❶ 物理学中常用的几种科学思维方法
1.模型法
物理模型是一种理想化的物理形态,将复杂的问题抽象化为理想化的物理模型是研究物理问题的基本方法。科学家通常利用抽象化、理想化、简化、类比等把研究对象的物理学本质特征突出出来,形成概念或实物体系,即为物理模型。模型思维法就是对研究对象或过程加以合理的简化,突出主要因素忽略次要因素,从而解决物理问题的方法。从本质上说,分析物理问题的过程,就是构建物理模型的过程。通过构建物理模型,得出一幅清晰的物理图景,是解决物理问题的关键。实际中必须通过分析、判断、比较,画出过程图(过程图是思维的切入点和生长点)才能建立正确合理的物理模型。
2.等效法
当研究的问题比较复杂,运算又很繁琐时,可以在保证研究对象的有关数据不变的前提下,用一个简单明了的问题来代替原来复杂隐晦的问题,这就是所谓的等效法。在中学物理中,诸如合力与分力、合运动与分运动、总电阻与各支路电阻以及平均值、有效值等概念都是根据等效的思想引入的。教学中若能将这种方法渗透到对物理过程的分析中去,不仅可以使问题的解决变得简单,而且对知识的灵活运用和知识向能力转化都会有很大的促进作用。
3.极端法
所谓极端法,就是依据题目所给的具体条件,假设某种极端的物理现象或过程存在并做科学分析,从而得出正确判断或导出一般结论的方法。这种方法对分析综合能力和数学应用能力要求较高,一旦应用得恰当,就能出奇制胜。常见有三种:极端值假设、临界值分析、特殊值分析。
4.逆思法
在解决问题的过程中为了解题简捷,或者从正面入手有一定难度,有意识地去改变思考问题的顺序,沿着正向(由前到后、由因到果)思维的相反(由后到前、由果到因)途径思考、解决问题,这种解题方法叫逆思法。是一种具有创造性的思维方法,通常有:运用可逆性原理、运用反证归谬、运用执果索因进行逆思。
5.估算法
所谓估算法就是对某些物理量的数量级进行大致推算或精确度要求不太高的近似计算方法。估算题与一般的计算题相比较,它虽然是不精确不严密的计算,但确是合理的近似,它可以避免繁琐的计算而着重于简捷的思维能力的培养。解估算题的基本思路是:(1)抓住主要因素,忽略次要因素,从而建立理想化模型。(2)认真审题,注意挖掘埋藏较深的隐含条件。(3)分析已知条件和所求量的相互关系以及物理过程所遵守的物理规律,从而找到估算依据。(4)明确解题思路,步步为营层层剥皮求出答案,答案一般保留一到两位有效数字。
6.虚设法
在物理解题中,我们常常用到一种虚拟的思维方法,即从给定的物理条件出发,假设与想象某种虚拟的东西,达到迅速、准确地解决问题的目的,我们把这种方法较虚设法。虚设法常见的几种情形是:虚设条件、虚设过程、虚设状态、虚设结论等。
7.图像法
所谓图像法,就是利用图像本身的数学特征所反映的物理意义解决物理问题(根据物理图像判断物理过程、状态、物理量之间的函数关系和求某些物理量)和由物理量之间的函数关系或物理规律画出物理图像,并灵活应用图像来解决物理问题。
❷ 物理思想方法有哪些
物理思想方法
§1.图形/图象图解法
图形/图象图解法就是亮隐虚将物理现象或过程用图形/图象表征出后,再据图形表征的特点或图象斜率、截距、面积所表述的物理意义来求解的方法.尤其是图象法对于一些定性问题的求解独到好处.
§2 极限思维方法
极限思维方法是将问题推向极端状态的过程中,着眼一些物理量在连续变化过程中的变化趋势及一般规律在极限值下的表现或者说极限值下一般规律的表现,从而对问题进行分析和推理的一种思维办法.
