物理学方法

物理学方法（通用12篇）

物理学方法 篇1

0 引言

《医用物理学》用物理学原理和方法来解释医学现象的交叉学科,是高等医学院校一门重要的基础课程。它为医学专业的学生以后学习专业课和将来从事医药卫生工作准备必要的物理基础。过去的医用物理学教学模式过于注重理论,强调公式化,忽略了对学生综合素质的培养,造成了学生学习兴趣不高,高分低能现象。为适应当前高等医学院校的素质教育要求和我院的跨越式发展要求,要融传授知识、培养能力和提高素质“三为一体”的人才培养模式,[1]具体教学中通过改革教学方法,有效提高课程教学质量,培养学生解决问题的能力和综合的科学素质。

1《医用物理学》教学现状

1.1 课程设置

由于近些年课程设置注重专业课,对基础课大大缩减,《医用物理学》学时少和内容多的矛盾突出。延安大学西安创新学院护理学专业在大学一年级第一学期开设《医用物理学》课程,理论课为42学时。讲授的内容包括:力学基础、流体力学、液体表面现象、振动和波、电磁学等章节,“内容多,学时少”往往连基本内容不能系统地讲授,更谈不上介绍拓展性的知识。有的教师被迫压缩内容或加快进度,而学生来不及消化吸收,致使疑难问题越积越多,学习效果不理想。

1.2 学生方面

对于刚进校的大一新生,他们既没有接受医学专业教育,也没有学习高等数学,因此学生对有些内容难以理解,苦于物理公式的推导和计算,渐渐存在畏难情绪。还有些同学认为中学阶段都学习过物理知识,完全是内容的重复,物理学是生命现象的基础,却不能代替生命科学去解释生命现象,物理学跟自己的专业关系不大,学习物理没什么用处,不愿投入大量精力,学习兴趣不高。

1.3 教师方面

首先,教师有深厚的物理学知识,但医学知识相对缺乏,教学中不能很好地阐明物理学在医学中的应用,物理知识与医学知识无法成功结合,这使得教学过程枯燥乏味,无法激发学生的好奇心和求知欲。其次,绝大多数教师依然受传统教育观念的影响,有“重理论、轻实践”、“重灌输、轻思考”、“重应试、轻素质”的思想。讲授教学法一直在该科课堂占据统治地位,讲授法的优点在于能快速、集中、系统地为学生提过知识,但它的缺点是违背了学生的认知规律,同时也从根本上颠倒了学习过程中内外因的关系。[2]

2 优化课程教学方法

2.1 PBL教学法

Problem based learning(简称PBL),[3]1969年由美国的神经病学教授Barrows在加拿大Mc Master大学首创,后来哈佛大学将之应用到医学教学中,并在世界范围内得到推广,目前已成为国际医学院校流行的一种教学方法。它是以教师为主导,学生为主体,问题为导向的教学法,首先老师提出物理问题,然后让学生通过阅读教材,搜索网络,查阅资料;到了课堂上,老师针对课前布置的学习内容,安排学生分组讨论,同学们把自己掌握的知识在组内进行交流和讨论;最后,老师把学生的解答和思路,进行总结得出正确的结论,指出问题的重难点。在整个教学过程中,教师并没有把知识直接讲解给学生,而是主要引导学生自主探究学习,让学生真正体会到自己是学习的主人。课堂教学从灌输式转变为启发式、讨论式,在师生交流互动中,不断培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力,同时增强学生自主意识、表达能力和与人协作能力等综合素质。

2.2 案例式教学法

案例教学法就是引导学生利用相关的理论对实际问题进行分析和讨论,最终就案例中的问题解决提出各种合理可行方案的教学方法。[4]当教师讲到某点医用物理知识,适时引入典型的医学应用案例,比如黏性流体的泊肃叶定律讲解中,联系冠状动脉硬化中血液的现象及规律,指导学生对冠心病的治疗提出一些可行的方案。这样,物理理论结合医学应用的教学方式会更富有吸引力,可以弥补传统教学的枯燥、乏味,充分调动学生的主动性和实践性,学生了解到这门课程和自己的专业有着密切联系,会主动去学习,大大增加学医学生的兴趣。

2.3 翻转课堂教学法[5]

翻转课堂模式是教育者赋予学生更多的自由,把知识传授的过程放在教室外,让学生也可以是自己的老师,自己安排学习计划与时间,同时学生结合教学视频以及相关的其他教学材料,进行自主学习,让大家选择最适合自己的方式接受新知识;而把知识内化的过程放在教室内,到课堂上就可以师生面对面补充教学及答疑解难,扩大了学习内容和深度,锻炼学生能力,同时一定程度上可以解决课程课时少的问题。学生在积极参与教学活动的过程中,不仅,丰富了与学科相关的知识,更加深刻透彻地理解教学的内容,而且,体验到了成功的喜悦和学习的乐趣,从而使学生最有效地进行学习,达到最优的教学效果。

3 结语

《医用物理学》以往教学过程中是以教师为课堂的中心,处于主体地位;学生是知识的接受者,处于被动地位,一旦遇到实际问题就不会理论联系实际去解决问题,失去学习的内在动力和热情。“授人以鱼不如授人以渔”,“教是为了不教”,“兴趣是最好的老师”,这些话句都强调了好的教学方法应该教会学生自己主动去学习,通过教学中引入PBL教学法、案例式教学法、翻转课堂教学法等多样的、开放的教学方法,转变教学中传统的师生定位,教师应该是教学的引导者,学生应该是教学的主体,这样才能提高《医用物理学》课程的教学质量,激发学生学习兴趣,培养具有综合素质和创新能力的医学人才。

参考文献

[1]张婷,陈涛.医用物理学课程教学改革的实践探索[J].中国医学物理学杂志,2012,9(5):83-87.

[2]周荣丽.现代医学教学方法改革研究[J].考试周刊,2015,4(30):8-9.

[3]曹博,陈志.PBL教学模式在医学教学改革中的应用[J].中国高等医学教育理,2007(7):65-67.

[4]郭鑫,江键,黄平.医学物理学案例式教学初探[J].基础医学教育,2013,12(15):23-24.

[5]赵兴龙.翻转课堂中知识内化过程及教学模式设计[J].现代远程教育研究,2014,7(2):132-133.

物理学方法 篇2

1、培养兴趣

如果你对某一科有兴趣，那么你就已经成功一半了，特别是物理这一科，这科培养兴趣比其他科目容易多了，物理即使理论的一科，也是需要动手实验的科目，所以可以在课外生活中涉猎课外书籍已经一些物理刊物，将课堂的知识与生活相结合，这样才会产生浓厚的兴趣。

2、画示意图

学习物理的时候，文字的叙述都是比较抽象的，那么就需要话示意图了，通过图表来加深你对物理的理解，就那力学来说，一个物体的受力示意图更能直面的展示出这个物体的受力情况，所以要解答起来也讲究比较容易了。

3、理解概念

物理学中的科学方法 篇3

关键词：科学方法；运用；电磁学

一、物理学中的科学方法

1.观察法

观察是指人们对自然状态下的事物进行考察的过程，也就是对客观事物不加以影响的情况下研究事物。在物理学的学习过程中，观察法是极为重要的一种方法。但是，同一般的观察有所区别，物理学的观察不应该漫无目的，应该利用仪器和工具进行有意识地观察。

2.实验法

实验则是指根据研究的目的，利用仪器和设备，对自然现象进行人为的控制或者模拟，进行干扰排除，突出主要的因素，在有利的条件下，对自然规律进行研究，进而对物理规律的本质进行深刻揭示。

拿“液体压强”这堂课为例，教师可以先提出“在其他各个方向上，液体是否也有压强呢？”这一问题。之后，让学生进行三个实验，第一个實验是让学生在白铁罐侧壁靠在底部的地方用定在同一个高度的不同地方，将三四个孔打在上面，在灌上水之后，让学生对水怎样从孔中喷出进行观察。第二个实验是只留一个小孔，将其他的小孔都封住，然后在靠近顶部和中部的地方尽量打出孔径相同的两个小孔，让学生观察这时水的喷出情况，并且对同一时间的小孔喷出的水进行收集。第三个实验是把这个铁罐进行歪扭，然后再对水从孔中的喷出情况进行观察。这三个实验结束之后，让学生对实验结果进行总结。

3.控制变量法

在物理学中，某一个物理量能够受到多个不同物理量的影响。学习者为了对这一物理量同其他物理量之间的关系进行确定，需要对某些定量进行控制，使其固定不变，对某个定量进行改变，进而观察所研究的物理量同这一物理量之间有何种关系。

