逍遥学能 2013-08-13 08:25
1 观察
观察就是充分利用人的各种感觉器官，对自然界的物理现象（包括实验现象）的知觉过程。伽利略通过观察吊灯的摆动，认识了摆的等时性。伦福德在从事枪炮制造时，观察到钻孔地下的金属碎屑具有极高的温度，他认为这么多的热并不是金属提供的，并做了一系列金属钻孔的实验，根据实验结果，伦福德断言热质说不足为信，应当把热看成是一种运动形式。后来，英国的戴维做了更加严格的实验，为热是物质微粒的一种运动形式奠定了实验基础。人们对客观世界的正确认识，是在反复观察，实验的基础上形成的。观察既然如此重要，在学习物理知识时，应掌握哪些具体的观察方法和要求呢？
1．1 观察的方法和步骤
①充分做好观察前的准备工作。即准备好观察工具和记录的必备之物。
②要集中注意力，不放弃偶然目标，不轻易放过那些你甚至觉得毫无关系的现象。长期训练，使之形成一种一丝不苟的科学习惯。
③反复观察，找出实验中产生某种现象的原因，透过现象看本质。
④作好观察后的总结，对观察到的现象和记录的数据进行认真分析，以便形成物理概念，建立物理规律。例如，观察凸透镜成像实验，首先要明确在实验主要观察蜡烛和屏的位置变化以及屏上像的变化。本实验过程中，注意力应集中在蜡烛的位置、屏的位置和像的情况上。为了更准确地观察这些现象，可进行多次实验，最后总结出物距、像距、焦距以及像的虚实、放大、缩小等现象之间的关系。
1．2 观察的要求
①迅速。物理实验中，有很多实验要求在很短的时间内准确读出两个或两个以上的数据，这就要求有很快的观察速度。
②准确。就是要缩小由于观察带来的误差。
③深刻。就是要抓住那些往往是比较隐蔽的现象，而往往又是本质的物理过程。例如，浮沉子实验中，当用手压下瓶口的橡皮膜时，浮沉子会下沉。而下压引起下沉的本质是下压使浮沉子上部的空气柱的体积减小，所受浮力减小所至。
④仔细。有些物理现象的变化不明显，要求仔细观察，并能分辨出细微差别。
2 思维
思维，是人脑对客观世界的一种间接的、概括的反映，是将观察、实验所取得的感性材料进行思维加工，上升为理性认识的过程。学习过程就是一种思维活动，而思维活动也有一定的程序和方法。
2．1 物理思维的程序
物理思维是将物理现象与物理实验所得到的感性认识，上升为理性认识，并从已有的理性认识上获得新的理性认识。物理思维的主要程序是质疑与释疑。
①质疑：质疑不是一般地提出不懂的问题，而主要指观察者在充分运用了自己的知识却仍不能解释的，带有一定难度的问题。因此，正确的质疑，对进一步学习和研究带有方向性和启发性。质疑的途径很多，但质疑的深度却与观察者的观察能力密切相关。例如，观察沉浮子实验，有的人只发现下压与下沉的简单关系。有的人则能发现下压造成下沉的本质原因。
②释疑。释疑的前题是质疑，已有的知识是释疑优先考虑使用的内容，当已有的知识对质疑的解释明显有困难时，对困难的那一部分就要进行创造性活动。释疑应从物理学的基本概念，基本规律出发，先分析物理现象，找出产生这些现象的本质因素，再选择适当的物理知识来解答物理问题。
质疑：三个温度计都指示在20℃的位置，但有一个温度计的刻度不准确，因此肯定有一个温度计测量到的温度与实际温度不符，是什么原因导致（a）（b）（c）三个图中的实际温度出现偏差呢？
释疑：在实验室中，图二（c）杯中的酒精与空气相通，由于蒸发吸热，使得它的温度低于室温，而图二（b）瓶中虽然也装满了酒精，但不会蒸发，因此它的温度应和室温相同，于是可以判断图二（c）的温度计刻度不准确。
2．2 物理思维的基本方法
物理思维的方法包括分析、综合、比较、抽象、概括、归纳、演绎等，在物理学习过程中，形成物理概念以抽象、概括为主，建立物理规律以演绎、归纳、概括为主，而分析、综合与比较的方法渗透到整个物理思维之中。特别是解决物理问题时，分析、综合方法应用更为普遍，如下面介绍的顺藤摸瓜法和发散思维法就是这些方法的具体体现。
