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| | 物理基础知识的学习方法 | | 原创： |
admin | 时间： | 2010-02-03 | 浏览次数： | 12次 |
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学习中学物理，首先必须学习好物理基础知识。中学物理的基础知识包括有所不同又密切相关的两个方面：物理概念和物理规律。要想学好物理概念和规律，必须掌握正确的学习方法。
一、物理现象
物理现象就是发生在自然界和实验室中与物理有关的实际现象。物理现象的观察对于物理学习具有基础的地位。学习物理首先必须了解客观世界是什么样子，而只有通过对物理现象的观察才能做到了解。另外，只有观察大量的物理现象，才能理解理论的事实依据和适用范围，才能借助范例顺利地应用理论去解释新的现象，并在此过程中检验物理理论正确与否。
所以，在我们学习物理学知识的过程中应该观察大量的物理现象。在学习过杠杆原理以后，如果留心观察就会发现我们周围有许多形形色色的杠杆，如开汽水瓶和啤酒瓶的起子就是一把省力的杠杆；筷子是杠杆，划船的桨是杠杆，而且是支点不断挪动的杠杆；看看各种农具和工厂里的机器，我们还会发现种类繁多的杠杆，直臂的、弯臂的，省力的、费力的；再观察一下我们的身体，就可以发现我们的身体也有不少杠杆等。通过这些观察和思考，你就会清楚地认识到，运用杠杆原理，可以．解决日常工作和生活中遇到的许多问题。这个时候可以说，你已经抓住了问题的物理实质。
有时候，你会觉得观察到的现象和已经学习过的知识原理有矛盾。此时切莫轻易放过，而是应该深究一下是真有矛盾还是假有矛盾。如果真的有矛盾，仔细分析产生矛盾的原因是什么。通过这样一番观察和思考，你的认识就会深入一步。
很多杰出的物理学家都非常重视观察物理现象，并在观察物理现象的过程中培养出了敏锐的观察力，并最终依靠敏锐的观察力作出重大的贡献。所以，有必要再次提醒大家在学习物理知识的过程中，要重视对物理现象的观察。
二、物理概念
在中学物理中有大量的概念，如力、质量、速度、压强、电场强度、等等。这些物理概念反映了大量物理现象、物理过程等客观事物中最本质属性的东西；为了使-自己深刻理解物理概念，并能够灵活地运用概念解决物理问题，应该注意以下几个方面。
1．弄清概念的引入依据
物理概念是一类物理现象的共同特征和本质属性在人脑中概括和抽象的反映。所以，物理概念并不是自然界本来就有的事物，而是为了研究的方便而引出的。物理概念存在的根本原因是这个概念是有用的。例如，在学习了功之后，尽管我们可以计算出物体做功的多少，却不能表示出物体做功的多少。但是在实际中，不同物体做功的多少不同，并且我们非常关心做功的多少问题。在这种背景下，就需要引人“功率”的概念。另如，在很多情况下，物体单位面积上所承受的压力的大小化该物体所承受的总压力的大小更有意义，所以就引入了压强的概念……正是因为物理概念因其有用而产生，所以，当我们学习物理概念时，在感知物理现象之后，一定要弄清概念的引入依据，从而为我们深刻地理解物理概念奠定良好的心理基础。
2．对课本中的定义咬文嚼字
物理概念，尤其是物理基础概念来之不易，往往是几千年人类智慧和科学认识的结晶。比如力的概念，古人甚至很多现代人都把其理解为和人的主观体验直接相联系的“力气”。亚里士多德以后的很多学者还一直认为力是维持物体运动的原因，并且这种认识统治科学界达2000年之久。直到伽利略、牛顿时代，物理学家才认识到物体本身就具有维持原来的状态（包括运动状态）不变的属性惯性，而力是改变物体运动状态的原因，才形成了科学的力的概念。再说能的概念，虽然伽利略已经有了初步的机械能守恒的意识，但直到19世纪初期才有了功和能这两个词，到了19世纪中期，在研究了摩擦生热、电流的热效应和化学效应以及生物的生理过程后，才渐渐形成了能量转化和守恒的观念，有了科学的能的概念。