4.理想化方法

学习者为了使研究更加方便，可以简化问题，将问题的主要因素进行突出，将次要因素进行忽略。进而在物理学过程中，在主要矛盾突出的纯粹情形中，对其现象进行抽象和概括，得出结论。

二、在教学中的运用

1.在力学教学中的运用

在力学的教学过程中，通过讲授物理概念和原理，进行科学方法的提出，不对方法的定义进行严格推敲，不对方法的内涵进行详细的阐述，仅仅通过具体事例的佐证，就可以让学生自然而然地意识到。例如牛顿第一定律的讲授，通过讲解伽利略思想实验，让学生们领会到理想化这一物理学中的科学方法；例如力学的讲授，可以让学生感受到类比法。在进行课程讲授的过程中，对这一段得历史进行回顾，通过阐述物理规律，对科学方法进行引出，将物理知识进行前后贯穿，从而使学生的联想能力和思维能力进行活跃。

2.在热学教学中的运用

在进行热力学的基本定理过程中，教师可以进行理想化方法的进一步阐述。在进行讲解的过程中，学生会遇到很多理想模型：理想气体、平衡态，同时也会遇到很多理想过程：等温、等压、绝热等。遇到这些知识后，学生就积累了一定的感性知识，通过利用适当的时机，可以让学生进行理想化方法的科学归纳。

3.在电磁学教学中的运用

类比法是电磁学教学部分涉及的最多方法。因为电学同磁学之间存在一定的相似性，所以电和磁之间也存在着一定的内在联系。公式和定律是这种相似性的反映，教师在教学过程中，应该对这种相似性进行把握，从静电的部分，通过类推的方法推出磁学的概念，这样能够使学生在学习新知识的同时，对旧知识进行回顾。

电磁感应就是这样产生的。从电与磁的对称性、电能够生磁的这方面进行处罚，法拉第提出了磁能生电，这在当时是一个极为大胆的猜测，但是这一推理最后产生了电磁感应定律。在法拉第之后，另一个著名的物理学大师麦克斯韦通过对比这一定律和安培环路定律，发现了这其中的不对称性，从而将磁场进行变化能产生电场，麦克斯韦推断出电场能够产生磁场，进而将位移电流的假说推出，使麦克斯韦几分方程组进行建立，在理论上对电磁波的存在进行了预言。这就为未来的无线电事业的发展奠定了基础，是一项伟大的物理学发现。

观察法、实验法、控制变量法以及理想化法都是物理学中科学方法的基础。通过利用这些科学方法，可以对物理学发展的规律进行更加深刻的认识，从历史回顾探索未来，从而对物理学的发展进行科学指导。

参考文献：

[1]邢红军.论中学物理教育中的科学方法教育[J].首都师范大学学报：社会科学版，2002（S1）.

[2]牛新记.浅谈科学素质在物理教学中的应用[J].青年文学家，2010（2）.

[3]崔胜春，刘桂英.中考物理试题中科学研究方法题例析[J].黑龙江教育：中学教学案例与研究，2009（10）.

[4]张彬.在初中物理课堂教学中渗透科学研究方法的思考与实践[J].中学物理，2010（8）.

[5]杨榕楠.科学探究的序曲：解读“伽利略对自由落体运动的研究”[J].中学物理教学参考，2010（8）.

指导老师：肖利

（作者单位 吉林师范大学）

物理学中的科学研究方法 篇4

科学方法是人们认识世界改造世界的强大武器,方法论告诉我们:任何科学都有掌握它的科学方法,物理学也不例外。物理学本身就是一门基础科学,它研究的是物质运动的基本规律。不同的运动形式具有不同的运动规律,因而就要用不同的研究方法处理。

1.1观察法

观察通常是人们考察处于自然状态下的事物,即在人们不对客观事物施加影响的情况下,对事物进行研究。在物理学的发展中,观察方法是很重要的。观察不应该是无目的的,而应该是有意识的,长久的,借助仪器和工具进行的。伽利略因观察教堂里的挂灯随风摆动的等时性而发明了钟摆;牛顿因为观察自由落体而发现了万有引力。

1.2实验法

实验是人们根据研究的目的,利用仪器、设备,人为地控制或模拟自然现象,排除干扰,突出主要因素,在有利的条件下研究自然规律。

在讲中学物理“液体压强”一节时,首先提出问题:“液体在其他各个方向上是否也有压强呢?”然后让学生依次做三个实验:(1)用钉子在白铁罐侧壁靠近底部同一个高度的不同地方打三、四个孔,灌满水后观察水会怎样从这些孔中喷出;(2)将其他小孔封住只留一个,再在罐的侧壁靠近顶部和中部的地方各打一个小孔(尽量使小孔的孔径相同),观察水怎样从这三个喷出,并且收集在同一时间内从每个孔喷出的水量;(3)将白铁罐砸成歪歪扭扭的形状,再观察水怎样从孔中喷出。实验后,让学生就这样两个问题得出结论:(1)液体在哪些方向上产生压强?(2)液体的深度对压强大小有什么影响?在科学研究中,以真实的实验为原型,通过合理的推理得出结论,从而深刻地揭示物理规律的本质。

1.3控制变量法

在研究物理问题时,某一物理量往往受几个不同物理量的影响,为了确定各个不同物理量之间的关系,就需要控制某些量,使其固定不变,改变某一个量,看所研究的物理量与该物理量之间的关系。

最典型的例子是《验证牛顿第二运动定律》的实验,我们研究的方法是:先保持物体的质量一定,研究加速度与力的关系;再保持力不变研究加速度与质量的关系,最后综合得出物体的加速度与它受到的合外力与物体质量之间的关系。

1.4理想化方法

为了便于研究,使问题简化,抓住主要因素,忽略次要因

现在的学生实验,从实验目的、器材到实验步骤及数据记录表格设计教材都按一定的模式制定,对教师来说当然方便,但是不利于学生创造性思维的培养。对于学生的分组实验,可以在利用多媒体信息技术帮助学生掌握实验原理的基础上,模拟实验过程,引导学生自选器材,自定实验步骤,进行实验。实验中学生需要在各种因素中进行取舍,对所得信息进行选择,培养分析处理问题的能力。同时学生通过实验体会到献身科学的艰辛与崇高,既磨砺了意志,又有效培养了独立思考的品质和创新精神。

六、绝不能以多媒体手段代替真正的物理实验。

多媒体课件课堂容量大,能极大地提高实验课堂教学效率,但不能真正体现物理现象的真实性,而多媒体课件对本学素,将物理过程在突出主要矛盾的纯粹情况下进行抽象和概括,来形成概念或得出规律,这就是研究物理学常用的理想化方法。

2. 科学研究方法在物理教学中的应用2.1科学研究方法在力学教学中的应用

力学中的基本观念,它的处理问题的方法贯穿于整个物理学的其他各部分,它偏重于物理概念、物理思想、物理学的研究方法。力学中引入科学研究方法是整个物理教学的序幕。通过物理概念、原理的讲授,提出一个科学方法,不严格推敲方法的定义,也不详细阐述方法的内涵,有具体的实例为佐证,学生很自然就会意识到。

在讲述牛顿第一定律时,通过伽利略思想实验提出理想化方法;在讲述刚体力学时,提出类比法,等等。惯性定律是中学生熟知的定律,但伴随着这一定律的发现,提出了一种方法———思想实验法。这一发现“是人类思想史上最伟大的发现之一,而且标志着物理学的真正开端。”它推翻了统治长达两千多年的亚里士多德的错误观念。它告诉我们,根据直接观察所得出的直觉的结论不是常常可靠的,因为它们有时会引到错误的线索上去。

讲授时,应回顾这一段历史,要突出思想实验这个方法。尽管这种实验无论什么时候都不能实现,但它表明了人类理论思维对事物本质的深刻理解。随着物理规律的阐述引出某一科学研究方法,可使物理知识前后连贯,可以活跃学生联想和推测的思维能力。

2.2科学研究方法在热学教学中的应用

分子物理和热学,除了提出新的方法———统计方法与宏观方法以外,在讲授热力学基本定理的过程中进一步深入展开理想化方法的阐述。从力学到热学所遇到的理想模型有质点、刚体、单摆、弹簧振子、孤立系统、理想气体、平衡态、卡诺热机等,理想过程有自由落体、抛体、完全弹性碰撞、完全非弹性碰撞、等温、等压、等容、绝热等平衡过程。这时学生已有了较多的感性知识,因此,可抓住适当时机归纳理想化方法在科学发展中的作用。通过阐述卡诺循环对蒸汽机技术改进的指导及在热力学第二定律发展过程中的作用,学生能领略到人类理论思维的伟大之处。