2 物理学习方法
①顺藤摸瓜法，即正向推理法，它是从已知条件推论其结果的方法。
②发散思维法，即从某条物理规律出发，找出规律的多种表述。这是形成熟练的技能技巧的重要方法。例如，从欧姆定律以及串并联电能的特点出发，推出如下结论：串联电路的总电阻大于任何一个分电阻、并联电路的总电阻小于任何一个分电阻；串联电路中，阻值大的电阻两端的电压大，阻值小的电阻两端的电压小；并联电路中，阻值大的电阻通过的电流小，阻值小的电阻通过的电流大。
3 实验
实验是物理科学的基础，也是物理知识的源泉，加强实验是物理教学的时代特征，又是提高物理教学质量的先决条件。同样，实验也是形成物理概念、建立物理规律的重要方法，物理学习就是通过对物理现象、过程获得必要的感性认识，这种感性认识可以来源于学生的生活，也可以来源于实验提供的物理事实。从生活中得到的感性材料通常来自复杂的运动形态，本质的、非本质的因素通常交融在一起，仅通过这种途径形成概念，建立规律有相当的困难。而实验则可提供经过简化和纯化了的感性材料。它能使学生对物理事实获得明确的具体的认识。例如，初中物理教材中，影响蒸发快慢的因素是直接从日常生活经验中分析归纳得出的结论；声音的发生是从实验现象中分析归纳得出的结论；杠杆平衡条件是由大量的实验数据，经归纳和必要的数学处理得到的结论，液体的压强是先从实验现象中得出定性的结论，再进一步寻求严格的定量关系。
物理教学过程中，物理教师对实验教学的重视程度是影响教学质量的重要因素，学生对实验的重视程度则是影响学习质量的重要因素。在物理学习时，要求做到如下几点：①认真观察课堂演示实验。②独立完成学生分组实验和课外小实验，勤动手、敢动手。③自己设计和制作某些简单模型或玩具。④逐步养成用实验解决物理问题的习惯。
4 迁移
迁移就是基本原理在其它条件下的运用。俗话说，学以致用，就是将所学知识、方法应用于社会实践中去。其本质就是迁移。在物理学中，有许多内容体现了迁移原则。它表现在以下几个方面。
4．1 数学知识的迁移
物理学常用数学表示物理概念、描述物理规律。例如应用数学中的比例关系描述物质的密度（ρ＝m／v）。物体的运动速度（v＝s／t），牛顿第二定律（a＝F／m）等。应用数学中的坐标图象方法描绘出温度———时间图象（表示某种物质的熔解与凝固过程），位移———时间图象、速度———时间图象、能量———位移图象等。应用数学中的几何方法表示光的传播、折射、反射等。
4．2 物理知识的迁移
物理知识的迁移表现在三个方面。其一，应用物理知识解题。物理教材中，单元、章节后均有习题。其二，应用物理知识解释自然现象，例如，日食和月食现象可用光的直线传播原理解释。物态变化原因可用分子运动论来解释。海市蜃楼奇观可用光的折射原理解释。其三，应用物理知识设计制作各类产品。例如，根据热传递原理制成了保温瓶，根据电磁感应原理制成了发电机、电子测量仪表等，根据热胀冷缩原理制成了温度计，根据光的折射、反射原理制成了照相机、幻灯机、电影放映机等。
4．3 物理思想的迁移
物理学在形成的发展过程中，逐步形成了一种物质观，即物质普遍存在于相互作用之中，普遍存在于运动之中，普遍存在于能的转化与守恒之中。于是，研究宏观物体的受力、运动、和机械能的规律形成了力学。研究分子的受力、运动和内能的规律形成了热学。研究电、磁之间的受力、运动和能的规律形成了电磁学等。在物理学习时，当我们形成了这种物质观，就会有目的去认识和理解物质的相互作用规律、运动规律和能的转化与守恒规律，学习就会更上一个台阶。正确的学习方法是搞好学习的事半功倍的金钥匙。然而成功的学习靠的是辛勤的劳动———观察、思维、实验、迁移。