正是由于物理概念特别是基本概念的形成经历了长期的过程，经历了历史的考验，是经过人们的思维活动精雕细刻的结果，所以，物理概念往往都非常精练，我们在理解这些概念的时候也必须咬文嚼字。例如。物理课本中力的定义是：“力是物体对物体的作用。”定义中“物体对物体”说明：第一，没有物体就不存在力。第二，力的作用产生在两个物体之间，一个物体是施力物体，一个是受力物体；第三，由于在定义中并没有说明哪一个是施力物体，哪一个是受力物体，所以，定义中包含了力的作用是相互的这层含义。再如熔解热的定义是：“单位质量的某种晶体，在熔点变成同温度的液体时吸收的热量，叫做这种物质的熔解热。”在这个定义中，“晶体”说明这个概念只是适用于晶状的物质，不能用于非晶体。“在熔点”、“同温度”说明熔解热只是在晶体熔解的过程中吸收的热量，不包括熔解以前固体的温度升高和熔解以后液体温度升高所吸收的热量……从以上这些分析我们可以看出，对物理定义进行咬文嚼宇式的理解，的确有助于我们全面、深刻地理解物理概念的含义。
3. 避免对科学概念形成的干扰
（1）避免日常的错误观念的干扰
人们对知识的学习总是建立在以前知识经验的基础上，因而，知识的学习总是或多或少地受到以前知识经验的影响。在物理概念的学习过程中，人们日常的物理观念也自然而然要发挥其影响作用，其中错误的观念对形成正确的物理概念有干扰作用。如认为重的物体比轻的物体下落得快；认为甲推倒了乙，是因为甲推乙的力量比乙推甲的力量大；认为冬天在室外摸铁比摸木头凉；是因为铁比木头的温度低，等等。我们在学习物理概念的时候，一定要主动分析自己已经有的物理观念是不是正确的物理观念，并通过对大量的实例的认真分析，找出日常观念的错误所在。例如，一个小铁球没有一床棉被的质量大，但小铁球在空气中比棉被的下落速度快，说明重物体的下落速度未必快。只有这样，才能避免日常的错误观念对形成正确的物理概念的干扰。
（2）避免日常的生活概念的干扰
在日常生活的过程中，人们也会形成一些生活概念。这些生活概念往往与个人的生活经验相联系，含义比较模糊，在表达上常常有一词多义的现象。但这些概念并不能算错误，因为在具体的情景下，人们能够理解它的含义。例如惯性的概念，在生活中，惯性容易和“习惯”联系起采。同样的人，惯常的行为越明显，习惯就越强，这种行为的改变就越困难。这种习惯的含义会不知不觉地影响我们对惯性的理解。如，我们常常说，静止的物体没有惯性，物体运动了才有惯性，运动的速度越大，惯性越大。再如，汽车转弯时，乘客会向一边倾倒，其原因是什么呢?不少人肯定会说，是由于离心力的作用。象惯性、离心力这样的概念，人们在日常生活中常常用到，并且绝对不会引起人们的误解。但是，我们学习了物理学以后就知道，物理学中的惯性是任何物体都具有的性质，其大小仅仅与物体韵质量有关。质量越大，惯性越大，其运动状态的改变就越难。惯性可以在运动或静止的一切状态中表现出来。而离心力的概念，在物理学牛就不存在。因为，力是物体对物体的作用，而所谓的离心力，是根本找不到施力物体的。由此看来，日常概念和科学的物理概念是有区别的。那么，我们为什么不采用生活中日常概念，而要费许多时间来建立科学．的概念呢? 因为，科学的概念准确，不会引起误解。但另一方面，由于生活概念早早地扎根于我们的内心深处，并且具有一副伪善的面孔而更容易造成消极影响，所以，我们必须努力排除日常概念的干扰，逐步建立起科学的物理概念体系。