2.3科学研究方法在电磁学教学中的应用

电磁学部分所涉及的主要是类比法,电学与磁学的相似说明电与磁之间的一种内在联系,这种相似反映在公式和和定律上,在教学中应紧紧抓住这种相似性,以类推的方法将静电部分的概念推广到磁学部分,使学生在学习新知识的同时科来说只能作为一种辅助手段加以运用,课件容易在学生头脑中产生“假”的想法,只是有时用实验无法或很难看清楚的物理现象,利用课件的方式,放慢其变化过程,利用屏幕重现其物理现象,从而使学生看清楚其间的变化,起到补充和强化物理实验的效果,绝不能以多媒体手段代替真正的物理实验。

为了使多媒体信息技术与物理实验教学有效整合,只有通过不断总结经验,在探索和实践中逐步形成适合本校特点,符合学生实际的多媒体信息技术与物理实验教学整合模式,才能培养学生的观察和实验能力,科学思维能力,分析问题和解决问题的能力;才能培养学生爱护仪器设备、节约器材、遵守操作规则的习惯,全面提高学生的科学素养。

高中物理教学中如何培养学生的思维能力

韩兆伟

(原阳县第一高级中学,河南原阳

摘要:高中物理教学有其独特的性质,在教学中要与初中物理教学相区别,理论联系实际,培养学生的抽象、概括思维能力,注重学生的独立思考,着力培养学生的发散思维,同时,还要让学生勤动手,在动手中培养思维品质,提高教学效率。

关键词:高中物理教学思维能力培养方法

学生的思维能力体现在分析、综合、概括、抽象、比较等一系列过程中,在具体教学过程中,要想培养学生的思维能力,教师应注意给学生留出充裕的时间和空间,让学生自主思考,积极讨论,从而培养多向思维能力,使学生的思维向纵深发展,激发学生的探究兴趣。新课程理念要求,教师要给学生提供一个思维成长的环境,使学生在认识上产生困难或困惑,从而激发探究动机和兴趣,通过引导,让他们的思维定格在一定的方向上,进而实现有价值的探究,最后通过交流、展示,让学生形成积极思考的习惯。

人的思维结构和各门科学的知识、逻辑结构都是人们对客观现实世界的反映,是紧密联系的。因此,从发展学生思维能力上来说,“不论我们选教什么学科,务必使学生理解该学科的基本结构”。不掌握学科结构,就难以发挥该学科的功能。无论是物理学的学科特点,还是现代认知心理学和现代系统科学的研究成果都强调了“结构的重要性”。由此必须对物理的教材、教法进行新的处理,必须建立起一套有效的检测、评价系统,对教学过程进行有效的控制。

一、扎实学好物理基础知识是培养思维能力的基础

物理是一门以实验为主的自然科学学科,同时物理教学课程体系又相对完整系统,教材各章节知识点联系相当密切,相互关联,每个环节的教学都非常重要,相互联系也极为密切,在以后其他物理知识的学习过程中都起到很重要的基础性作用。因此,学习物理知识,搞好物理教学的每个环节和每个知识点的教学尤为重要。搞好物理基础知识的教学,是培养学生思维能力的基础。教师在平时的物理教学过程中,要熟悉教材,创造性地使用教材,教学中紧扣新课程标准;精心设计课堂提问;讲解要详细,解疑要耐心;物理概念,物理定理定律的条件、属性及适用范围要特别明确;掌握各种基本物理方法和思想的来龙去脉:学会举一反三,达到融会贯通。经验告诉我们:只有掌握了牢固过硬的基本功,熟悉系统的物理知识体系,学会梳理总结物理知识,利用新旧知识进行对比巩固,加强理解和记忆,才能提高学生的思维能力,使学生的物理思维回顾了旧知识。

讲到电磁感应部分,法拉第正是从电与磁的对称性出发,由电能生磁大胆猜测磁能生电,终于发现了电磁感应定律。继法拉第之后麦克斯韦将该定律与安培环路定律对比时,发现了其中的不对称性。由变化磁场能产生电场推断变化电场能产生磁场,提出了位移电流假说,建立了麦克斯韦积分方程组,从理论上预言了电磁波的存在,开创了无线电的新时代,这是类比推理在物理学史上完成的一项伟业。除了电与磁的类比外,力与电类比的例子也很多。如库仑定律与牛顿万有引力定律的相似;静电力的保守性与重力保守性的相似,等等。将这些例子穿插在原理和概念的讲授中,活跃了学生的联想推测思维,激发起对未知的探索精神,同时加深了对概念的理解。

系统化和条理化。因此,在高中物理中,要让学生吃透概念,学习对物理基础知识的归纳和总结的方法,不断加深对知识的理解和迁移,只有在这样的基础上才能顺利地培养学生的思维能力。

二、增强好奇心,激发求知欲,培养学生善于思维的习惯

教师要认真设计好每一节课的每一个环节,哪怕是一个简单的导入,也要从如何调动学生思维的积极性入手:在教学过程中,创设激发学生积极思维的情境,教学语言要力求饱满生动。教学环节要适当设置诱人的悬念,使学生迸发出思维的火花,激发强烈的求知欲望,主动思维、积极思维,运用所学的物理知识和思想去解决现实生活中的问题,并让学生真实体验到成功的快乐。同时要积极开展求异思维活动,鼓励学生善于从不同的侧面看待问题,从不同的角度和方向。运用不同的方法分析问题和解决问题,使学生形成良好的思维习惯和品质。此外,教师在教学过程中还要营造宽松民主的氛围,根据教学内容创设形象生动教学情境,鼓励学生大胆发言,充分表达自己的想法和看法:善于抓住学生的闪光点,多鼓励,多表扬,少用、慎用指责,禁用惩罚,积极有效地调动全体学生的思维。教学前要精心设计每节课,备课时要优化课堂设计:对于较难的问题或学生难以理解的教学内容,要根据学生的接受能力,适当分散教学难点,减缓坡度,逐步进行:合理安排课堂教学时段,不断改革教学方法,寻求新的教学模式,突出教学重点,强化思维训练,变换思维模式,启发学生内在的思维动力,使学生易于接受,鼓励创新,培养学生良好的思维习惯。

三、理论联系实际,培养抽象、概括思维能力

抽象是头脑中将事物的有关因素与无关因素区分开来,把有关因素中最本质的因素提取出来。概括是在头脑中把抽象出来的各种现象或现象之间的共同因素结合起来,并推广到同类事物上去的过程。抽象与概括是在分析与综合大量事物或现象基础上进行的,由此可以总结出适用范围较为广泛的结论,从而建立模型、概念、规律与理论。对高一学生来说,重点是指导学生从认识大量的物理现象或科学事实开始,并在此基础上学会初步的抽象与概括,进而培养学生独立思考的习惯。中学物理所研究的对象和过程,多是利用科学思想化的方法建立起来的理想化模型和理想化过程。高中学生会逐步地接触到:质点、刚体、理想气体、点电荷、光滑表面、匀速直线运动、习速圆周运物、等温变化、绝热变化等知识。这些都是对现实进行的一种理想化的抽象和概括。我们要注重培养学生这种学习科学抽象与概括的思维能力。

3. 结语

随着自然科学研究的不断发展,自然科学研究方法也在不断发展,本文所论述的方法只是自然科学研究方法中最基本、最常见的方法。从本文所列举的科学史料中可以清楚看出科学研究方法对自然科学研究、发现新规律、建立新理论起到了巨大作用,大大促进了物理学的发展,可以说没有科学研究方法,物理学就不可能取得今天辉煌的成就,物理学的发展也到不了今天的水平。通过回顾历史,借鉴前辈科学家的研究经验和正确的科学研究方法,对于认识科学发展的规律,从历史回顾探索未来,对物理学的发展及科学事业的发展具有深远的指导意义。

