第二節轉變思維方式學好高中物理
許多同學反映高一的物理怎麼這樣難，上課能聽懂，作業卻不會做，同初中的物理完全不同。在學習過程根據中學生的思維特點，掌握學習物理的方法，就能較快適應高中物理的學習。
在整個中學階段，學生的思維能力迅速發展，其抽象邏輯思維處於優勢地位。因此，中學物理學習應遵循思維發展的規律，著力培養思維能力，掌握研究物理的思維方法。
一．建立合理的物理模型和理想化過程——科學抽象法。
合理的物理模型和理想化過程是抽象思維的產物，是研究物理規律的一種行之有效的方法。比如，研究物體的運動，首先要確定物體的位置。物體都具有大小形狀，運動的物體，各點的位置變化一般是各不相同的，所以要詳細描述物體的位置及其變化，並不容易。
但在一定條件下，把物體抽象為質點，忽略物體的大小形狀，問題就簡單了。如在平直公路上行駛的汽車，車身上各部分的運動情況相同，當我們把汽車作為乙個整體來研究它的運動，就可把汽車當作質點。引入物理模型，可以使問題的處理大為簡化而又不會發生太大的偏差。
對於比較複雜的研究物件，可以先研究它的理想模型，然後對研究結果加以修正，即可用於實際事物。例如，忽略分子的體積和分子之間的相互作用的理想氣體是不存在的，它只是實際氣體在一定程度上的近似，對於高溫低壓下不易液化的實際氣體，如氫、氧、氮、氦氣和空氣等，在常溫常壓下就可看成理想氣體，這樣處理誤差小，應用簡便。「理想氣體狀態方程」的匯出就是把空氣當作理想氣體，然後在一定條件通過實驗觀察、研究氣體狀態變化時，壓強、體積、溫度三個參量之間的關係，從而得出在不同條件下理想氣體的三個實驗定律，即玻—馬定律、查理定律和蓋·薩克定律，再運用邏輯推理和數學方法進行綜合，總結出理想氣體的狀態方程。
在常溫、常壓下，用理想氣態方程處理實際問題，帶來的誤差小且非常簡單。但對高壓、低溫條件下的氣體就不適用了。不過，從分子的引力和斥力兩方面對理想氣體狀態方程加以修正、推廣，得范德瓦耳斯方程即可應用於實際氣體了。
高中教材中，要建立大量的物理模型，如「質點」、「單擺」、「理想氣體」、「點電荷」、「核式結構」等都是理想模型，還有大量的理想化過程，如「勻速直線運動」、「簡諧振動」、「等壓變化」、「絕熱變化」、……這就要求同學們反思在初中物理學習過程中了解，建立合理的物理模型和理想化過程，對於學習和研究物理問題的重要性，要提高學習這種方法的自覺性。在學習物理知識的同時，關注處理較複雜的物理問題時採用的具體分析、合理簡化、科學抽象的方法，有利於思維能力的培養，以免接觸到理想模型時感到陌生，或認為是憑空想象的。初中物理雖然沒有講什麼是物理模型和理想化過程，但可以讓學生領悟到這種方法。
例如，初二《連通器》一節分析連通器中的液面為什麼相平時，首先設想在連通器下部正中有乙個小液片ab（如圖），然後根據二力平衡和液體壓強公式推導出只有兩側液面相平時，ab才不動的結論。要明確知道：合理假設→邏輯推理→驗證結論是研究物理學的主要方法之一，這對培養抽象思維、空間想象力很有利。
又如，分析托里拆利實驗原理時，同樣可以在管口處設想出乙個液片進行研究。經過這種思維方法的訓練，同學們對《浮力》一節，分析浮力產生的原因時「假設有乙個正方體完全浸沒在水裡」自然就能理解了。這樣，為高中階段學習建立理想模型作了鋪墊。
理想實驗也是物理學中一種特殊的科學思維方法，它是在系統的觀察與實驗的基礎上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，對實際過程作出更深入的邏輯分析和抽象的一種方法。如伽利略的斜面實驗和自由落體實驗。初中學習伽利略的斜面實驗，目的不是單純地讓同學們了解慣性定律發現的歷史，關鍵是使學生懂得邏輯推理和理想實驗相結合的研究方法：
①從用力推小車，小車運動，停止用力，小車還能繼續運動的感性認識出發，分析得出，運動著的物體，若不受外力作用仍要作直線運動，初步突出了物體不受外力作用仍能保持原來運動狀態的本質聯絡。②用毛巾鋪在斜面下端的水平木板上，讓小車從斜面滑下，它在毛巾上通過的距離很小。撤去鋪在木板上的毛巾，再讓小車由斜面同一位置滑下來，它在平板上通過的距離就遠得多。
在愈光滑的平面，小車運動得愈遠。從這一事實分析得到：運動物體速度的變化是受到其它物體作用的緣故。
