立足物理考题，领悟研究方法——物理学科中常用研究方法探析

何 梅

（双流区永安镇永安中学 四川·成都 610219）

0 引言

物理作为以实验、观察等作为学习基础的重要科目，在学习与研究的过程中形成了具有学科特点的独特研究方法，这也是物理考试中对学生思维与能力的考核重点。在高中物理的教学中，加强对学生物理研究方法的教育与指导，不仅能够促进学生有效理解抽象的物理概念，把握现象的本质特征，更能够帮助学生建立物理思维，提升解题的效率，使学生在学习与生活中更好地感知、领悟并应用物理知识，对于促进高中学生物理核心素养的提升具有基础性的实践意义。

1 物理学科中常用研究方法的基本内容

1.1 物理学科中常用的研究方法类型

高中物理具有一定的抽象性，知识概念较为难懂，致使学生在学习过程中存在一定的困难，需要学生学会把握物理现象的实质，具备一定的分析、推理、总结与概括等能力，能够将物理问题有效转化为典型模型，把握问题的关键，合理运用解题方法快速、准确地加以解决。在物理学习过程中，常用的研究方法主要有理想化、等效替代、类比、比较以及转换等典型方法，通过灵活运用研究方法，能够有效提升学生的物理解题效率，促进学生创新解决各类物理问题。因此，高中物理教师需要积极引导学生在学习与考试中，注重对研究方法的领悟与掌握，逐步形成物理认知思维与知识体系，能够将物理基础知识与实验实践过程相互结合，实现举一反三，融会贯通的教学效果，有效提升学生的物理学习能力。

1.2 物理学科中常用研究方法的特点分析

在物理的教学中，常用的研究方法通常具有不同的使用情境与特点。理想化的研究方法主要适用于物理的模型化研究过程，由于物理的现象与变化过程存在一定复杂性，对其进行研究必须剔除无关或者次要的影响因素，抓住事物的发展本质，才能合理建立相应的物理模型。因此，在对物理实现进行观察时，需要借助理想化的研究方法，使分析过程更加简洁，利于开展科学地推理与判断。等效代替法是高中物理学习中常用的方法之一，是透过物理现象，深入认知物理实质，有效实现知识灵活运用的主要途径，多应用于力、速度、运动以及电场、磁场等研究领域，能够使复杂的问题简单化处理，是物理思维的重要体现。类比法是实现物理知识高效迁移的基础，能够依据事物的相关性特点，科学推导未知的规律与知识，从而加深学生对知识的理解，增强学生创新思维的不断发展。比较法是最为典型，最为常用的研究方法，主要借助寻找事物之间的相关性与差异性，从而有效辨识、改变事物，是以已知知识作为基础，实现知识体系不断延伸并完善的有效方式。转换法是通过参考系、研究对象的合理变化，使物理研究分析过程逐渐简单化的重要思维方式，在物理的力学分析与运动状态的研究过程中使用居多，是高中学生必须扎实掌握的有效研究方法。

2 物理学科中典型研究方法的应用策略

2.1 理想化处理，优化推理判断

理想化的研究方法在物理学习中主要体现为三个方面，分别是条件、模型以及实现的理想化处理，通过有效把握物理现象的本质特点，能够进一步使高中学生深入理解并掌握物理基础知识与基本规律，更好地解决物理研究的各类问题，使学生逐步建立物理研究的思维与体系，有效优化对物理现象进行分析、推理与判断的质量。

以高中物理中惯性运动的学习过程为例，教师可以引导学生对伽利略的惯性实验进行自主学习，并尝试找出实验描述中对于理想化条件设置，由学生开展自由讨论，通过剖析典型实验中理想化处理方法的运用，学会把握物理学史中理想推理，逐步建立理想化的物理研究思维，并将其运用到物理解题过程中。以高考物理试题为例，面对典型的弹簧缓冲等装置类问题，教师可以引导学生灵活运用理想化的研究方法，科学开展推理与判断，使学生将系统性的机械守恒作为解题基础，建立轻弹簧与轻杆等理想状态条件，将地面进行理想化处理，忽略由于地面等因素影响所产生的静摩擦力等，分别研究当弹簧拉力较小，无法拉动轻杆与初动能大，且弹簧拉力与滑动摩擦力相等等不同的理想状态下，小车的受力情况，从而初步建立机械能守恒状态下的理想模型与轻杆理想化条件的模型，在此基础上，进一步分析动能的相互转化过程，从而使学生增强理想化研究方法的思维训练，使其学会运用理想化模型快速解决物理各类问题。

2.2 等效式代替，化复杂为简单

等效法的合理运用是以物理事物的本质特征相一致为前提的，在高中物理教学中，有效引导学生掌握等效代替的基本方法，能够帮助学生有效把握物理规律，将复杂化的物理问题进行简单处理，尤其针对受到实验条件、器材等限制，无法直接观察、准确把握物理规律的内容，等效代替则可以有效发挥作用，帮助学生提升物理逻辑思维与问题分析能力。