初二物理学学习方法 篇5

在物理课的学习中，要掌握的基本技能有两方面，一是用物理用语表述问题和规范书写物理公式、解题格式的能力;二是物理实验基本操作能力。

物理用语是学习物理的语言工具，必须学好。物理用语中专用词、专用符号需要一定的记忆，例如，每个物理量都有它的名称和表示字母;每一个物理规律或定律所有它的陈述原则。但是这些内容也是有规律可循的。比如，每个物理量的表示字母，多数都是用物理名称的英文单词的第一个字母;物理规律或定律的陈述，一般都是条件式陈述或因果关系式陈述。灵活运用上述规律，正确使用物理用语，记忆物理概念，陈述物理现象或物理规律，就无需死记硬背，也不用担心表述不自如的尴尬。同样，物理公式的书写、物理计算题的解题格式，都要做到规范和熟练。它们是学好物理的基础。

论高中物理学生提问能力培养方法 篇6

【关键词】提问  培养  高中数学  教学策略

一、引言

学生对老师提问是一个学习的经过，是否掌握提问题的能力表现出来了学生求知欲望的强弱。“学起于思，思其于疑。”怀疑是挖掘未知知识的开端，也是探索新知识的源泉。在授课开展中，老师通过学生的提问往往看到，有一部分学生善于提问，而有一部分学生没有问题提，或者乱提问题，学生的学习能力和日常发掘的问题好坏有很大关系。因而，增强学生的提问效果，在物理课程里很有意义。

二、学生不会提问题的原因

1.未掌握足够的基础知识

有的学生学习物理还只停留浅层次上，对物理含义和事物的发展没有深入的思考和理解。一知半解是很难把观察到的现象和相关的知识结合起来并提出问题。如此这般学生就很难提出什么问题了，即使提也只会说出一些肤浅的疑问点。

2.性格方面的原因

性格孤僻的同学在和人沟通上有缺陷，他们害怕有疑问提出，即使有也只闷在心里不说出来。另外像自尊心比较强的同学，害怕向教师提疑问，他们害怕说出来的疑问太肤浅丧失了老师心中完美的印象，所以，这种类型的同学即使有问题也不肯说出来。

3.不会思考的学生

不进行考虑就很难有疑问，未发现疑问也就找不到问题。怀疑疑是一种具有创造性思维的现象，多数同学乐于吸收现成的概念和成果，没有发现力，很难把现有的概念与实际结合起来进行探讨，因而很难发现新的问题。而有些同学善于、敢于提问，但不进行考虑，无法将学到的概念和实际结合起来进行合理的探讨，因而找出的问题和学到的知识不在一个层面，基本联系很少。

4.老师缺乏对学生的热情

学生是否向老师提问题和老师的性格和素质也有一定的关系。有些胆小的同学害怕对厉害的教师进行提问，还有些教师觉得学生说的提问肤浅不以为然，讲解问题的时候不用心或不给讲解反而让同学去看书本，认为疑问点肤浅不用具体的讲解。最终导致，这种态度直接打击到同学的自尊心甚至有时会使学生产生自卑心理，这样的学生以后就不会提问题了。

三、如何培养提高学生提问能力

1.学生提问应从激发提问兴趣，培养提问意识入手

爱因斯坦说过：“爱好最能够教育学生”想出一个疑问通常要比处理一个疑问更可贵，因为处理一个疑问可能只是一次教导或试验上的技术就可以做到，但是寻找出不同的疑问，则要求有创新的思维，并且意味着科技的实质性前行。尽量挖掘人的能力，让人更用心的开展工作，学习中增强好奇，提升同学求知的热情，是促使学生动脑而自己寻找疑问的出发点，课堂中兴趣十足的讲解，动手解题，求证概念或激情探讨时，都能够激发学生的求知热情，出现为何如此？为何这般？还能如何的高度求知欲望，老师要是能准时的协助学生破解疑虑，他们享受到成果，就会更多的来寻找疑问进行更多的好的提问。

2.鼓励学生勇于提问

同学在实际生活以及求知的过程中，一旦碰到跟物理状态、课后习题中有疑问的，都要激励同学敢于讲出来。关于学生发现的疑问要主动详细地给讲解，哪怕有些疑问是不对的，甚至发现的疑问是很简单的，老师也要热情的面对他们，热情进行讲解，一定要维护好同学的热情和心态，一定不能讥讽嘲笑同学，刺激同学的心理。

3.让学生从实验现象中提出问题

物理实验过程中有着很有深意的物理概论，老师需要精心地诱导同学从试验中发现有深意的疑惑，然而学生必须要对这个试验的经过特别了解，亲自做几次这个试验后能够更好的掌握试验的过程包括一些概念化的知识，将其融合，便能发现好多有新意的疑问。比如，在进行撞击试验的时候，用两个同样的物体进行撞击，结果时一种样子，然而用不同物体撞击是不是还是这种状态，如果更换物体的方位结果是否还会一样？这样多给学生提供一些基础，就能使学生产生更多的问题，继而提出。

4.让学生在物理知识的形成过程中产生问题

物理讲义和物理现象均需要一定的条件和特征来构成结果，因而他们出现的经过也不尽相同。比如：在能量守恒定律的推导过程中，有几个问题时我们都了解的：（1）能量守恒为何要求没有其他力的影响或者其他力的合是0？那么其他力的合要是不等于0，还成立吗？能从推导过程中找出其中的原因吗？（2）动量守恒定律表达式有没有方向？在教学中教师的主要责任在于引导帮助学生学习，培养学生的提问能力，提高学生的思维品质。经过对这些问题的提出和研究，能够让同学更加理解这个定律的成立条件与深层意义。

四、结语

能够寻找出有意义的疑问，这本身就是学生求知的一个经过。老师应该指导并且激励同学的整个思维经过，如此能够更好的达到主动化学习。对于当下的教育目标也是由正面促进的，提高同学自主求知的热情。真正的教育不只是告诉学生知识，还要讲究培养方法，提高学生的自我求知欲望，才能更贴近教育的真正目标，也是对素质教育的真正支持。

【参考文献】

[1] 李胜男. 在物理教学中如何提高学生的提问能力[c]. 2014（5）.

[2] 于国. 浅谈高中物理教学中怎样培养学生提问能力[A]. 中国教育技术装备，2012（2）.

物理学方法 篇7

一、计算物理的课程设置

在我国许多高校物理类专业的课程中, 长期以来只有理论课和实验课, 缺少计算物理课, 致使我国的计算物理教学相对滞后。为此, 商丘师范学院物理与电气信息学院为应用物理学专业本科阶段的学生开设了计算物理课程作为基础课之一。同时, 国外一些名校普遍开设了计算物理课程。

二、计算物理教学过程中存在的问题

计算物理借助于计算机来做计算与研究, 它涉及建立模型, 选择计算方法, 用语言编程以及结果分析。 这个系统过程缺一不可, 只有掌握了这四个方面的技能, 才能独立地完成任务。然而, 传统的教学模式或多或少地存在一些问题, 导致这个任务很难有效地完成。首先, 计算物理学课程内容多而教学时数少, 在有限的学时内, 学生很难深刻地了解和认识计算物理方面基本方法和基本原理;其次, 传统的计算物理学教学过多地强调教师讲授, 忽视了学生实践;最后, 传统的计算物理学教学过分重视讲解处理方法和原理, 导致过多繁杂的数学推导, 易使学生产生厌学情绪, 很难收到良好的教学效果。

笔者以自己所带学生为例来说明这一问题, 我校的应用物理学专业本科生在大三上学期开设了计算物理课, 教材采用由彭芳麟教授编写的《计算物理基础》。课程的学时共有54个学时, 在具体的教学中我们发现学生存在以下问题:

对学生使用计算物理课程中所学的数学物理方法来分析研究实际物理问题的能力培养不够, 不少学生直到毕业也不能完成其在学士学位论文中最为常用的实验数据处理, 同时一些实验的数据的简单作图也难以完成。这在笔者每年所带的本科毕业论文中深有体会。

学生对于在物理问题中出现的数学问题的处理能力及其欠缺, 一些简单的数学运算还不能在计算机上完成操作, 而当前一些非常流行的数学处理软件如MAPLE, MATLAB, MATHMATICA功能非常强大且简单易学, 还有部分学生甚至没有听说过。

一些教材中在计算物理的理论部分一直保持纯理论的数学分析, 学生只能通过逻辑分析理解计算思想, 而缺乏更形象具体的手段来描述物理过程, 使得不少学生丧失了学习计算物理的兴趣。

当前, 在大学生计算机语言的教学中, 主要以编程为主, 难度较大, 导致大多数本科生在学习之后还不能真正应用。并且大部分物理类专业的计算机语言的课程安排在大学四年级, 学生掌握的计算机语言知识在本科生低年级阶段的物理学习中基本用不上。

