比较常用的几种物理方法

1/1比较常用的几种物理方法高中物理教学中几种比较常用的方法

永州二中薛茗132********

[内容

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，洛仑兹力提供向心力，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。

2.等效替代法

等效法亦称“等效替代法”，是科学研究中常用的思维方法之一，它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。它也是物理学研究的一种重要方法。掌握等效方法及应用，体会物理等效思想的内涵，有助于提高考生的科学素养，初步形成科学的世界观和方法论，为终身的学习、研究和发展奠定基础。

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。

例如在水平方向的匀强电场中，有一质量为m的带电小球，用长为L的细线悬于O点，当小球平衡时，细线和竖直方向成θ角，现给小球一个冲量，冲

量的方向和细线垂直，使小球恰能在竖直平面内做圆周运动。问：①小球做圆周运动的过程中，在哪个位置有最小速度？并求这个速度值。②施加的冲量值至少为多大？要求在竖直平面运动的过程中最小速度及所在位置，一般先要分析小球的受力情况，分析其运动性质，若是曲线运动，则往往要根据能量关系来确定动能变化。此过程中，小球受线的拉力、重力和电场力，拉力不做功，重力和电场力方向相互垂直，所做的功是正是负不能确定，由于重力和电场力都是恒力，则可以用它们的合力来代替之，分析其等效合外力对小球做功的情况，若等效合力做正功，则小球动能增大，反之小球动能减少。分力和其合力是等效替代关系，此题用等效场力代替重力和电场力，将小球在重力场和电场中的运动情况转化为类似于只在重力场中运动的一般情况，将问题大大简化。

“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。

3.构建物理模型法

一、构建物理模型在物理问题中的应用

纵观物理学发展史，许多重大的发现与结论，都是由于科学家们经过大胆的猜想构思，创建出科学的理想化的物理模型，并通过实验检验或实践验证，模型与事实基础很好吻合的前提下获得的。模型,是一种理想化的物理形态,是物理知识的一种客观表现,科学家作理论研究,通常都要从“模型”入手,利用抽象、理想化、简化、类比等手法，把研究对象的本质特征抽象出来，构成一个概念或实物的体系，即形成模型。

从本质上讲，分析和解答物理问题的过程，就是构建物理模型的过程，我们平时所说的解题时应“明确物理过程”，“在头脑中建立一幅清晰的物理图景，其实就是指要正确的构建物理模型。物理模型的建立在物理学习（特别是解题）中有十分广泛的应用。

伽利略让小球从弯曲的斜槽上自由下落，当斜槽充分光滑时，小球可沿另端斜槽上升到初始高度，如果另端斜槽末端越接近水平，小球为达到初始高度,将运动很远。如果末端完全水平，小球将一直运动下去，永不停止。正因为伽利略构建了光滑这一理想化的模型，才有惯性定律的重大发现。

法拉第在1852年，对带电体、磁体周围空间存在的物质，设想出电场线、磁场线一类力线的模型，并用铁粉显示了磁棒周围的磁力线分布形状，从而建立了场的概念，对当前的传统观念是一个重大的突破。

1905年爱因斯坦受普朗克量子假设的启发，大胆地建立了光子模型，并提出著名的爱因斯坦光电效应方程，圆满地解释了光电效应现象。

卢瑟福以特有的洞察力和直觉，抓住α粒子轰击金箔有大角度偏转这一反常现象，从原子内存在强电场的思想出发，于1911年构思出原子的核式结构模型。

“哈勃定律”所反映的大爆炸宇宙模型，指出了我们周围的宇宙并不是静态的、恒定的、而是动态的、膨胀的。从而冲破了传统观念的束缚，为研究宇宙的起源和演化扫清了道路。

除了上述一些理想化模型外，在高中教材中，我们要学会掌握平抛运动、圆周运动、碰撞、反冲、单摆、理想气体、点电荷、绝缘体、点光源、薄透镜、狭缝、薄膜等一系列物理模型的特点和研究方法，学会将研究对象简化成理想模型，将新的物理情景抽象成我们熟知的物理模型并加以解决，并且在解题中不断建立

新的物理模型。人船模型、测加速、测量分子速率的装置原理运用的也是构建物理模型法。

二、教师在教学过程中要重视对学生建模意识的培养

理想的物理模型，即是物理科学体系中光辉的典范，也是解决现实物理问题不可或缺的依据，其重要性不言而喻。所以，教师在传授知识的过程中，要根据实际课时的内容安排，及时向学生强调基本物理模型建立的过程和条件，并要求学生牢固把握住这些基本的物理模型，并且在具体应用解决物理问题时,引导学生如何根据题设条件，从物理规律出发，通过分析、综合、类比等，突出对所要研究问题起主要作用的因素，略去非本质的次要因素，使思维从纷繁复杂的具体问题中抽象、构造出我们熟悉的物理模型，然后应用掌握的相关知识予以解决。当然，对学生这种能力的要求并非一朝一夕就能培养出来的，需要教师把这种建模意识贯穿在教学的始终。要循序渐进地启发引导学生，使学生逐步熟悉并掌握这种科学研究的思维方法，养成良好的思维品质，使构建物理模型的意识真正成为学生思考问题的方法与习惯。

