1. 物理學的幾種主要思維方式
1.模型法
物理模型是一種理想化的物理形態,將復雜的問題抽象化為理想化的物理模型是研究物理問題的基本方法。科學家通常利用抽象化、理想化、簡化、類比等把研究對象的物理學本質特徵突出出來,形成概念或實物體系,即為物理模型。模型思維法就是對研究對象或過程加以合理的簡化,突出主要因素忽略次要因素,從而解決物理問題的方法。從本質上說,分析物理問題的過程,就是構建物理模型的過程。通過構建物理模型,得出一幅清晰的物理圖景,是解決物理問題的關鍵。實際中必須通過分析、判斷、比較,畫出過程圖(過程圖是思維的切入點和生長點)才能建立正確合理的物理模型。
2.等效法
當研究的問題比較復雜,運算又很繁瑣時,可以在保證研究對象的有關數據不變的前提下,用一個簡單明了的問題來代替原來復雜隱晦的問題,這就是所謂的等效法。在中學物理中,諸如合力與分力、合運動與分運動、總電阻與各支路電阻以及平均值、有效值等概念都是根據等效的思想引入的。教學中若能將這種方法滲透到對物理過程的分析中去,不僅可以使問題的解決變得簡單,而且對知識的靈活運用和知識向能力轉化都會有很大的促進作用。
3.極端法
所謂極端法,就是依據題目所給的具體條件,假設某種極端的物理現象或過程存在並做科學分析,從而得出正確判斷或導出一般結論的方法。這種方法對分析綜合能力和數學應用能力要求較高,一旦應用得恰當,就能出奇制勝。常見有三種:極端值假設、臨界值分析、特殊值分析。
4.逆思法
在解決問題的過程中為了解題簡捷,或者從正面入手有一定難度,有意識地去改變思考問題的順序,沿著正向(由前到後、由因到果)思維的相反(由後到前、由果到因)途徑思考、解決問題,這種解題方法叫逆思法。是一種具有創造性的思維方法,通常有:運用可逆性原理、運用反證歸謬、運用執果索因進行逆思。
5.估演算法
所謂估演算法就是對某些物理量的數量級進行大致推算或精確度要求不太高的近似計算方法。估算題與一般的計算題相比較,它雖然是不精確不嚴密的計算,但確是合理的近似,它可以避免繁瑣的計算而著重於簡捷的思維能力的培養。解估算題的基本思路是:(1)抓住主要因素,忽略次要因素,從而建立理想化模型。(2)認真審題,注意挖掘埋藏較深的隱含條件。(3)分析已知條件和所求量的相互關系以及物理過程所遵守的物理規律,從而找到估算依據。(4)明確解題思路,步步為營層層剝皮求出答案,答案一般保留一到兩位有效數字。
6.虛設法
在物理解題中,我們常常用到一種虛擬的思維方法,即從給定的物理條件出發,假設與想像某種虛擬的東西,達到迅速、准確地解決問題的目的,我們把這種方法較虛設法。虛設法常見的幾種情形是:虛設條件、虛設過程、虛設狀態、虛設結論等。
7.圖像法
所謂圖像法,就是利用圖像本身的數學特徵所反映的物理意義解決物理問題(根據物理圖像判斷物理過程、狀態、物理量之間的函數關系和求某些物理量)和由物理量之間的函數關系或物理規律畫出物理圖像,並靈活應用圖像來解決物理問題。
2. 物理研究中科學思維方法主要有哪些
有控制變數法,等效替代法,類比推理法,模型法,力學中常用的主要方法有整體法,隔離法,圖像法,電學中則主要方法是電路的等效替代法。
3. 物理思維品質包括哪幾個方面,如何理解
思維品質,實質是人的思維的個性特徵。思維品質反映了每個個體智力或思維水平的差異,主要包括深刻性、靈活性、獨創性、批判性、敏捷性和系統性六個方面。優秀的思維品質來源於優秀的邏輯思維能力。
深刻性
深刻性是指思維活動的抽象程度和邏輯水平,涉及思維活動的廣度、深度和難度。人類的思維主要是言語思維,是抽象理性的認識。在感性材料的基礎上,去粗取精、去偽存真,由此及彼、由表及裡,進而抓住事物的本質與內在聯系,認識事物的規律性。個體在這個過程中,表現出深刻性的差異。思維的深刻性集中表現為在智力活動中深入思考問題,善於概括歸類,邏輯抽象性強,善於抓住事物的本質和規律,開展系統的理解活動,善於預見事物的發展進程。超常智力的人抽象概括能力高,低常智力的人往往只是停留在直觀水平上。
靈活性
靈活性是指思維活動的靈活程度。它的特點包括:一是思維起點靈活,即從不同角度、方向、方面,能用多種方法來解決問題;二是思維過程靈活,從分析到綜合,從綜合到分析,全面而靈活地作「綜合的分析」;三是概括—遷移能力強,運用規律的自覺性高;四是善於組合分析,伸縮性大;五是思維的結果往往是多種合理而靈活的結論,不僅僅有量的區別,而且有質的區別。靈活性反映了智力的「遷移」,如我們平時說的,「舉一反三」、「運用自如」等。靈活性強的人,智力方向靈活,善於從不同的角度與方面起步思考問題,能較全面地分析、思考問題,解決問題。
