二、學習物理的方法

具體知識的獲取猶如獲得一些食物，總會有吃完的時候；而掌握了科學的獲取知識方法則好像獲得了一支獵槍，隨時可以獲取“獵物”。著名天文學家拉普拉斯說過：“認識一種天才的研究方法，對于科學的進步，并不比認識天才的發(fā)現(xiàn)本身更少用途。”因此，我們在學習物理前應該學會一些科學的研究方法，這不僅對今天的學習有益，而且對今后的創(chuàng)造性的工作也會有所幫助，錯誤的方法不僅感受不到物理之美，更會把物理視為畏途。

1．要善于觀察，在觀察的過程中學習物理

物理學是研究自然界中物理現(xiàn)象的科學。這些現(xiàn)象包括力現(xiàn)象、聲音現(xiàn)象、熱現(xiàn)象、電和磁現(xiàn)象、光現(xiàn)象、原子和原子核的運動變化等現(xiàn)象。學習物理的主要任務就要研究這些現(xiàn)象，找出其中的規(guī)律，了解產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因，并使人類知道和掌握，以更好地為生產(chǎn)和生活服務。人們周圍的世界就是由物質(zhì)構(gòu)成的，許多生產(chǎn)和生活現(xiàn)象都是物理現(xiàn)象，要學好物理，就要認真觀察周圍存在的各種物理現(xiàn)象。

觀察是在事物或現(xiàn)象的自然狀態(tài)下，通過感官去認識事物或現(xiàn)象，可以說，沒有觀察就沒有物理學。例如，大科學家牛頓就在觀察中發(fā)現(xiàn)蘋果從樹上落到地上，并對此提出疑問。

2．要善于思考，在思考中學習物理

如果僅觀察，不思考也達不到學習效果。開普勒是一位視力極差的天文學家，他的研究素材完全依靠他的老師、天文學家第谷長期天文觀察的結(jié)果。第谷在赫芬島上建立了天文臺，在那里辛勤觀測20年之久。每當夜深人靜，他都在月下靜坐，凝視天空。他的工作細致、準確到令人驚訝的地步——他利用肉眼測量的各個行星的角位置的誤差小于0.067度。第谷逝世后，他觀察的浩若煙海的資料傳給了開普勒。第谷長于觀察，但缺乏理論思維能力；開普勒勤于思考，他對第谷的資料進行了長期的研究，總結(jié)出著名的開普勒三定律。

3．要重視實驗，勤于實驗，在實驗的基礎(chǔ)上掌握物理規(guī)律

物理學是一門以實驗為基礎(chǔ)的學科。許多物理規(guī)律都是從模擬自然現(xiàn)象的實驗中總結(jié)出來的。多做實驗可以幫助我們形成正確的概念，增強分析問題解決問題的能力，加深對物理規(guī)律的理解。宋代詩人陸游曾說：“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。”也就是說，要獲得知識，僅靠書本是不夠的，還必須我們親身實踐，把知與行、腦與手結(jié)合起來。實驗是指在控制事物或現(xiàn)象的條件下用感官去認識事物或現(xiàn)象。實驗是研究物理的極重要的手段。丁肇中教授說：“自然科學不能離開實驗的基礎(chǔ)，特別是物理學是在實驗中產(chǎn)生的。”我國教育制度的弊端之一，就是培養(yǎng)了不少理論知識基礎(chǔ)較強而動手能力較差的學生，其原因之一，就是對實驗重視不夠。實驗動手能力和一個人的創(chuàng)造能力有極密切的關(guān)系，因此，我們必須重視實驗。

4．重視物理思維方法的開發(fā)

在中學學習階段，對學習物理的思維方法應該有所了解。學習物理的思維方法是一個很大的范疇，包括抽象思維、形象思維、直覺思維等。以抽象思維而言，又有眾多的方法，在邏輯學中都有嚴格的定義。

（1）分析和綜合

分析是把研究對象進行分解，然后再加以研究的一種方法，簡言之，分析就是從整體到部分的思維方法。綜合則是把研究對象的各部分聯(lián)系起來，從而在整體上把握事物的本質(zhì)和規(guī)律的方法。簡單地說，綜合是從部分到整體的方法。有些物理問題，如果我們從整體上去把握，往往會收到意想不到的簡捷的效果。

（2）歸納和演繹的方法

從個別事實出發(fā)，推出普遍性結(jié)論的方法稱為歸納法。簡言之，歸納是從個別到一般的方法，從一般性知識的前提出發(fā)，推出特例性知識結(jié)論的方法稱為演繹法。簡言之，演繹是從一般到個別的方法。牛頓說過：“在實驗中各個定理都是從現(xiàn)象中推論出來的，然后再通過歸納而成為普遍的原理。”愛因斯坦也說過：“適合于科學幼年時代的歸納為主的方法，正在讓位于探索性的演繹法。”總之，牛頓和愛因斯坦，這兩位物理學界的泰斗，都從不同角度出發(fā)，對歸納和演繹的方法給予了高度的評價。演繹，也是常用的方法。例如，從一般性的規(guī)律進行特例討論，就是一種演繹法。

（3）理想化方法

物理學研究的理想化方法包括理想實驗和理想模型。所謂理想實驗，就是指運用邏輯推理手段，想象出對理想化客體的“實驗”，實際上是一種邏輯推理過程，是在思想上“做實驗”。伽利略的理想斜面實驗就是首創(chuàng)了把經(jīng)驗事實和抽象思維結(jié)合起來的研究方法，愛因斯坦高度評價說：“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應用的科學推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一。”

（4）等效法

美國大發(fā)明家愛迪生有一位助手，名叫阿普頓，他的數(shù)學很好。有一次愛迪生交給他一個任務，請他測量一個電燈泡的容積。阿普頓對燈泡的形狀作了反復的測量，一次又一次地計算，幾小時過去了，燈泡的容積還未測出。愛迪生知道后很不滿意，他取過燈泡，倒?jié)M了水，然后把水倒進量筒里，測出量筒里水的體積，很快就知道了燈泡的容積。愛迪生在這件事情的處理上比阿普頓高明的地方，就是他巧妙地使用了一種思維方法——“等效法”。在物理學發(fā)展歷史中，物理學家們也經(jīng)常使用這種方法，例如，愛因斯坦的廣義相對論，就是建立在“引力場與參考系的相當?shù)募铀俣仍谖锢砩贤耆葍r”的所謂“等效原理”的基礎(chǔ)之上的。

（5）幾何方法

對稱也是一種重要的思維方法。起初，人們接觸到的是幾何圖形的對稱性。以后，隨著人們對自然界認識的深化，對稱的概念已不局限于空間圖形了。例如，季節(jié)的輪回、鐘表等時間上的周期性可以理解為時間的對稱，自然界運動規(guī)律在空間和時間中的不變性則是運動規(guī)律的對稱等。對具體的物理問題而言，運用對稱的方法往往可以化繁為簡。

（6）圖形法

用圖形來研究物理問題也是一種常用的方法。美國數(shù)學家斯蒂恩說：“如果一個特定的問題可以轉(zhuǎn)化為一個圖形，那么，思想就整體地把握了問題，并且能創(chuàng)造性地思索問題的解法。”用圖形來研究物理問題，具有直觀、形象、便捷的特點。從思維方式的角度看，用圖形研究物理問題是形象思維與抽象思維相結(jié)合的好方式。物理學中的幾何方法主要是指圖示法和圖像法。