4．对比区分相关的物理概念
物理学中有一些概念名词相似，或者意义相似，如压力和压强，热能和热量；有一些概念意义相近，而且概念间有经常性的联系，如压力和重力，温度和热量，平衡力和作用力与反作用力；还有一些概念之间存在着逻辑的上下级关系或者其它关系，如力和重力。用对比的方法区分这些概念，有助于消除概念间的模糊、混乱与张冠李戴，深刻把握这些近似概念的本质含义以及概念之间的关系。
例如，压力和重力就是一对近似的概念。由于物体受重力，能够造成对支持物的压力，当物体静止在水平面上时，它对支持物的压力等于物体受的重力，所以有人容易把压力混同于物体受的重力。但是通过对比我们可以发现，这两个概念的性质不同，因为其方向不同，作用点不同。重力是由于地球的吸引而使物体受到的力，发生在物体和地球之间。而压力是由于接触物体的挤压而产生的，发生在相互挤压的物体之间。在方向上，重力的方向始终向下，而压力的方向垂直于受力面，不一定向下。在作用点上，可以认为重力的作用点在物体的重心上，而压力的作用点在受压物体的接触面上。
再如，重力，压力，拉力，支持力、摩擦力、弹力都是力的下级概念。通过对比可以知道，压力、拉力、支持力都是弹力，而重力和摩擦力就不是弹力。而只有通过这种对比，我们才能轻松地把握这一系列概念的相互关系，形成概念之间相互联系的网络结构。
5．区分物理概念和数学概念
由于物理学和数学之间具有紧密的关系，所以，不少物理概念有数学表达式。一些物理概念的数学表达式形式一致，但表达的物理意义不同。例如，密度和压强的定义式的数学形式一致（分别为v=m/V，p=F/S），表达的物理意义不同。就密度而言，它反映了某种物质的一个固有属性，这种属性不是由该物质的质量和体积决定的，物质的密度与物质的质量和体积之间仅仅存在计算关系；而就压强而言，压强和压力、面积之间不仅存在上述的计算关系，而且存在物理的关系；压强和压力成正，比，和面积成反比。所以，我们在理解物理概念的数学表达式的时候，必须把这个表达式的数学意义和物理意义区分开来。
6．注意把握概念的特征
物理概念都是从一定的角度来揭示物理现象的本质。把握概念的特征，就是把握了概念的描述问题的角度。物理概念所描述的特征，不外乎以下几个方面：①固有特征。例如，质量概念反映了物质本身的固有特征，它不随物体的形状、状态、位置的改变而改变。②方向特征。例如速度概念不仅涉及大小，还涉及方向。匀速圆周运动不能总认为速度相同，因为运动的方向在不断地改变。③状态和过程特征。如压强、体积描述气体的状态；动量、动能描述机械运动的状态。有些概念描述物理对象的过程，如位移、功等。④相对特征。如，位移、速度等都是相对于选取的参照系而言的。⑤统计特征。如气体压强、物质温度、物质波等，都揭示的是大量微粒所服从的统计规律，讨论单个粒子在这些概念上的量的大小，没有任何物理意义。如果我们了解了物理概念的这些具体特征，就等于把握了这个概念究竟是从哪个方面来描述物理世界的，必将有助于我们对物理概念的认识。
三、物理规律
物理规律是一类物理现象及物理过程本质的、必然的联系；物理规律包括定律、定理、方程和法则等，如牛顿三定律、动能定理、理想气体状态方程、左手定则、右手定则等都是物理规律。物理规律的学习方法包括以下几个方面。
1．准确把握规律叙述的内涵
物理规律在表达方式上往往非常精炼，但物理规律往往有很丰富的内涵。准确地理解物理规律，必须注意准确把握物理规律叙述中的丰富内涵。