三、计算物理课程的改革手段与方式

笔者有针对性地在教学过程中根据学生的具体情况进行了教学方面不同于以往教学方式的尝试, 同时对在教学实践方面也进行了改革。具体实施方案如下:

1.明确教学目的, 突出教学主线。学习计算物理学的目的, 主要是使学生系统地掌握数学模型和物理模型的建立方法, 获得采用计算物理手段分析处理物理问题的基本方法, 为独立解决科学研究中的实际问题打下必要的数学、物理基础。因此, 教学的选题, 要有物理学特色, 其中最常用的是物理计算方法, 教学方式、方法应尽量满足物理类专业学生的需求。在教学过程中, 穿插科研和物理课程实例, 以阐明计算物理方法的应用。

2.创新教学手段, 丰富教学内容。传统的教学手段往往是以讲授为主, 学生在课堂中掌握知识, 而计算物理学要求学生在学习基本理论的基础上能够具备处理物理问题的能力, 而传统的授课方式无法实现这种能力的培养。为了培养学生利用计算机解决物理问题的能力, 根据学院的实际情况, 在教学环节上利用MATLAB语言编写的教学演示程序和Origin绘图工具以及PPT演示文档, 将抽象的数学知识直观地呈现在学生面前, 激发学生的学习兴趣。

同时, 鉴于计算物理课程课时的限制, 我们不希望在学习有关的计算方法或计算机知识上花费学生过多的精力, 因此能否找到一个优秀的计算处理工具将是一个重要问题。我们选择的标准是简单易学而方便实用, 保证三年级的物理专业本科生只需要花费较少的时间就可以基本掌握它的使用方法。在这个层面上我们选取了数学软件MATLAB作为我们的计算工具, 并且刚好配合了我们选取的教材, 实践证明效果不错。学生也在教学中基本上能使用数学软件MAT- LAB, 也培养了学生的科学计算能力, 使学生能够借助MATLAB用计算机处理简单的普通物理问题。

计算物理学还具有一个非常重要的应用———实验数据处理, 这刚好迎合了物理专业学生在日常学习和实验中经常要处理各种各样大量的实验数据。在我们的计算物理教学中, 我们还要求学生们将教学中讲到的内容具体应用到学生实验中, 结果学生撰写的实验报告质量和计算物理教学效果均得以提高。在教学内容的选取上我们还将一些受实验条件、时间和空间的限制, 无法在实验室中观察解决的内容搬到课堂中加以演示, 例如在天体物理学、粒子和核物理学、流体力学等领域遇到的物理问题。对于这类问题, 当前流行的研究手段就是通过理论模型的建立, 采用相关的数值计算在计算机上运行, 从而了解系统的运动规律。这种计算机模拟实验的引入极大地丰富了教学内容。

3.增加实践手段, 开拓实践途径。计算物理学是实践性很强的学科, 只有在计算机上建立了模型, 实现了设计程序的功能, 才能达到预期的教学效果, 培养学生解决实际问题的能力。根据我院的实际情况, 增加了学生上机实验课的课时, 在完成一种计算方法教学任务后, 就安排学生在计算机上做模拟实验, 这样既激发了学生的学习兴趣, 又使学生深入理解了所学内容, 培养了学生解决实际物理问题的能力。同时在实践教学环节, 我们也提出了这样的一些要求, 要求学生自己就一个物理问题的提出、建模、编程和结果分析全环节做到全面处理, 这对于学生综合分析和解决问题能力的培养非常有好处, 通过运用多方面的知识和能力训练, 最大限度地发挥学生的思维、动手和创新能力。在操作上, 根据实验的难易程度, 要求学生动手写程序或修改实验室提供的程序, 完成上机实验任务。为了提高学生的自主性, 我们对每个人布置的作业任务都不同, 也防止了学生在实践环节的互相参考, 这样做有利于培养学生的独立工作能力。每次上机实践前, 教师通常会引导性地提出几点要求和一些有启发性的思考题。更重要的是要发挥学生的主观能动性, 要求学生根据相关参考资料, 制定实验方案, 教师只做一些指导工作, 大部分工作要求学生动手设计算法、编写程序、上机调试等。

4.转变教育观念, 增强创新精神。新时代的教育理念要求在教育过程中培养学生的创新精神和实践能力。针对此, 在计算物理的教学中我们也有针对性地做了布置。从2008年开始, 我们借助一些平台, 让学生主持申报研究项目, 提高学生的科研综合素质, 培养了其创新精神和实践能力。在具体的工作过程中, 有许多内容均与计算物理相关, 并且要求学生用课堂中间的知识做了相当多的工作。其次, 我们认为让学生参加教师的科研工作能让学生和教师达到“双赢”的效果, 一方面对于学生开阔眼界、了解科研动态、培养科学素养均有好处, 另一方面, 一些相对简单的工作交由学生处理。

四、结语

在教学过程中, 采用多种教学模式, 尽量多介绍与该课程相关的前沿科技动态, 有条件的话把学生也加入到教师的科研活动中, 充分调动和发挥学生的主动性和创新性, 培养学生创新能力, 提高学生科学素养。

摘要：计算物理近学应该结合自身特点使本科生系统地掌握物理模型和数学模型的建立方法和数值计算方法的选取原则, 并使学生获得分析处理一些物理问题的基本方法和解决问题的能力, 提高逻辑推理和抽象思维能力, 并最终能独自解决实际物理问题。本文结合商丘师范学院实际教学情况, 根据本人多年教学经验, 提出计算物理学新型教学模式与实践方法, 在具体的教学过程中采用知识点的模型化, 使学生学会使用课程中的数学物理知识应用到具体的物理问题处理中, 同时在课堂教学中开发学生思维空间, 培养学生创新意识。

关键词：计算物理学,课堂改革,教学实践

参考文献

[1]彭芳麟.计算物理基础[M].北京:高等教育出版社, 2010.

[2]赵定柏.介绍教材《计算物理基础》[J].大学物理, 2010, (4) .

[3]张杰.Matlab在计算物理课程教学中的应用[J].计算机应用与软件, 2005, (6) .

物理学方法 篇8

一、大学物理教学中科学方法的提炼

物理学的科学方法主要有理想化方法、假说法、类比法、实验验证法等。理想化方法突出主要影响因素, 忽略次要因素, 表现为理想模型与理想实验。模型法是一种直觉的猜测, 使研究对象变得更直观, 而易于掌握其规律。

理想模型可分为:理想化实物模型, 如质点、点电荷、理想气体、理想流体、刚体、弹簧振子、单摆、黑体等;理想化运动模型, 如简谐振动、简谐波。理想实验不受具体条件的限制和干扰, 它比实际实验更为简化, 更能突出主要影响因素, 如卡诺热机循环、追光实验等。理想化思维方法体现了从复杂的现象中总结出一般的、本质的、普遍的性质的思维方法。

假说法, 有分子电流假说, 位移电流假说、普朗克量子假说、光的量子化假说等, 假说是通过对实验现象分析或由理论推导出结果的一种预言或设想, 假说必须通过实验证明是否正确。

类比法, 如物质波的发现, 量子力学波动方程的形式的建立都属于此类方法。实验法及其所包含的归纳法, 表现为各种实验定律, 如库仑定律、各种输运规律、辐射规律、能量守恒定律等。

另外, 物理学与数学相辅相成, 物理学中包含了丰富的数学思想方法, 如“气体动理论”所体现的统计思想, 力学、电磁学中所体现的矢量、微积分与导数思想等。教学中不难发现, 学生能顺利地解答高等数学的习题, 但在用高等数学思想与方法解决物理问题, 尤其是利用数学的微元、积分、导数思想解决物理问题时, 学生常常会不知所措。

