多内容具有相似性，具有相同的物理规律，解决问题的思路一样，处理问题的方法和手段一样。

例如：物体在重力场中的运动与带电粒子在匀场电场中的运动相比较可知它们间只是物体的加速度不同，但它们间有一个共同的特点即当匀场电场一但确定，它们各是的加速度都保持不变；垂直磁场方向的带电粒子在匀场磁场中的运动与物体做匀速圆周运动比较可知带电粒子在磁场中做匀速园周运动，洛仑慈力提供向心力，其运动规律与园周运动相同；帮助他们从中找出物理现象之间的共同规律，进行归纳小结，达到提高解决物理问题的能力、分析问题的能力。

五、“物理图象”与“数学图象”类比：就是把描述物理量间变化关系的图象与数学中函数图象作比较，找出它们之间的特定关系，了解物理图象的特定含义，达到掌握物理知识的目的。

例如：在匀变速直线运动规律的教学中利用数学中一次线性函数的特点找出物理图象与Ｖ、ｔ轴的交点的意义，图象斜率的意义，从而加深了对速度、加速度和位移的理解，巩固了基础知识。

类比是将一类事物的某些相同方面进行比较，以另一事物的正确或谬误证明这一事物的正确或谬误。

这是运用类比推理形式进行论证的一种方法.对比，是将论据中截然相反的两种情况进行比较。

因为比较的双方形成鲜明的对照，互为衬托，所以，这种方法特别能突出一方面的性质，具有很强的论证力量，因而，用得也很普遍。

类比和对比的区别:说白了就是，类比都是引用和自身比较相同的，有共同性的；对比时引用有明显不同的，可以显出差别的。

3.理想实验法理想实验法是在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律的一种研究问题的方法，但得出的规律却又不能用实验直接验证的。