例如欧姆定律：“导体中的电流强度跟导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。”对该规律的理解应该抓住以下几个方面。
首先，“这段导体”包括以下内涵：它可以由任何材料制成导线，可以是任何用途的电器；还可以是两个端点之间具有复杂结构的电路。
其次，定义中反复强调“这段导体”，这就说明电流强度、 电压、电阻是对应于同一个导体的物理量。如果电流、电压和 电流强度不是同一段导体的物理量，则无法通过欧姆定律把它们联系起来。
第三，从定义中可以看出三个物理量之间的具体关系：电流强度跟电阻成反比，跟电压成正比。就是电压和电阻决定了电流，同时它们之间在数量上存在着正比、反比关系。
2．把握规律以及规则变形的物理意义
物理学中大量运用物理公式，物理公式是用数学语言表达出来的物理规律。公式本身只是一种数学形式，并且具有一个甚至几个变形。但物理规律（及其变形）与数学关系式毕竟不同。在数学关系式y=kx（k为常数，其变形为x=y/k）中，如果把x作为自变量，那么y就是x的函数，如果把y作为自变量，x就是y的函数。但对于用物理公式表达的物理规律而育，并不存在这种“灵活性”，它不仅表达了物理量之间的数学计算关系，更重要的是表达了确切的物理意义。
当我们遇到用公式来表达的物理规律时，必须理解该物理公式的物理意义。应该理解公式依托着怎样的物理事物（模型），弄清公式中各个字母的含义，以及公式如何表示物理事物之间的关系。例如，弹性定律：“在弹性限度内，弹簧的伸长与弹簧所受到的拉力成正比，跟弹性系数成反比。”其数学表达式为：y=kx。对于这个公式我们应该这样理解：首先，这个公式反映了弹簧的伸长、拉力的大小、弹性系数三者之间的关系；其次，公式中的y表示的是弹簧的伸长，x表示的是拉力的大小，k表示的是弹性系数；公式描述了三个物理量的如下关系：拉力是引起弹簧伸长的原因，弹簧的伸长是拉力作用于弹簧的结果；弹簧伸长的长度是由拉力的大小和弹性系数共同决定的，在弹性限度内，拉力越大，伸长越长（正比关系），弹性系数越大，伸长越短（反比关系）；弹性系数是由弹簧本身的性质决定的，弹性系数不是由弹簧的伸长以及拉力的大小决定的，对于同一个弹簧来说，弹性系数是一个恒定的量；我们可以利用三个物理量之间的数学计算关系，根据弹力的大小和弹簧的伸长值测定弹簧的弹性系数。
3．准确把握物理规律的适用范围
物理规律总是在一定的条件下认识总结出来的，它带有条件性，因而是相对的。无论是对规律进行理解还是去运用物理规律，都必须注意物理规律的使用范围。
对于物理规律的适用范围的考察，要注意如下三种情况。情况之一是，有些物理规律本身已经明确说明规律的适用范围。如帕斯卡定律已指明其压强是加在“密闭液体”上的压强，电阻定律成立条件是“在温度不变时”，透镜成像规律的成立条件是“薄透镜”。在这些条件下，物理规律的使用范围最容易把握。情况之二是，有些条件是在发现物理规律时不知道的，或者是在我们学习引进规律时没有考虑的。例如欧姆定律是在金属导电的基础上总结出来的，对于其他导体是否适用还要经过实验研究。实验结果是：欧姆定律还适用于液体，但对气体就不适用了。牛顿第二定律，是在人类认识相对论和量子论以后，才发现它只适合于宏观低速运动的物体。在这种情况下，把握物理规律的适用范围就不能仅仅局限在有限的适用的范围内，必须丰富自己的物理学知识，以便从一个更宽广的背景中理解和把握这些规律的适用范围。情况之三是，严格说来，某种物理条件下并不适合运用某个物理定律，但是，在实际的操作上运用这个定律也可以获得近似的效果，在该条件下可以运用这个定律。如：万有引力定律仅仅适合于计算质点之间的万有引力，因而严格说来，不能用万有引力定律来计算地球和月球之间的万有引力。但由于地球和月球的大小相对于两者之间距离来说太小，所以，可以把地球和月球看作是质点，运用这个定律来计算地球和月球的万有引力。其它的，如把在空气中由静止开始下落的物体的运动看作自由落体运动，也是一种近似的方法。所以，我们应该把握物理规律在什么样的近似条件下可以运用。这样，可以使实际物理问题的解决大大简化，并培养我们思维的灵活性。