獨創性
獨創性即思維活動的創造性。在實踐中,除善於發現問題、思考問題外,更重要的是要創造性地解決問題。人類的發展,科學的發展,要有所發明,有所發現,有所創新,都離不開思維的獨創性品質。獨創性源於主體對知識經驗或思維材料高度概括後集中而系統的遷移,進行新穎的組合分析,找出新異的層次和交結點。概括性越高,知識系統性越強,伸縮性越大,遷移性越靈活,注意力越集中,則獨創性就越突出。
批判性
批判性是思維活動中獨立發現和批判的程度。是循規蹈矩、人雲亦雲,還是獨立思考、善於發問,這是思維過程中一個很重要的品質。思維的批判性品質,來自於對思維活動各個環節、各個方面進行調整、校正的自我意識。它具有分析性、策略性、全面性、獨立性和正確性等五個特點。正是有了批判性,人類才能夠對思維本身加以自我認識,也就是人類不僅能夠認識客體,而且也能夠認識主體,並且在改造客觀世界的過程中改造主觀世界。
敏捷性
敏捷性是指思維活動的速度,它反映了智力的敏銳程度。有了思維敏捷性,在處理問題和解決問題的過程中,能夠適應變化的情況來積極地思維,周密地考慮,正確地判斷和迅速地作出結論。比如,智力超常的人,在思考問題時敏捷,反應速度快;智力低常的人,往往遲鈍,反應緩慢;智力正常的人則處於一般的速度。
系統性
系統性是指思維活動的有序程度,以及整合各類不同信息的能力。
4. 物理研究中科學思維方法主要有哪些
探討物理創造性思維的特性(新穎性、靈活性、綜合性、跨越性)、過程(准備→孕育→頓悟→驗證)和結構(一個指針;發散、聚合思維——用於解決思維的方向性;兩條策略:辨證思維、縱橫思維——提供宏觀的哲學指導策略和微觀的心理加工策略;三種思維:抽象思維、形象思維和直覺思維——用於構成創造性思維過程的主體);作出物理創造性思維的腦運作機制的猜想(物理創造性思維是物理抽象思維、形象思維和直覺思維在大腦內通過左右腦縱橫調控、聚合發散、辨證運作、優化組合的高級認識過程);結合物理教學實踐提出培養、訓練物理創造性思維的方法和教學策略:1、激勵創造性思維的興趣與慾望;2、奠定創造性思維的三維基礎;3、孕育物理創造性思維的新方法;4、培養創造性思維的實踐能力和物化能力;最後總結成效和體會。
5. 能否詳細回答什麼是物理思維能力
物理思維主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等四個要素。
所謂物理思維,就是說,任何事情都要根據理論或者定論得出,必須要有依據,不能靠所謂的常識來解釋問題。要有依據。
6. 在物理學計算中,常用的思想和方法有哪些
你真的沒有找到學習物理的竅門,物理的學習不強調死記硬背,要注重理解概念規律的內涵與外延,注重把握基本的物理模型,更特別注重掌握常用的物理思想方法,主要有:
一、逆向思維法
逆向思維是解答物理問題的一種科學思維方法,對於某些問題,運用常規的思維方法會十分繁瑣甚至解答不出,而採用逆向思維,即把運動過程的「末態」當成「初態」,反向研究問題,可使物理情景更簡單,物理公式也得以簡化,從而使問題易於解決,能收到事半功倍的效果.
二、對稱法
對稱性就是事物在變化時存在的某種不變性.自然界和自然科學中,普遍存在著優美和諧的對稱現象.利用對稱性解題時有時可能一眼就看出答案,大大簡化解題步驟.從科學思維方法的角度來講,對稱性最突出的功能是啟迪和培養學生的直覺思維能力.用對稱法解題的關鍵是敏銳地看出並抓住事物在某一方面的對稱性,這些對稱性往往就是通往答案的捷徑.
三、圖象法
圖象能直觀地描述物理過程,能形象地表達物理規律,能鮮明地表示物理量之間的關系,一直是物理學中常用的工具,圖象問題也是每年高考必考的一個知識點.運用物理圖象處理物理問題是識圖能力和作圖能力的綜合體現.它通常以定性作圖為基礎(有時也需要定量作出圖線),當某些物理問題分析難度太大時,用圖象法處理常有化繁為簡、化難為易的功效. 四、假設法
假設法是先假定某些條件,再進行推理,若結果與題設現象一致,則假設成立,反之,則假設不成立.求解物理試題常用的假設有假設物理情景,假設物理過程,假設物理量等,利用假設法處理某些物理問題,往往能突破思維障礙,找出新的解題途徑.在分析彈力或摩擦力的有無及方向時,常利用該法.