二、有关物理教学的思考

1. 将科学方法有效地融入教学中

具体体现在创设问题情境, 在对问题的讨论和思考中掌握物理学方法。物理概念与理论的形成体现了人类认识世界的发展历程, 物理学中的命题或问题一般是从新的观测事实或实验事实中提炼出来的, 也可以从已有的原理中推演出来的。创设问题包括教师根据教学内容设计问题与学生提出问题。首先, 对教学内容进行处理时, 教师要交待具体章节理论背后的历史背景, 引导学生意识到所面对的问题, 鼓励学生积极思考解决问题的办法, 再通过介绍科学家的研究成果、引导解决问题的思维过程, 将问题的提出方法、解决问题的方法, 即其中的科学思维方法教给学生, 使学生在追踪科学家的科学研究过程中学到新知识、学会新方法, 同时接受科学思维的训练。其次, 教师应根据学生对知识理解及实际应用的需要设计问题, 让学生自主学习, 学生通过自主学习或查阅资料解决问题。同时创设课堂讨论的情境, 引导学生在发言辩论, 教师通过学生讲解、讨论进而引导学生得出结论。多问一些诸如 “面对这样的问题你是怎样想的”, “你想怎么办”, “从什么角度入手”, “采取什么办法”等问题, 引导学生层层深入, 使学生明确问题, 积极思考, 促使学生在掌握知识的同时, 提高思维能力。第三, 需引导学生学会发现问题。能够发现问题并提出问题是科学研究的开始, 从本质上说, 科学发现往往是从问题或矛盾开始的, 发现矛盾、捕捉问题是科学研究的起点。随便地提出问题不难, 而提出有科学意义的问题却并不容易。教师应引导学生善于发现身边的科学问题, 诱导学生思维变异, 重视学生在发现问题、解决问题过程中自主构建知识与能力的作用, 将物理学中解决问题的方法有效融合在教学内容中, 使学生学会发现问题、解决问题的方法。

2. 突出科学研究

物理学是科学家科学研究的结晶, 科学研究能力是我们人才培养的较高层次的目标。要充分分析梳理教学内容, 突出科学研究的思想, 体现科学研究的过程:研究背景的提出, 交代拟解决的问题, 思考解决的方法, 使教学活动过程变为学生自主探索过程, 使学生明白科学研究过程是在熟悉掌握目前科学发展状况的基础上发现问题, 根据已有的知识 (强调是目前已有的得到证明是正确的知识, 不仅仅是自己头脑中已有的, 还包括储存在图书馆数据库中的文献知识) 提出解决问题的方案和方法的过程, 突出物理学的实践性与对科学描述的严谨性。

物理学方法 篇9

一、控制变量法在教材中的应用

控制变量法——就是实验者通过控制某个或某几个自变量保持不变, 从而研究因变量与其中某一变量的关系的一种研究方法。

控制变量法在初中物理教材中运用是最普遍的一种方法。例如:在“怎样比较运动的快慢”一节开头的问题“同时启程的步行人和骑车人, 我们怎样看出他们运动的快慢?同是百米运动员, 我们是怎样比较他们运动快慢的?”教材问题的处理实际上已提供了研究V的两种方法: (1) 通过控制变量t来研究V与s的关系; (2) 通过控制变量s来研究V与t的关系。在教材中如:密度、压强、功率、电阻、欧姆定律等的研究, 都采用了控制变量的研究方法。

二、等效法在教材中的应用

在研究平面镜成像时, 我们用一根未点燃的蜡烛来代替点燃的蜡烛在镜中的像, 以确定像的位置, 这种物理的研究方法叫做等效法。

等效法在教材中也有多处体现, 例如:在“探究浮力的大小”一节中“信息浏览”——王冠之谜和阿基米德原理, 讲述的就是用等体积的水代替王冠体积的求体积的方法;“自我评价与作业”——曹冲称大象的故事, 也说明了等体积代换的等效法。研究“液体的压强”也是通过固体压强的计算得出液体压强的计算方法。在测量大气压强的值试验中, 托里拆利在实验中通过测量水银 (液体) 压强得出测量大气压强的值的方法, 等等。

三、转换法在教材中的应用

分子运动看不见、摸不着, 不好研究, 但科学家可以通过研究墨水的扩散现象去认识它, 这种方法在科学上叫做“转换法”。

转换法的运用使研究变得直观、具体。例如:“怎样认识和测量电流”, 在比较电流大小时, 教材在“活动1”是通过“把一只小灯泡用导线跟一节干电池连通, 再把这只小灯泡跟两节干电池连通, 注意观察这两种情况下小灯泡的发光亮度。”这一热效应试验来使学生认识电流大小和有无。课本中还有磁场、电流的磁场、内能等许多规律的认识都是通过转换的方法来认识的。

四、类比法在教材中的应用

类比法是从两个或两类对象中某些共有的相同或相似的属性, 推出一个对象可能具有的另一个对象或另一类对象已经具有的属性的一种研究方法。

类比是非逻辑创造思维形式中主要的形式之一。通过类比法能有效地揭示自然规律, 促进创造思维的发展, 达到“它山之石, 可以攻玉”的效果。初中物理教材运用类比法对阐述某些较抽象的概念, 从而使学生领悟其实质, 例如“怎样认识和测量电压”, 将电流类比于水流, 将电流形成的原因“电位差”类比于水流形成的原因“水位差”, 学生通过旧和新的知识的迁移领悟电压这一较为抽象的概念;在“怎样认识和测量电流”, 在“最快的信使”一节, 都运用类比的方法, 它有利于克服初中生抽象思维能力较差对学习造成的障碍, 使教学得以顺利进行。

五、建立模型法在教材中的应用

为了研究的方便, 一般是将复杂的事物经过科学的抽象, 成为简单的模型, 使复杂的实际问题转化为理想的、简单的问题来处理。这样的一种研究方法, 在物理学中称之为建立模型法。物理模型的建立方法有很多种:模拟式物理模型、实体理想化模型、系统理想化模型、过程理想化模型, 例如:“磁场”的定义, “光线”的概念, 这种模拟式物理模型使一些看不见、摸不到的客观事物变得具体化、形象化, 并显示出客观的主要特征, 方便了对其性质、特点及规律的研究。另外, “简单机械”中的杠杆、滑轮、不变形不计质量的绳索;“点光源”、“薄透镜”、“纯电阻”。再有, 理想化模型的“匀速直线运动”, 等等。对于一定问题中的研究对象, 通过模型法, 充分近似的, 也便于讨论和计算。物理学家在研究中采用的方法有多种, 在初中物理教材中主要是应用了以上几种方法, 当然其他方法也有所提及, 在此不再一一细谈。

谈物理模型方法 篇10

关键词：物理学,物理模型方法,桥梁作用

从物理学发展史来看, 物理学概念、定律的创建过程都和物理模型密不可分。所以我们可以认为物理学的发展史就是一部物理模型方法史。

下面对物理模型方法做一粗浅介绍。

1 何谓物理模型方法

在现实生活中实际的物理现象一般是比较复杂的。如正在平直公路上行驶的汽车, 车身在平动, 车轮在转动, 发动机的一些部件也在运动。我们如何描述汽车的运动?如果在汽车的一系列复杂运动中, 我们要研究的是汽车运动的快慢, 那么只需要考虑车身的平动, 忽略其他运动形式, 于是汽车的实际运动便被想象地简化为一个有质量的点在一条直线上的运动。

在一定的情况与条件下, 考虑实际物理现象主要的、本质的特征, 忽略次要的、非本质的因素, 这种处理问题的方法叫做物理抽象, 被抽象出来的物理现象虽不再是原来的、实际的物理现象, 但它能反映出原来实际现象发展变化的基本规律, 称为原来实际现象的物理模型。运用建立物理模型研究物理问题的方法, 就是物理模型方法。

2 物理模型的种类

根据物理模型在实际物理现象、规律中所扮演角色或所起作用的不同, 它可分为:

条件模型:如自由落体运动规律就是在建立在“忽略空气阻力, 认为重力恒定”的条件模型之后才得出来的。

对象模型:如静力学中“刚体”“质点”, 电学中“点电核”“电场线”。

状态模型:如热平衡状态就是热学的一种状态模型。

过程模型:如完全弹性碰撞过程就是一种碰撞过程模型。

实验模型:如热学中等温、等容、等压实验, 就是一种实验模型。应该指出的是, 上述五类模型, 井非孤立分开毫无联系, 恰恰相反, 它们常常是互相牵制的、内在的统一于所研究的问题中。例如, 伽利略运用理想斜面实验模型揭示了惯性定律的本质。在这个实验中, “光滑的、无摩擦力的斜面与无限大平面”就是条件模型:“光滑的小球”就是对象模型;“小球在无限大平面上的速度不变”就是状态模型;“小球沿无限大平面永远以恒速运动”就是过程模型。