4．掌握规律之间的联系
物理规律是通过描述物理概念之间的关系来解释自然现象的。以物理概念为中介环节，相同或者相关领域的物理规律就可以形成相互联系的网络。物理知识的这种系统性使得相关的物理规律具有相互验证的性质，一般的物理规律可以用最基本的物理理论、物理规律推导出来，或者给予解释和说明。物理规律之间不会出现相互矛盾。
例如，阿基米德定律是2000多年前，根据实验的观察得来的，但我们完全可以通过压强公式和液体压强的公式推导出阿基米德定律。再如在电磁感应现象中，当我们使用外力使闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁力线运动时，根据能量守恒定律，我们可以判断出磁场力的方向必然和外力的方向相反。因为外力使闭合电路的一部分导体做切割磁力线运动，电路中产生电流。只有当磁场力和外力的方向相反，外力克服磁场力做功并且把这一部分功转化为电能，能量才能守恒。
物理规律之间的相互联系给了我们这样的启示：当我们学习新规律后，要注意它与原有知识的联系，使新知识成为知识系统的一部分，加深对知识的理解。规律的相互联系还为我们提供了下面的可能性，即当我们面临某一个物理情景，可以由运用某一规律转而运用另二规律。并且可能正是因为我们转换了一个视角，原来不能解决或者解决起来很麻烦的问题，就变得容易解决了。
四、组织物理知识，形成知识系统
如前文所述，在我们学习物理概念和物理规律的时候，可以在概念之间、规律之间进行比较，以便更深刻地理解物理概念和物理规律。推而广之，我们在学习整个物理学知识的时候，都应该注意随时对物理知识进行组织，以便形成知识系统。也只有这样，我们才能促进物理知识的扩展，由点到线，全面地掌握知识；才能使自己的思维处于非常灵活、敏捷的状态，在解决问题时才能从不同的角度、不同方位去思考，掌握思维的方法和技巧，举一反三，触类旁通，发展思维能力。
实践表明，学生在学习完一部分内容后，根据自己的理解画出体系图是对物理知识进行组织，形成知识系统的一种非常有效的方法。一般说来，一个好的体系图应该反映出如下三个方面的内容：知识的总体系，知识的主干和分支以及重点知识的层次。
在知识的主干和分支方面，可以看出：①牛顿第二定律是力学体系的核心，以它为核心，交汇点的纵列和横排是知识体系的主干，其余部分则为相对独立的分支；②牛顿第一定律是牛顿第二定律的起点和基础，而动量定理，动能定理，机械能守恒定律，动量守恒定律是以牛顿第二定律为基础的推理系统。在高中力学重点知识的层次方面，平行四边形法则、牛顿第三定律、机械能守恒定律、动量守恒定律、加速度、运动、匀变速直线运动等，用粗线方框标出的概念或者规律是高中力学的重点知识。
当然，由于不同的人在认识以及表达方式上都存在差异，所以，同样的知识表达出来的层次图会有差异。但只要他（她）们对物理知识进行组织时注意了以上的三个方面，并且注意把这些外在的组织形式转化为内在的知识结构，他（她）们一定能够大有所获。 | |
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