③在以上實驗事實的基礎上，運用想象和推理，就可設想乙個理想實驗：讓小車在絕對光滑的平面上運動，它不受任何阻礙作用，則它保持勻速直線運動狀態。這裡突出了小車這個物體不受其它物體的作用時，將保持勻速直線運動這一本質聯絡，而摒棄那種某一物體要受到其它物體不變的作用（即恒力作用），才保持勻速直線運動這一乍看起來合乎一般「經驗」的事實。
二．對感性材料的深加工——歸納法。
歸納法是從個別事實中概括出一般規律的思維方法。它對學習和研究物理學有重要作用。許多定律和公式都是運用歸納法總結出來的。
例如，高中必修課《電磁感應現象》的教學過程中，我們可以聯絡初中學習的阿基公尺德定律時的思維方法：觀察實驗→分析推理→歸納結論。首先做一些生動的「電磁感應」實驗進行觀察，獲得鮮明的感性認識，然後再對各種電磁感應現象進行比較與分析，使同學們初步認識到：
①閉合迴路中部分導線作切割磁力線運動時，產生感應電流；②磁鐵與閉合線圈作相對運動時，線圈中產生感應電流；通電螺線管（原）與閉合線圈（副）作相對運動時，閉合線圈（副）中產生感應電流；線圈（原）中的電流突然接通或斷開時，閉合線圈（副）中會產生感應電流；通電線圈（原）中的電流強度大小發生變化時，閉合線圈（副）中也會產生感應電流。這些結論，都是從實驗事實中抽象出來的，只分別反映了「電磁感應」現象的乙個側面，而沒有反映其本質。把這些結論歸納起來，得出「穿過閉合迴路所圍面積的磁通量發生變化時，會產生感應電流」的結論。
「磁通量的變化」並不是直觀感知的物件，而是乙個抽象的概念，是在大量實驗的基礎上抽象思維的產物。我們借助磁通量的變化，便能夠形成關於電磁感應現象的相對完整的認識。
應當注意的是：初中物理強調以實驗和觀察為基礎，在此基礎上抽象出概念，歸納為規律。因為初中生的思維還屬於經驗型，需要感性材料作支援。
高中生的思維雖屬於理論型，但對一些比較抽象內容的理解上，仍需借助於一些經驗型思維或形象思維，向抽象思維的更高層次的轉化，來理解這些抽象的內容。這種轉化在高一年段表現尤為突出。所以，高中物理學習仍要借助觀察實驗，但有時可以在已有知識的基礎上，進行分析推理而得出結論，然後用實驗來檢驗。
因此，在高、初中不同階段的學習，均要重視實驗，通過實驗獲得生動具體的感性認識，在此基礎上進行分析、綜合、抽象、概括，從而掌握事物的本質和規律。
三．跟已知的理性知識相模擬——模擬法。
模擬推理是人們認識事物的思維形式之一，它能幫助從已知事物的有關理論建立假說去說明新事物；用某些已知的屬性來說明未知的屬性，以增強說服力，使人們容易理解。例如，惠更斯把光現象與聲現象進行模擬，提出光的波動說，德布羅意從光的波粒二象性模擬得出微觀粒子的二象性原理。因此，模擬也是物理教學中一種常用的方法。
例如，初中「電壓」與「水壓」模擬來說明電壓的作用，即抽水機（保持）→水壓→水流，模擬得出電源（保持）→電壓→電流。利用模擬方法時要注意，模擬推理得出的結論是否正確需要經過實踐的驗證，才能確定。如「水管中有水流動的必要條件是水管兩端有水壓」，與此相似「導體中有電流的必要條件是導體兩端有電壓」，此結論理由不充分，只能說「可能有電壓」，至於是否有電壓，有待於實驗的驗證。
如果不注意推理的嚴密性，容易使同學們在將來的學習中濫用模擬，匯出不正確的結論。
學習初中物理時，同學們已熟悉並能運用模擬法，高中物理學習時則應根據已經熟悉的模擬法，來處理課本中的重點、難點問題。例如，把電場模擬於重力場、電勢差模擬於高度差、電勢能模擬於重力勢能，就比較容易理解「電勢差」與「電勢能」兩個難點。同樣，電容器的電容是乙個比較抽象的概念，若把電容器跟盛水的直筒容器比較，水量相當於電量，水深相當於電勢差。。
不同的直筒容器使它們的水面公升高1厘公尺所需的水量不同，這與使不同的電容器電勢差增加1伏所需的電量不同相類似。這個比喻可以幫助同學們形象地理解電容的含義。
中學生的思維具有階段性和連續性，初、高中階段各有其典型的思維特徵，而其特徵並非截然分開的，高一階段蘊含大量初中階段的思維特點，初三階段產生高中階段的思維特點。因此，高中物理學習過程中要學會利用初中物理學習的一些思維方法，並注意加以提高和發展。
總之，根據初、高中學生的思維發展規律，高中物理學習要重視掌握、運用研究物理的思維方法。只要思維方法學會了，高中物理學習的困難就會迎刃而解。
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