3 物理模型的形成及其特点

模型方法在物理研究中能起到从事实过渡到理论的桥梁作用。那么, 如何构造模型?物理模型有哪些特点?下面我们以原子结构的探索为例进行说明。

人们从观察得知, 自然界充满着千变万化的物质, 大的物质由小的物质构成, 小的又由更小的构成……构成万物的量小基本单元是什么?古希腊哲学家德谟克里特认为物质由一些不可再分的坚硬微粒———原子构成。这就是古代的无事实根据的、纯思考性质的原子模型。到了19世纪初, 英国化学家道尔顿将这一模型运用到研究化合物, 发现元素总是按确定的重量比互相化合。为了解释这一结果, 道尔顿提出了他的原于模型, 认为一切物质都是由不可分的原子组成, 同种元素的原子重量相同, 不同元素的原子重量不等, 氢元素的原子是最小的物质点。1879年, 英国人克鲁克斯发现了阴极射线。1897年, 英国物理学家汤姆逊证明了这种射线是由带一个单位负电荷的微粒组成, 命名这种微粒为电子;其质量只有氢原子质量的1/1836, 可见原子不是最小微粒, 而且是有结构的。汤姆逊用不同物质作阴极都能产生阴极射线, 这说明任何元素的原子中都有电子存在。道尔顿模型受到挑战, 1903年, 涵姆逊提出了原子的蛋糕结构模型, 认为原子是一个实心球, 原子的质量和正电荷均匀分布在球内, 电子像蛋糕中的果粒分散在原子中, 原子中正负电荷的电量相等, 整个原子不显电性。为了验证汤姆逊模型, 1911年, 汤姆逊的学生卢瑟福做了a粒子散射实验, 面对实验事实, 汤姆逊模型不能解释。于是, 卢瑟福提出了原子有核结构模型:在原子的中心有一个很小的核, 叫原子核, 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里, 带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。但卢瑟福模型不能解释原于的稳定性与氢原子的线状光谱。为此, 1913年, 卢瑟福的同事, 丹麦物理学家玻尔提出了量子化原子模型:电子只能在某些可能的轨道上运动, 电子在这些轨道上运动时不辐射能量, 处于稳定状态, 只有电子从一条轨道跃迁到另一条轨道上时才一份一份的辐射能量。玻尔模型虽成功地解释了原子的稳定性及氢原子线状光谱, 但对于含有多个电子的原子来说, 理论计算与实验结果并不完全相符。现代物理实验已经证明, 电子的运动没有固定的轨道, 服从德布洛意———薛定谔波原子模型或电子云模型……。

综上可知, 一个好的物理模型必须是建立在一定的实验事实和已有理论基础上的高度抽象与概括, 包括某些真实内容, 具有一定的客观性, 能够解释已知的现象。如果不是这样, 那么模型本身就成了空中楼阁, 还算什么模型。由于人们对所要认识的现象的原型并无确切了解, 所以一个好的物理模型只能是一种大胆的猜测, 能够预言未知的现象。否则, 模型就成了已知事实的堆积, 从而也就失去了模型应有的从事实过渡到理论的桥梁作用。由于人们所要认识现象的原型的深邃性、复杂性, 所以一个好的物理模型提出后不可能一下于就与原型符合, 还必须接受科学实践的检验而不断地修正和完善。量后, 要提出一个好的物理模型, 还应该对具体研究的问题做出系统的历史的考查。只有站在前人的肩膀上, 才能比前人看得更远。

4 物理模型方法的作用

4.1 推动物理学发展

创建物理学离不开建立物理模型的例子在物理学史上屡见不鲜, 比比皆是。

在力学中, 牛顿提出万有引力理论便是一个著名的例证。牛顿一方面运用了开普勒的行星运动的太阳系模型;另一方面借助数学方法证明了“一个物体吸引它外边的物体时, 它们的质量就好像都集中在它们各自的中心一样”, 太阳系中的所有星球可视为有质量而无形状与大小的质点, 据此, 建立了质点模型, 把宇宙万物视为质点。从而首先发现了万有引力定律。

4.2 促进物理教学

如前所述, 物理模型的提出与发展揭示了物理概念的进化与形成, 所以模型方法也就成为理解物理概念的基本思路。例如, 物理学中的专用或通用名词“物质”或“物体”是没有形状和大小的、是各种具体的物质或物体的抽象, 可视为物理学的语言模型。又如, 力学中单摆的振动是在建立了“忽略摩擦与空气阻力, 不计摆球的大小、摆线的质量与伸缩, 摆的偏角不超过5°”这样的模型后才可视为简谐振动。热学中的热平衡方程是建立在与外界无任何能量交换的孤立系统或封闭系统模型基础上的。电学中的库仑定律只适用于真空中的点电荷模型。几何光学反射、折射定律则是因为建立了“光线”、“点光源”、“平滑的反射面、折射面”这些光学模型后方才得出的等等。

4.2.1 推证物理规律

在物理教学过程中, 运用模型方法, 推证物理规律, 也不乏其例。牛顿的高山上的平抛运动实验模型, 从理论上阐述了人造卫星的原理。爱因斯坦的理想闪电实验模型, 从理论上得出了同时性的相对性概念。中学物理中理想气体状态方程的推导, 实际上是运用理想实验模型完成的。

4.2.2 解答物理习题

广义地说, 物理学所研究的问题都是物理现象在特定过程与条件下的科学抽象, 即物理学所研究的都是物理模型。解答物理习题亦可以说是应用模型方法的过程, 其基本思路大体如下:分析题意, 确定对象模型;察看对象所处环境, 确定条件模型;根据对象的变化情况, 确定状态与过程模型;将对象、条件、状态、过程模型转换为相应的数学模型, 推算出结果。

5 物理模型方法的局限性

由于物理模型是建立在一定事实与已有理论基础上的一种大胆的猜测, 所以模型方法必有局限性。翻开物理学史, 无论是力、热、光、电的研究, 还是原子、粒子结构的探索, 一个模型接着一个模型, 总是后者否定前者, 层出不穷, 就充分说明了模型方法的局限性。

物理学方法 篇11

——编者

美国物理学家L·斯莫林在《物理学的困惑》一书中说，从18世纪80年代到20世纪70年代，我们对物理学基础的认识，大概每10年就有一次大的进步，但自20世纪70年代以来，我们对基本粒子的认识还没有一个真正的突破[1]。许多科学界人士和我们一样，不禁要问：物理学到底怎么了？

1. 物理学的现状与困惑

拨开历史的长卷可看到，自16世纪自然科学从神学中解放出来以来，物理学经历了波澜壮阔的发展历程。伴随经典力学和热力学的创立与发展，人类开始了轰轰烈烈的机械工业革命；伴随爱因斯坦相对论和量子理论的创立与发展，人类构建起了日新月异的现代文明。这就是让无数人为之奋斗的物理学，正是它推动着人类的发展进程！

然而，自上世纪70年代后，宇观方面物理学面临越来越多的挑战和课题，迟迟得不到解决，如暗物质和暗能量至今给不出合理的解释；微观方面提出的攸关量子场论命运的诸多预言得不到检验，如希格斯粒子、质子衰变等至今尚未找到或证实。

问题还远不止这些。随着现代物理学的发展，它与经典物理学间的矛盾日趋尖锐，本想通过深入研究找到弥合矛盾的方法，然而得到的却是事与愿违的结果，变得更加难以调和；再比如，尽管200多年来科学家们已竭尽全力，但引力常数G的测量精度仍然是物理学基本常数中最差的，等等。

针对物理学面临的问题和困境，一些新的理论被纷纷提出，然而这些理论大都昙花一现。卡鲁扎—克莱因理论、爱因斯坦统一场论、SU（5）大统一理论、超对称理论等都先后失败的事实表明，物理学陷入了重重困惑之中。

2. 导致物理学现状的根源

斯莫林断言，“弦理论、圈量子引力和其他方法，它们都还没有到达那个前沿。我相信我们还缺失某个基本的东西，我们还在做着错误的假定。我猜它涉及两个因素：量子力学的基础和时间的本质……我越来越觉得量子理论和广义相对论在深层次上都把时间的本质弄错了。”[1]

如果将人类认识自然界的方式放在微观、宏观和宇观的尺度轴上进行观察，不难发现人类认识自然界，既不是从微观粒子开始的，也不是从宇观的天体、星系开始的，而是从宏观的身边事物开始的，而后才开始向微观和宇观延伸。

在宏观领域，根据万有引力和库伦力的作用力性质不同，对物质的表述分别用质量和电荷两个概念。然而，我们从宏观所看到物质的性质是由物质微观层面上的性质所决定的。事实是，我们根据宏观上建立的质量、电荷概念来推导物质在微观上的性质，显然这是本末倒置了。

宏观环境的物质模型是我们动用所有的感官才建立起来的。然而到了微观和宇观环境，我们只能靠视觉观察，探索者唯一倚重的知识只有宏观经验，而问题恰恰就出在这里。比如，在广义相对论的框架下，我们得到了一个宇宙大爆炸模型，然而发生宇宙大爆炸的奇点却不适用任何物理定律。我们从已知导出了一个未知事物，单从逻辑上看就已经不自洽了。