以高中物理中的力学问题为例，教师可以引导学生运用等效代替等研究方法，将复杂的受力分析有效转化为合力与分力的分析与判断，在已知是恒力作用的基础上，先对事物的受力情况进行整体、系统化地分析，建立坐标体系，结合物体所处的状态，将分力以合成力的方式进行有效替代，从而明确物体在受力情况发生变化之后所产生的状态变化，进而可以快速计算出物体的加速度等具体数值。另外，高中物理中运动过程的分析作为考试的重点内容，教师也可以利用等效替代等方法，组织学生开展物理解题练习。教师可以使学生将熟悉的匀速直线运动与自由落体运动等基础运动状态作为基础，引导学生运用等效替代等思想，将对陌生的平抛运动等按照水平与垂直方向进行分解，用熟悉的知识解释物理运动过程，从而实现复杂的运动过程简单化分析，有效提升学生的物理解题能力。同理，教师可以指导学生加强等效代替等研究方法的解题训练，并积极运用到电学、磁场学的研究过程中，用于有效分析电路的阻值、磁场中物体的受力情况等。

2.3 相似性类比，利于概念理解

高中学生面对物理考题，常常存在无法有效区分物理考点的现象，这也导致学生在考试中由于判断失误或者知识点混淆等原因，造成失分较多，出现物理成绩不理想等情况。因此，教师在物理教学中，需要使学生能够学会正确使用类比等研究方法，准确把握事物之间的相似性等特点，并加以区分，能够将对某一种事物的认知方法有效歉迁移、运动到另一种事物上，从而正确理解抽象化的物理概念，准确认知事物的物理属性。

在高中物理电学内容的学习中，教师可以加强对学生类比思维的训练，使其能够借助物理现象、性质等方面的相似性进行有效类比，实现物理知识的进一步内化。例如，对于电容等概念的理解，电容作为比较抽象化的物理概念，主要反映的是电容器所具备的容纳电荷等方面的能力大小，而与电容器本身所携带的电荷数量不存在关系，但在电路里，通常会呈现出电容器两端的电压差会由于移动电荷的增多而不断加大。为了使学生能够加深对抽象概念的理解与认知，教师可以引导学生运用类比的方法，将电容器与日常生活中常见的水容器进行有效比较理解，对于水容器而言，其对于水的承载量大小对于其本身所装的水在数量上并没有直接性关系，水容器的盛水量主要是由于其本身的容积所决定。通过相关性的对比，能够帮助学生进一步理解电荷、电荷量以及电容等物理量之间的关系，从而使学生能够准确认知电容的基本概念，并且扎实掌握电容与电荷量之间不存在相关性等基本特点，便于学生更好地解答物理考题中与电容器等相关的内容。此外，教师还可以在电厂与磁场等部分的教学内容，有效运用类比等研究方法，使学生学会建立恰当的物理模型，高效解释相对应的物理应用情境。

2.4 相关性转换，增强知识直观性

物理学习过程中，对于某些微观性的物理量通常无法有效进行直接观测，学生无法有效感事物的变化情况，将会造成认知不当等情况，为了增进学生对于物理量的直接感知，使其能够准确把握物理基本量，并学会创造性地实现对物理量的灵活运用，教师需要指导学生有效掌握转换法等物理研究方法，从而巧妙借助物理实验仪器等，利用物理量之间所存在的相关性，实现物理量的科学转换，提升对物理量的直观认知。

以高中物理中物体温度、受力大小以及电流大小等物理量的研究为例，由于其无法进行有效观测，学生无法对其进行直观性认知，因此，教师可以根据物体温度能够引起物体的热胀冷缩，受力大小变化能够引起弹簧形变以及电路中电流大小可以造成线圈偏转等物理现象，利用转换法，通过建立相应的物理情境，从而使学生通过直观的物体变化有效判断物理量的大小改变。这是高中物理实验设计中经常使用的物理基础思维，教师可以以此为基础，引导学生创新性地开展相关物理实验，帮助其有效掌握物理的典型研究方式，在直观的物理实验体验过程中，进一步验证物理基本知识与规律，加深对物理知识的理解与运用，同时，有效激发创造性思维的发展，能够实现物理知识的举一反三，学会换个角度理解并有效解决物理问题。

2.5 比较式辨析，把握本质特征

比较是学生认知事物过程中的常用思维，主要通过查找事物的共同点与不同点，从而更好地把握事物之间的练习与区别，是对新事物本质特征认知的重要途径。将其应用于物理学科的研究过程中，能够帮助学生打好物理认知基础，促进学生正确开展物理的分析与推理。

在高中物理教学中，教师可以将比较法应用于教学过程中，从而潜移默化地使学生掌握比较法，学会自觉运用比较法提升学习的效率与效果。教师可以先利用比较法引入教学中的全新概念，使学生基于已知知识的认知，通过相似性的对比，从而有效降低对新概念的理解难度，从本质上把握新物理量的认知特点。以动能与动量等物理量的认知为例，教师可以使学生采用列表法找出二者之间的相同点与不同点，通过讨论与分享，加深对两个概念的初步认知，了解同样作为机械运动描述范畴的两个概念之间，分别通过物体运动形式与运动能量等不同角度对物体的机械运动进行描述。以正确认知为基础，教师可以进一步引出动量守恒与动能守恒之间的关系，借助非弹性碰撞等典型物理模型，使学生深刻记忆物体在机械运动状态下存在动量守恒，但动能不一定守恒等物理现象，从而有效规避物理考试中的易错点，提升物理考试成绩。另外，教师还可以引导学生利用比较法，有效深化对物理知识的理解，在对物理知识进行巩固复习的时候，教师可以组织学生采用思维导图等方式，将具有内在联系的物理知识进行有效串联，并使用不通的颜色将其进行区分，从而使学生有效分清各类物理量的概念及相关的物理规律，促进物理知识体系的不断完善。