浅议学好高中物理的“学和思”的统一

崔宇轩

摘要：高中物理以其难度较大而为大多数高中生所恐惧，教师应引导学生通过学会观察和实验、重视物理方法以及感悟物理学史来提高学生的物理学素养。

关键词：高中物理；科学方法；物理方法

中图分类号：G47 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）51-0260-02

在高中学生中流传着这样一句话：“物理难，化学繁，数学习题做不完”，体现了物理学科的学习难度。高中阶段不但要学习许多具体的物理知识，还要学会科学的方法更为重要。“学而不思则罔，思而不学则殆”是孔子最早提出的学习方法，同样也可以应用在高中物理的学习。数学家拉普拉斯说“认识一位天才的研究方法，对于科学的进步……并不比发现本身更少用处。科学研究的方法经常是极富兴趣的部分”。本文从学和思的辩证统一角度来探讨高中生学习物理的方法，涉及了观察和实验、重视解题思路和感悟物理研究史等方面，以期起到抛砖引玉的作用。

一、认真观察和实验、体验学习乐趣

物理学是一门以实验为基础的科学，讲述的是物体在物理变化的过程中的道理。是在对自然界和实验室内进行大量的观察、實验的基础上建立起许多概念（或物理量），定律、公式和原理的，然后应用这些规律去解释和解决自然界及生产、生活中出现的物理现象和问颗。

观察是在事物或现象的自然状态下，通过感官去认识事物或现象。可以说，没有观察就没有物理学。我们知道，牛顿发现万有引力定律，是和开普勒发现行星运动三定律密切相关的。而开普勒的研究素材完全依靠他的老师、天文学家第谷长期天文观察的结果。可以说，没有第谷的精确观测，就没有开普勒三定律，就没有万有引力定律，就没有整个牛顿力学。可见，观察对于物理学是何等的重要！

在学习过程中，要注意养成良好的观察习惯：在观察演示实验和进行分组实验时，要进行有目的观察，要边观察边积极思考，要把全面观察和重点观察结合起来，要认真纪录观察到的现象、数据和有关问题。我们不仅在课堂上要做好观察，而且要留心观察我们身边发生的物理现象，并思考其原因。例如，洗衣机在切断电源后，甩干筒在减速转动的过程中，在某一小段时间内会发生剧烈振动现象，这是一种共振现象；洗澡后在拔去浴盆塞子时，水流一定是逆时针旋转排出，这是北半球观察到的科利奥里现象……这些生动的观察不仅会扩大学生的知识面，也有利于激发学习物理的兴趣和求知欲。

实验是指在控制事物或现象的条件下用感官去认识事物或现象，是研究物理学极重要的手段。丁肇中教授说：“自然科学不能离开实验的基础，特别是物理学是在实验中产生的。”首先，我们应重视做好必做的分组实验。要独立做实验，不要养成别人做实验，自己抄实验结果的坏习惯；在实验中把观察和积极思维结合起来；在实验中养成尊重事实、实事求是的科学态度和严谨的科学作风。我们做的实验大多数是“验证性实验”，也有一部分“探索性实验”，在“探索性实验”中，我们要努力通过自己对现象的观察、数据的测量去探索规律。从某种意义上说，这是在模仿科学家的探索过程。

另外还要留心并注意研究实验中发生的异常情况。历史上a，许多重大的发现就是由实验中意外情况引起的：如德国物理学家伦琴发现的“X射线”、丹麦科学家奥斯特发现了电流的磁效应、法国科学家贝克勒尔发现了天然放射线……学生一般不会像科学家那样做出意外的发现，但在实验中，应该培养这种优秀的思维品质（怀疑思维）——抓住新事实，动摇旧观念，由怀疑引发问题，由问题推动探索，从而达到创新。