§3 平均思想方法
物理学中,有些物理量是某个物理量对另一物理量的积累,若某个物理量是变化的,则在求解积累量时,可把变化的这个物理量在整个积累过程看作是恒定的一个值---------平均值,从而通过求积的方法来求积累量.这种方法叫平均思想方法.
物理学中典型的平均值有:平均速度、平均加速度、平均功率、平均力、平均电流等.对于线性变化情况,平均值=(初值+终值)/2.由于平均值只与初值和终值有关,不涉及中间过程,所以在求解问题时有很大的妙用.
§4 等效转换(化)法
等效法,就是在保证效果相同的前提下,将一个复杂的物理问题转换成较简单问题的思维方法.其基本特征为等效替代.
物理学中等效法的应用较多.合力与分力;合运动与分运动;总电阻与分电阻;交流电的有效值等.除这些等效等效概念之外,还有等效电路、等效电源、等效模型、等效过程等.
§5 猜想与假设法
猜想与假设法,是在研究对象的物理过程不明了或物理状态不清楚的情况下,根据猜想,假设出一种过程或一种状态携衡,再据题设所给条件通过分析计算结果与实际情况比较作出判断的一种方法,或是人为地改变原题所给条件,产生出与原题相悖的结论,从而使原题得以更清晰方便地求解的一种方法.
§6 整体法和隔离法
整体法是在确定研究对象或研究过程时,把多个物体看作为一个整体或多个过程看作整个过程的方法;隔离法是把单个物体作为研究对象或只研究一个孤立过程的方法.
整体法与隔离法,二者认识问题的触角截然不同.整体法,是大的方面或者是从整的方面来认识问题,宏观上来揭示事物的本质和规律.而隔离法则是从小的方面来认识问题,然后再通过各个问题的关系来联系,从而揭示出事物的本质和规律.因而在解题方面,整体法不需事无巨细地去分析研究,显的简捷巧妙,但在初涉者来说在理解上有一定难度;隔离法逐个过程、逐个物体来研究,虽在求解上繁点,但对初涉者来说,在理解上较容易.熟知隔离法者应提升到整体敬燃法上.最佳状态是能对二者应用自如.
§7 临界问题分析法
临界问题,是指一种物理过程转变为另一种物理过程,或一种物理状态转变为另一种物理状态时,处于两种过程或两种状态的分界处的问题,叫临界问题.处于临界状的物理量的值叫临界值.
物理量处于临界值时:
①物理现象的变化面临突变性.
②对于连续变化问题,物理量的变化出现拐点,呈现出两性,即能同时反映出两种过程和两种现象的特点.
解决临界问题,关键是找出临界条件.一般有两种基本方法:①以定理、定律为依据,首先求出所研究问题的一般规律和一般解,然后分析、讨论其特殊规律和特殊解②直接分析、讨论临界状态和相应的临界值,求解出研究问题的规律和解.
§8 对称法
物理问题中有一些物理过程或是物理图形是具有对称性的.利用物理问题的这一特点求解,可使问题简单化.要认识到一个物理过程,一旦对称,则相当一部分物理量(如时间、速度、位移、加速度等)是对称的.
§9 寻找守恒量法
守恒,说穿意思是研究数量时总量不变的一种现象.物理学中的守恒,是指在物理变化过程或物质的转化迁移过程中一些物理量的总量不变的现象或事实.
守恒,已是物理学中最基本的规律(有动量守恒、能量守恒、电荷守恒、质量守恒),也是一种解决物理问题的基本思想方法.并且应用起来简练、快捷.
从运算角度来说,守恒是加减法运算,总和不变.
从物理角度来讲,那就与所述量表征的意义有关,重在理解了.理解所述量及所述量守恒事实的内在实质和外在表现.
如动量,描述的是物体的运动量,大小为mV,方向为速度的方向.动量守恒,就是物体作用前总的运动量是动的时,且方向是向某一方向的,那作用后,总的运动量还是动的,方向还是向着这一方向.
§10 构建物理模型法
物理学很大程度上,可以说是一门模型课.无论是所研究的实际物体,还是物理过程或是物理情境,大都是理想化模型.
