物理思维“密码”

来源 :中学物理·高中 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qinyongj
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  很多学生在进入高中阶段后,对物理学习总是一筹莫展,经常觉得自己已经很努力了,却仍然学不好.实际上,对于这样的同学,他(她)们经常发现,同样的努力方式在其他学科(例如英语等语言学科)却能收到较为显著的效果.物理学习中的思维到底有何特点呢?该学科有没有需要同学或教师引起特别关注的不同于其他学科的学习方法(或者说思维方式)?
  为了能够更好的说明问题,我们不妨用类比的方法加以探讨.在此尤其比较一下以英语为代表的语言学科和物理学科的不同之处.
  只要我们稍作调查就会发现,很多英语学的较好的同学在物理学科上往往是弱科.这些同学往往以女生较多,她们学习英语很得法,例如,常常见到这些同学大量的记忆单词、句型、语法等内容,遇到一个新的没有做过的题目(哪怕在某个句子中出现一个不认识的词汇),她们也会及时整理记录.这样的同学大多有几本能够引起自己极大成就感的学习笔记.在这种不厌其烦的大量重复记忆过程中,英语学习进入了良性循环,即使偶尔一次考试成绩不理想,也能够很快找到自己的不足,重新拥有继续努力的勇气.
  如果这样的学习方法用在物理学习上还有这样的效果吗?这些类似的以整理为主的学习方式却不一定能收到好的效果.甚至有的人整理不但没有带来学习成绩的提高,反而因为没有取得应有的成绩让自己变得不自信.
  语言学科和物理学科的学习到底有何不同?同样的学习方式为什么带来的效果天壤之别?语言的本质是一种习惯的产物.语言学科的学习是不必过份追究“为什么”的学科,长期的语言习惯形成了语法.这种“语法”虽有类似自然规律中“公式定理”的地方,却有本质的区别.这种“法”是一种习惯的产物,并非揭示自然运动本质规律的“定律”.在这些知识的认知过程中,是以不断重复记忆的方式来接受知识,让个人的习惯服从于这种“语法”的习惯,自然就可以达到较好的学习效果.反观物理规律却并非如此,物理规律是物质世界遵守的基本规则,并不是任何人的习惯.哪怕在人类出现之前,这些规律也并未曾改变.而人类在出现几千年的时间里,并未对这些规律有较为正确的认识.只是到了最近几百多年,尤以文艺复兴之后才带来了自然科学的飞快进步.这似乎暗示着我们,几千年人类的错误认识使每个人身上都带有根深蒂固的错误认识的基因.走在大街小巷,听听人们的谈话,“推着走”“冲力”“快的物体惯性大”等等符合生活习惯却不符合物理规律的说法俯首皆是.
  由此可见,在物理学习的过程中,只有深刻认识把握物理规律,理解规律的实质,并通过一定的习题加以熟练应用,然后通过适当的整理加以强化“正确”的认识,才能达到事半功倍的效果.只是把精力放在整理记忆上,却并没有把规律深刻“理解”,哪怕下的功夫再多,也只能是舍本逐末.
  “理解”是物理学习的灵魂,“理解”是有不同层次的.仅仅在上课时听一下老师对规律的讲解就认为“理解”了,这显然是不切实际的.在此不妨以“机械能守恒定律”这个规律为例粗略阐释对规律认识的层次性.
  机械能守恒定律是高中物理中最为重要的几条规律之一.当我们看到教材中的描述“在只有重力做功的情况下,重力势能和动能之间相互转化,但总量保持不变”,首先注意了他的条件,“只有重力做功”,很多初学者错误的认为“只受重力”.实际上,受力再多,只要除重力外的力不做功或做的总功为零就可以认为机械能守恒了.这算是对该规律初次认识要达到的基本要求.如果再了解了“弹性势能”也是一种“机械能”,条件就变成了“只有重力和弹力做功”,机械能内部有两种就变成了三种,但守恒系统中自然要包括弹簧等弹性体.这算理解的第二面.那么如果分析一物体在光滑水平面上匀速直线运动,算不算“机械能守恒”呢?当然算.机械能守恒的本质就是能量在机械能内部几种形式的能量之间转化,而总量保持不变.现在物体在光滑水平面上匀速运动,就连机械能内部几种能量之间都没有转化,总量更要保持守恒.如果在学习中一味记忆“重力弹力做功”,很容易因为看到没有任何力做功,以致出现错误的判断.这算对“守恒”的更深刻的认识.继续推广开来,如果出现了除重力弹力做功的情况,机械能自然不守恒.例如出现了摩擦生热.但是如果考虑包括摩擦生热和剩下的机械能,总能量还是守恒的.解决这种不守恒的问题仍然用了守恒的思想,局部的不守恒包括在了更大范围的守恒之中.这算是对守恒的认识又上了一个层次.当然,如果考虑机械能不守恒的情况下多种外力做功的情况,各种力做功对应不同的能量转化,例如加上摩擦力和安培力.似乎已经完全看不出“机械能守恒定律”的样子,但实际上是把“机械能守恒”推广到“能量守恒”而已.这种层次的问题也是高考中难度较大题目热衷的出题点.
  如果已经完全理解了“能量守恒”,再回过头来看自己刚开始对“机械能守恒定律”的理解,就知道一开始的认识是多么肤浅.如果没有把功夫下在理解层次的提高,只是一味多做练习,就不能把握该规律的内涵,解题时也只能“似曾相识”.解决物理问题不是依靠记住很多题目应付下一个题目,而是要努力深刻理解物理规律解决所有问题.
  物理是一门重视“理解”的学科.虽然人或有思维品质的差异,悟性的不同,但是如果能够多了解物理学习思维的特点,那么就能在自有思维品质的基础上更好的学好物理.由于注重了“理解”,培养了个人的悟性,学生的学习能力也因为物理学科的学习得到了较好提升.
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