二、重视解题思路、加强思维训练

自然科学研究要使用各种方法，伽利略相信自然界的秩序必须满足数学规律，他说“大自然这本书是用数学的语言写成的”，他把数学方法与实验相结合，发现了自由落体定律。科学方法范畴较大，这里仅就中学物理教学中常用的方法做一个简单的介绍。

例如解力学问题常用的隔离法、整体法；处理复杂运动常用的运动合成与分解法；追溯解题出发点的分析法；简单明了的图像法；以易代难的等效代换法等，均为中学物理中基本的思维方法。在学习中，还要格外注意怎么建立物理模型；怎样随着审题而描绘物理情景；怎样分析物理过程；怎样寻找临界状态及与其相应的条件；如何挖掘隐含条件等。这些都远比列出物理方程和完成解题任务更有意义。一旦领悟、掌握了方法，就会如虎添翼，往往能发挥出更敏捷的思维能力。

下面详细谈谈建立理想化物理模型的方法：在高中物理学中遇到的理想化模型有对象模型和过程模型两类。对象模型如力学中的质点、刚体、单摆、弹簧振子，热学中的弹性球分子模型（即理想气体模型），电学中的点电荷、理想导体、绝缘体、理想化电表、纯电阻、纯电感、纯电容、理想变压器、理想二极管，光学、原子物理学中的光线、薄透镜、原子核式结构模型、玻尔模型等。过程模型如匀速直线运动、匀加速直线运动、匀速圆周运动、简谐振动、弹性碰撞、完全非弹性碰撞、等温过程、等容过程、等压过程、绝热过程等。正确的选择物理模型很重要，通过下面的例题加以说明。

【例题】如图1，在倾角为θ的斜面上，用水平细线拴一个质量为m的匀质小球。图甲中线水平并通过球心，图乙中线水平并系于球的顶部。试计算两种情况下球对斜面的压力。

【分析】在图甲中，球受三力作用：重力G、支持力NA、拉力TA，这三个力均通过球心（如图2），所以小球只能处于平动或静止状态。可以把球抽象为一个质点，由平衡条件可得：N=G/cosθ

对于图乙所示的情况，如果我们也将它抽象成为一个质点，得出同样的结论，那就错了。实际上，图乙中球受四力作用（图3）；重力G、拉力TB、支持力NB和静摩擦力f，这时小球存在转动的可能性，因此必须当作刚体模型处理，由平衡条件ΣFx=0，ΣFy=0得：

TB+f·cosθ=NB·sinθ （1）

NB·cosθ+f·sinθ=mg （2）

再由各力对O点力矩平衡条件得

TB·R=f·R （3）

联立以上三式，可得NB=mg

三、感悟物理学史、学和思相结合

最后，建议学生们有时间读一点物理学史。爱因斯坦曾说过：“结论总是以完成的形式出现在读者面前，读者体会不到探索和发明的喜悦，感觉不到思想形成的生动过程，也很难做到清楚地理解全部情况。”目前我国中学物理的教学现状也大体如此——学生通过课本学习了物理学的完美无缺的结论，然而对物理学家们的探索过程和研究方法却知之甚少。一部物理学史就是一部科学家艰苦奋斗、勇攀高峰的生动记录，也是一幅闪烁着科学家智慧火花的绚丽画卷。通过读史，可以了解到我们在课本上学到的科学结论，是科学家们在一定的社会背景下，经过精心的观察、实验，经过复杂艰巨的创造性劳动，经过长期的甚至几代人的努力才取得的。通过读史，我们可以结识一批品德高尚、才华横溢的朋友：开普勒、伽利略、牛顿、法拉第、爱因斯坦、居里夫人……他们精妙的研究方法将给我们以无穷的启迪，他们献身科学的崇高精神将激励我们在攀登科学高峰的征途上勇往直前。前苏联教育家苏霍姆林斯基说得好：“在每一个年轻人的心灵里，都存放着求知好学，渴望知识的火药。”让我们掌握科学的方法，引爆心中的火药，点燃灿烂的智慧之花！