從思維方法談初高中物理學習的銜接

每次總有學生反映高一的物理怎么這樣難，上課能聽懂，作業卻不會做，同初中的物理完全不同。

上了高一后，學生應著力培養自己思維能力，掌握研究物理的思維方法。下面我從物理的思維方法方面談談初高中物理的銜接問題。

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，并不容易。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，當我們把汽車作為一個整體來研究它的運動，就可把汽車當中質點。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。對于比較復雜的研究對象，可以先研究它的理想模型，然后對研究結果加以修正，即可用于實際事物。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近似，對于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?！袄硐霘怏w狀態方程”的導出就是把空氣當作理想氣體，然后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系，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于實際氣體了。

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”、…

…這就要求學生了解到，建立合理的物理模型和理想化過程，對于學習和研究物理問題的重要性。學生要主動思考在處理較復雜問題時采用的具體分析、合理簡化、科學抽象的方法，這有利于思維能力的培養，以免學習接觸到理想模型時感到陌生，或認為是憑空想象的。

合理假設→邏輯推理→驗證結論是研究物理學得主要方法之一，這對培養學生的抽象思維、空間想象力很有利。

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。初中介紹伽利略的斜面實驗，目的不是單純地讓學生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系。

②如圖，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，就可設想一個理想實驗：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。這里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系，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》，學生可以聯系初中學習的阿基米德定律時的思維方法：觀察實驗→分析推理→歸納結論。首先在生動的“電磁感應”實驗中獲得鮮明的感性認識，然后對各種電磁感應現象進行比較與分析，就可以初步認識到：

①閉合回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”現象的一個側面，而沒有反映其本質。把這些結論歸納起來，得出“穿過閉合回路所圍面積通量發生變化時，會產生感應電流”的結論?！按磐康淖兓辈⒉皇侵庇^感知的對象，而是一個抽象概念，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，便能夠形成關于電磁感應現象的相對完整的認識。

應當注意的是：初中教學強調以實驗和觀察為基礎，在此基礎上抽象的概念，歸納為規律。因為初中生的思維還屬于經驗型，需要感性材料作支持。高中生的思維雖屬于理論性，但對一些比較抽象內容的理解上，仍需借助于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。

三、跟已知的理性知識相類比------類比法

類比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類比，提出光的波動說，德布羅意從光的波粒二象性類比得出微觀粒子的二象性原理。因此，類比也是物理教學中一種常用的方法。例如，初中“電壓”與“水壓”類比來說明電壓的作用，即抽水機（保持）→水壓→水流，類比得出電源（保持）→電壓→電流。利用類比教學時要注意，類比推理得出的結論是否正確需要經過實驗的驗證，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”，至于是否有電壓，有待于實驗的驗證。如果不注意推理的嚴密性，容易使學生在將來的學習中濫用類比，導出不正確的結論。

高中學習時則應根據已經熟悉的類比法，來處理教材中的重點、難點問題。例如，把電廠類比于重力場、電勢差類比于高度差、電勢能類比于重力勢能，就比較容易突破“電勢差”與“電勢能”兩個難點教學。同樣，電容器的電容是一個比較抽象的概念，若把電容器跟盛水的直筒容器比較，水量相當于電量，水深相當于電勢差。不同的直筒容器使它們的水面升高1厘米所需的水量不同，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。這個比喻可以幫助學生形象的理解電容的含義。

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征，而其特征并非截然分開的，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，初中物理教學要有預見性，高中物理教學要注意連續性。

總之，根據初、高中學生的思維發展規律，對初、高中學生和物理學習如好搞好銜接，重在交給學生掌握、運用研究物理的思維方法。只要思維方法學會了，從初二到高三學習物理知識，自然就會水到渠成，因而銜接問題也就自然而然地解決了。