如 实体模型有:质点、点电荷、点光源、轻绳轻杆、弹簧振子、平行玻璃砖、……
物理过程有:匀速运动、匀变速、简谐运动、共振、弹性碰撞、圆周运动……
物理情境有:人船模型、子弹打木块、平抛、临界问题……
求解物理问题,很重要的一点就是迅速把所研究的问题归宿到学过的物理模型上来,即所谓的建模.尤其是对新情境问题,这一点就显得更突出.
❸ 高中物理(思路问题)
物理讲的是“万物之理”,在我们身边到处都蕴含着丰富的、取之不尽用之不竭的物理知识。只要我们保持一颗好奇之心,注意观察各种自然现象和生活现象。多抬头看看天空,你就会发现物理中的“力、热、电、光、原”知识在生活当中处处都有。一旦养成用物理知识解决身边生活中的各种物理现象的习惯,你就会发现原来物理这么有魅力,这么有趣。
2、学会从“定义”去寻找错因
对于基本公式,规律,概念要特别重视。“死记知识永远学不好物理!”最聪明的学生都会从基本公式和概念上去寻找错误的根源,并且能够做到从一个错题能复习一大片知识——这是一个学生学习物理是否开窍的最重要的标志!
3、把“陌生”变成“透彻”
遇到陌生的概念,比如“势能”“电势”“电势差”等等先不要排斥,要先去真心接纳它,再通过听老师讲解、对比、应用理解它。要有一种“不破楼兰终不还”的决心和“打破沙锅问到底”的研究精神。这样时间长了,应用多了,陌生的就变成了透彻的了。
4、把“错题”变成“熟题”
建立错题本。在建立错题本时,不要两天打鱼三天晒网,要持之以恒,不能半途而废。尤其注意建立错题本的方法和技巧,要有自己的创新、智慧以及汗水凝结在里面,力求做到赏心悦目,让人看了赞不绝口,自己看了会赞美自己的杰作。并且要常翻常看,每看一次就缩小一次错题的范围,最后错题越来越少,直至所有的“错题”变成“熟题”!以后再遇到类似问题,就会触类旁通,永不忘却。
图片
5、不管学哪一部分内容都要抓住重点,抓住主干,这是最重要的
俗话说“打蛇打七寸”,抓住要害就等于抓住了命脉。而每一本书、每一单元、每一节课、每个练习都有关键考察点和关键的解决方法。这些就是物理中的“命脉”所在。
比如“所有平抛运动和类平抛运动的问题只要抓住两种量三角形就可以很好的解决”;“所有的圆周运动的关键在于寻找向心力的来源”;“所有万有引力问题的解决方法主要是两大思路”;“恒定电路中的所有基本知识都可以归结为一个U-I图像”;“所有力学实验的基础是纸带问题”;“纸带问题的关键点只有两点:求加速度和求某一点的速度”;“电学实验的关键在于两大问题:电路选择(分压式和限流式)、器材选择”等等。
6、养成“良好的思维定势”,克服“不好的思维定势”
在解决物理问题的过程中经常有不好的思维定势影响我们。这些是我们要力求克服的。而养成良好的思维定势则更为重要!良好的思维定势就是说:看到什么就要想到什么!比如看到“惯性”就想到“质量”;看到“合速度”就想到“实际速度”;看到“摩擦力”就先分析是静摩擦力还是滑动摩擦力;看到“合外力”就想到“加速度”;看到“能量变化”就想到各种对应的“功能关系”等等。
7、一定避免“想当然”。得出任何结论必须要有根有据!根据必须是物理规律
做物理题最忌讳的就是“想当然”、“我以为应该这样…”“我觉得应该怎样…”“我想是这样的…”“就应该是这样…”。要记住:越是这种想当然的东西越是物理中最容易出错的东西。
伟大的哲学家亚里士多德在很多领域取得了非常伟大的成就,但在物理问题中却经常犯一些经验性、想当然的错误,比如:他认为重的物体比轻的物体下落得快,认为力是维持物体运动的原因等等。