牛顿力学和电磁理论在宏观应用上的巨大成功，使人们不假思索地将质量和电荷直接引入到微观和宇观领域，导致更多物质概念被提出，如图1所示。可见，将宏观体验直接推广到宇观和微观是导致物理学陷入困境的根源。

3. 突破物理学困境的方法

由于我们用宏观物质层面的概念去认识微观现象难以理解，于是为了能从宏观知识推导出微观现象的规律，不得不借用复杂的数学工具，由此物理学就被数学化了。

广义相对论和量子理论都带有浓重的数学化色彩。由于错误的根源在于宏观概念的超范围运用，导致数学化了的物理学最终还是走进了死胡同（当然，数学也被殃及了）。比如，量子电动力学用拉格朗日的数学方程来描述，后来遇到发散困难后，不得不打上一个“重整化”的补丁；当发现跟费米理论不相协调后，又不得不再打上“规范不变性”的补丁；规范不变性与对称性相对应，当发现许多粒子不具有这种对称性时，又不得不再打上一个“对称性自发破缺”的补丁。

然而这个经过多次修补后的规范理论，自上世纪70年代以来，不论在解释或预见基本粒子的新性质方面，还是在解决它所面临的概念困难方面，再也没能取得进展。

可见，物理学的数学化并不能将误入歧途的物理学拉回到正确的轨道上来。美国物理史学家曹天元教授在《量子物理史话》一书中说，“以往人们喜欢先用经典手段确定理论的大框架，然后再从细节上做量子论的修正，这可以称为‘自大而小’的方法……现在人们开始认识到，也许‘自小而大’才是根本的解释宇宙的方法。”

弦理论是采用“自小而大”方法的一个理论，它几经沉浮最终脱胎换骨成有11个时空维度的M理论。在科学界经历了一系列的失败后，霍金和大多数科学家认为M理论是大设计的唯一候选者。但三维空间中的动态宇宙，在四维时空中成为爱因斯坦的静态宇宙——一种永恒的“存在”，而这种永恒的“存在”本质上是不存在，因为永恒“存在”意味着时间静止了，而存在的时间为零的事物是不存在的。

既然四维时空意味着不存在，那么5个维度下的宇宙就更不存在了，更何况多达11维的宇宙。可见，用弦理论这根“弦”是无法将广义相对论和量子理论连接起来的。

4. 系统相对论的物理统一方法

系统相对论[2]采用“自小而大”的研究方法，从cn粒子假设入手，逐步架构起各种粒子、物体和天体。通过流体态物质和刚体态物质定义与分类，系统相对论将自然界形态各异的所有物质统一在能量的概念下，从而实现了物质的统一。

从微观到宏观、宇观，整个宇宙是一个不可分割的有机整体，如图2所示。适用于宇观高速领域的广义相对论和适用于微观的量子理论，如同黑辐射理论中的适用于高频段的维恩公式和适用于低频段的瑞利-琼斯公式一样，它们都是不正确的；所不同的是，后者在普朗克公式中可以退居到“近似”的地位上；而前者只能退居到“相当于”的地位上，因为它们的基础存在问题，如时间概念。

时间是物体运动速度大小的一种度量方式，表达的是物体的运动性质和存在性。可见，时间、质量、电荷都是一种物理量，是我们理解和描述事物的一种方法和工具，而不是事物本身。

5. 结束语

笔者认为，通过修正现有理论的方法是不可能解决当前所面临的各种挑战和课题的；只有改变原来的“自大而小”的研究方法，首先找到真正的宇宙之“砖”，才能构建出一个真实的宇宙，进而一揽子解决当前所面临的各种挑战和课题。

参考文献：

[1] L·斯莫林[美] 物理学的困惑·李泳译· 长沙：湖南科学技术出版社，2008 P64，P252

[2] 刘泰祥·系统相对论·北京：科学技术文献出版社，2012

作者简介：刘泰祥，1969生年，山东莱芜人，高级工程师，研究方向：理论物理。

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物理学方法 篇12

药理学内容繁多、复杂, 理论抽象枯燥, 学生难学难记。传统的教学模式是以老师为主体, 学生缺乏学习的主动性与参与性, 严重影响了其学习兴趣, 束缚了学生的创造性。这种“填鸭式”输灌过分强调对书本知识的记忆, 其结果是学生知识的运用能力较差, 实践动手能力低下, 不能适应临床实际工作的需要[1]。为了提高护理药理学的教学质量, 笔者对多年教学实践中总结的一些教学方法进行探讨如下。

1 案例教学法在药理学教学中的应用

案例教学法是让学生在模拟的情景中和特定的情况下分析和解决实际问题, 使学生能将药理学理论知识与具体实际结合起来, 提高学生学习积极性和对知识的理解及综合运用能力[2]。

导入的案例应为典型病例, 如讲β受体阻断剂不良反应中的反跳现象时, 可引入心绞痛患者长期服用普萘洛尔, 在家自行停药导致死亡的病例。这样让学生能更深刻地体会护理人员对患者用药护理的重要性, 为以后临床护理打下坚实的基础。案例导入也应把握好时机, 课前导入的病例应选择简单的案例, 激发学生的学习兴趣;课中和课后, 学生对药理知识有一定了解后, 导入的案例就应相对复杂一些, 这样可让学生理论和实践相结合, 提高临床应用能力。

对护理专业学生在选择案例时还应适当地选用处方案例, 让学生对处方进行合理性分析, 以提高临床合理用药效果。

2 归类法及比较法在药理学教学中的应用

药理学知识内容繁多, 若单个记忆药物会增大记忆的难度, 而且临床用药也日新月异, 课堂上不可能把每个临床用药都讲到。所以在教学中要教会学生自学的能力, 药理学都是把具有相同作用的药物归为一类, 所以遇到某一药物时首先应想到其是哪一类药物, 归类后, 这一类药物所具有的共同作用其一般都有。再在同类药物中采用比较法, 比较与代表药物之间的不同之处。这样可减少记忆的数量和难度, 也能更好地理解药物, 遇到没见过的药也不会束手无策。

除了同类药物之间采用比较法, 在不同类药物之间也可采用比较法。如氯丙嗪和阿司匹林都对体温有影响, 应比较两者对体温的影响有何不同?这样就能区分开两者的临床应用, 不至于用错药。

3 多媒体教学法在药理学教学中的应用

在药理学教学中, 运用多媒体可以使教学内容更丰富, 更形象, 增加学生的学习积极性。如讲利尿药时可制做尿液形成的动画, 这样使学生就能更好地理解利尿药作用的部位, 作用机制。同时学生可利用网络资源进行自学、复习或与老师之间进行交流。教师应用多媒体教学可增加教学的信息量, 减轻教师的体力劳动, 又容易实现教学资源共享, 还可以通过网络参考借鉴同行的教案, 与同行之间相互交流, 有利于教师教学水平的提高。

4 教师的临床实践在药理学教学中的应用

药理学教师大部分长期脱离临床, 对疾病及临床药物治疗的现状和进展缺乏深入的了解;教师们在课堂教学时, 其授课内容常与临床脱节, 或知识点落后, 从而导致教学内容的深度及新颖性不够。为了提高教师的教学水平, 药理学教师也应定期到临床相应的科室学习, 通过跟随查房、参加病案讨论和临床教学, 进一步掌握临床常见病、多发病、特殊病例的用药资料及用药后不良反应, 了解医药界的最新动态和进展[1]。将临床实践学到的知识再融入课堂, 可活跃课堂气氛, 提高教学的质量。

5 护理程序在药理学教学中的应用

护理人员在工作中不但要熟悉基础药理学知识, 还要了解如何注意观察药效和不良反应, 防止和减少药源性疾病和事故的发生, 以确保临床用药安全有效。在药理学教学过程中, 引入护理程序, 让学生将药理知识与以后的护理工作有机结合, 以提高学生的临床思维能力。可结合案例教学法, 让学生对案例进行分析, 制定合理的用药护理程序 (包括用药前、用药中及用药后) 。

总之, 要提高护理专业中药理学的教学质量, 应从多方面入手, 达到提升学生综合应用能力的目的。

参考文献

[1]汪五三, 杨解人.促进药理学教学改革, 提高教学质量[J].山西医科大学学报:基础医学教育版, 2010, 12 (5) :471-473.