三、提高建模意识是教育思想和教学观念更新的体现

江泽民总书记指出：“创新是一个民族的灵魂，是一个国家兴旺发达的不竭动力，创新的关键是人才，人才的成长靠教育。”二十一世纪的教育改革，向我们教师提出了新的更高的要求。以往那种“深挖洞”寻难题，为应付高考而大量集训的做法，培养的只是一个个解题的机器人，创新意识、开放思维已经变得麻木，这样的教育肯定不适应时代的需要。而培养学生综合应用所学知识的能力，收集和处理信息的能力，以及培养学生独立思考，激发创新意识和“重在参与”的意识，是我们每位教师在教学活动中努力的方向。所以教师们原有头脑中存在的那种陈旧的教育思想和教学观念必须彻底更换。在向学生传授知识的同时，要重视宣扬科学家们那种大胆联想，勇于构建物理模型（甚至包括失败的物理模型）的创新思维，让他们体验到科学家们为人类、为科学寻求真理的进取精神和科学态度，唤起学生们对建模意识重要性的认识，激发他们的兴趣，逐步提高他们构建物理模型的能力。提高学生的建模意识，必须向学生指明，努力掌握硬实的物理基础是必备的条件，同时还要求学生建立起广泛的物理生活知识，平时多关心、收集高新科技信息知识，并通过联想，理论联系实际，使自己所学的知识更扎实、更贴近实际，避免出现一问三不知的科盲现象和“指麦苗为韭菜”的书呆子现象，这正是现代教育所期望的。

四、建模意识是创新思维

在教学活动中构建学生的建模意识实质上是培养学生的创造思维能力，因为建模活动本身就是一项创造性的思维活动。它可以培养学生的想象能力，直觉思维能力，猜测、转换、构造等能力，这些能力正是创造性思维所具有的最基本的特征。

在教学中构建学生的建模意识与素质教学所要求的培养学生的创新能力是相辅相成、密不可分的。要真正培养学生的创新能力，教师的课堂教学模式必须更改，“课题研究性”教学模式与“探究性学习”的课堂教学模式均坚持以学生为主体，教师为主导的原则，充分挖掘学生的主动参与和积极思维的意识,自觉地在学习过程中构建物理模型。只有这样才能使学生分析和解决问题的能力得到长足的进步，也只有这样才能真正提高学生的创新能力。

4.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。在物理学上非常重要的牛顿第一定律就是通过理想实验法得出的。

用理想实验来研究物理规律时要以大量可靠的实验为基础，然后注意分析当某个因素在向某一方向逐渐发生变化时，你所观察到的现象是如何变化的，最后加以推理：当这个因素达到极限时，那么你所观察到的现象沿着它变化的趋势最终会怎么样？

例如我们在研究声音在真空中是否能传播时就应用了理想实验；我们实验时在钟罩里放入一个正在发声的闹铃，然后将钟罩里的空气逐渐抽出，随着空气越来越少，钟罩里越来越接近真空，我们听到的铃声越来越弱，然后我们根据这个依据合理的推出：当钟罩里的空气少到极限即钟罩里是真空时，我们将听不见声音，这样我们得出声音不能在真空中传播的规律。

最著名的是伽利略的斜面理想实验以及牛顿大炮。牛顿曾研究过这样一个问题：他发现人掷出去的石头总会偏离掷出方向落回地面，于是牛顿提出了一个“大炮”的设想，在地球的一座高山上架起一只水平大炮，以不同的速度将炮弹平射出去，射出速度越大，炮弹落地点就离山脚越远。他推想：当射出速度足够大时，炮弹将会如何运动呢？牛顿通过科学的推理得出了一个重要的结论。这就是著名的“牛顿大炮”的故事，故事中牛顿实际也用到了理想实验的研究方法。

5.控制变量法

控制变量法是物理学研究中常用的一种研究方法。所谓控制变量法，就是在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的因素或条件加以人为控制，即保持一个或多个量不变，调整另一个或多个量改变，来探究这些量之间的关系。

为了研究导体中的电流与导体两端的电压以及导体的电阻都有关系，中学物理实验难以同时研究电流与导体两端的电压和导体的电阻的关系，而是在分别控制导体的电阻与导体两端的电压不变的情况下，研究导体中的电流跟这段导体两端的电压和导体的电阻的关系，分别得出实验结论。通过学生实验，让学生在动脑与动手，理论与实践的结合上找到这“两个关系”，最终得出欧姆定律I＝U/R。

为了研究牛顿第二定律m、a、F关系等也用控制变量法。

为了研究导体的电阻大小与哪些因素有关，控制导体的长度和材料不变，研究导体电阻与横截面积的关系。

为了研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关，保证压力相同时，研究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系。

控制变量法在物理实验中有很大作用，但一定要注意结论的准确性，例如上面的“从而可以得知电阻一定时电流的大小和电阻的大小成反比”切莫得出了“从而可以得知电流的大小和电阻的大小成反比”，要尊重事实。

中学物理课本中，其他的如：蒸发的快慢与