而伽利略则开创了实验与理论结合来推导解答出物理问题的先河,从而推翻了亚氏的经验主义、想当然的错误,所以在平时学习物理时得出每一个物理结论要力求做到“有根有据”!要能够从物理公式、定理、定律来推导出你的结论。
图片
8、遇到熟题,容易题一定要加倍小心特别注意,最容易做的题往往最容易出错
此类题目最容易让同学们高兴,如果你大意、轻视甚至藐视它,大难就要降临到你的头上了。或许出错就在哪一个方向或者单位上。记住:越是容易题目越容易犯错!就因为你的轻视。所以“战略上藐视、战术上重视”对解题非常适用。
9、养成良好的审题习惯。审题一定要慢,要仔细认真
特别注意把“关键词”“关键字眼”都勾画出来,这既可以增加审题的速度和准确度又可以避免审题出错。审题时一定要与题给的图像结合并且要在草纸上画出大致过程或状态;当具体的物理情景非常清晰,分析思路非常明确时,再在试卷上下笔。此时的慢审题,反而增加做题的速度和准确率。
10、每天晚上临睡前回顾当天所学的知识每个周末的晚上回顾章节知识
这种过电影似的回顾会使所学知识的系统化,并使得知识记忆的更加深刻。
回顾的时候从主干知识到次干知识再到细节知识,回顾的越详细越全面效果越好,当天晚上没有想出来的知识第二天起床后尽快复习查看。
这样做有两样好处:既巩固了知识,避免了遗忘;更重要的是又理顺了知识关系,形成了知识系统和网络。这是一个非常好的夯实巩固并系统化物理知识的方法。
11、在大脑中多储存实例把基本知识规律与具体的物理情景相结合
理论联系实际是学好物理的最好方法之一,这种方法在解决一些概念性的问题时经常遇到。例如遇到曲线运动问题就想到两个实例“匀速圆周运动”和“平抛运动”。
12、从规范入手,养成严谨、细致的习惯
在物理学习中只要是因为不会做题造成的失分问题都不是大问题,但凡是因为会做题却造成的失分问题都不是小问题。比如有很多学生因为规范性差、粗心大意(审题、计算错误)造成的失分。而这些只要平时养成好习惯都是完全可以避免的。严肃一些来说是否认真、是否细心乃是一个人素质高低的体现。
图片
13、避免“个别错误”克服“共性错误”
大部分学生犯错误都会有“共性的错误”和“个别的错误”。“个别的错误”必须得攻克,因为别人都会,而你不会,你就会被落得更远。“共性的错误”是出题人本来就知道大多数人都会共有的缺点,从而设下陷阱故意让你去钻,所以最好的方法就是在下笔之前、审题之时就识破其圈套。谁能提前做到这一点,谁就可以比别人先胜一筹,从而更能稳操胜券。
14、把复杂问题简单化,把复杂过程阶段化采用多种方法解决问题
物理所追求的最高境界即“把复杂问题简单化”,所以平时我们“遇到复杂问题要绞尽脑汁、尽可能想出多种解决方法,从中选用最简单的方法去作答”。
有不少同学在平时学习中形成了匆匆审题,匆匆做题的习惯,结果导致在匆匆中“匆匆出错”。这部分同学应该静下心来,打开思路,扩展思维,多想办法解决问题才能提高做题效率,从而提高分析解决问题的能力。
15、在平时的每一次练习、做题、听课、反思整理时都要有长远的打算,要有远见卓识
现在会的、懂的知识不代表以后就不会忘记。要把那些容易忘掉、容易混淆、容易出错的题或者结论及时的归纳整理下来,把一些知识的死角整理到一块。多抓联系、多反思归类、多对比,以备后用。
16、面对每一次考试都要有一种精神严谨细致的思维,百算无误的精细,舍我其谁的自信
对待学习要有“做别人的榜样”的自信,要么不做,要做就做到最好,做成所有人的典范!