五、整體、隔離法
物理習題中,所涉及的往往不只是一個單獨的物體、一個孤立的過程或一個單一的題給條件.這時,可以把所涉及到的多個物體、多個過程、多個未知量作為一個整體來考慮,這種以整體為研究對象的解題方法稱為整體法;而把整體的某一部分(如其中的一個物體或者是一個過程)單獨從整體中抽取出來進行分析研究的方法,則稱為隔離法.
六、圖解法
圖解法是依據題意作出圖形來確定正確答案的方法.它既簡單明了、又形象直觀,用於定性分析某些物理問題時,可得到事半功倍的效果.特別是在解決物體受三個力(其中一個力大小、方向不變,另一個力方向不變)的平衡問題時,常應用此法.
七、轉換法
有些物理問題,由於運動過程復雜或難以進行受力分析,造成解答困難.此種情況應根據運動的相對性或牛頓第三定律轉換參考系或研究對象,即所謂的轉換法.應用此法,可使問題化難為易、化繁為簡,使解答過程一目瞭然. 八、程序法
所謂程序法,是按時間的先後順序對題目給出的物理過程進行分析,正確劃分出不同的過程,對每一過程,具體分析出其速度、位移、時間的關系,然後利用各過程的具體特點列方程解題.利用程序法解題,關鍵是正確選擇研究對象和物理過程,還要注意兩點:一是注意速度關系,即第1個過程的末速度是第二個過程的初速度;二是位移關系,即各段位移之和等於總位移.
九、極端法
有些物理問題,由於物理現象涉及的因素較多,過程變化復雜,同學們往往難以洞察其變化規律並做出迅速判斷.但如果把問題推到極端狀態下或特殊狀態下進行分析,問題會立刻變得明朗直觀,這種解題方法我們稱之為極限思維法,也稱為極端法.
運用極限思維思想解決物理問題,關鍵是考慮將問題推向什麼極端,即應選擇好變數,所選擇的變數要在變化過程中存在極值或臨界值,然後從極端狀態出發分析問題的變化規律,從而解決問題.
有些問題直接計算時可能非常繁瑣,若取一個符合物理規律的特殊值代入,會快速准確而靈活地做出判斷,這種方法尤其適用於選擇題.如果選擇題各選項具有可參考性或相互排斥性,運用極端法更容易選出正確答案,這更加突出了極端法的優勢.加強這方面的訓練,有利於同學們發散性思維和創造性思維的培養.
十、極值法
常見的極值問題有兩類:一類是直接指明某物理量有極值而要求其極值;另一類則是通過求出某物理量的極值,進而以此作為依據解出與之相關的問題. 物理極值問題的兩種典型解法.
(1) 解法一是根據問題所給的物理現象涉及的物理概念和規律進行分析,明確題中的物理量是在什麼條件下取極值,或在出現極值時有何物理特徵,然後根據這些條件或特徵去尋找極值,這種方法更為突出了問題的物理本質,這種解法稱之為解極值問題的物理方法. (2)解法二是由物理問題所遵循的物理規律建立方程,然後根據這些方程進行數學推演,在推演中利用數學中已有的有關極值求法的結論而得到所求的極值,這種方法較側重於數學的推演,這種方法稱之為解極值問題的物理—數學方法.
此類極值問題可用多種方法求解:
①算術—幾何平均數法,即
a.如果兩變數之和為一定值,則當這兩個數相等時,它們的乘積取極大值. b.如果兩變數的積為一定值,則當這兩個數相等時,它們的和取極小值.
②利用二次函數判別式求極值 一元二次方程ax2+bx+c=0(a≠0)的根的判別式,具有以下性質:
Δ=b2- 4ac>0——方程有兩實數解; Δ=b2-4ac=0——方程有一實數解; Δ=b2-4ac<0——方程無實數解.
利用上述性質,就可以求出能化為ax2+bx+c=0形式的函數的極值. 十一、估演算法
物理估算,一般是指依據一定的物理概念和規律,運用物理方法和近似計算方法,對物理量的數量級或物理量的取值范圍,進行大致的推算.物理估算是一種重要的方法.有的物理問題,在符合精確度的前提下可以用近似的方法簡捷處理;有的物理問題,由於本身條件的特殊性,不需要也不可能進行精確的計算.在這些情況下,估算就成為一種科學而又有實用價值的特殊方法.
十二、守恆思想
能量守恆、機械能守恆、質量守恆、電荷守恆等守恆定律都集中地反映了自然界所存在的一種本質性的規律——「恆」.學習物理知識是為了探索自然界的物理規律,那麼什麼是自然界的物理規律?在千變萬化的物理現象中,那個保持不變的「東西」才是決定事物變化發展的本質因素.
從另一個角度看,正是由於物質世界存在著大量的守恆現象和守恆規律,才為我們處理物理問題提供了守恆的思想和方法.能量守恆、機械能守恆等守恆定律就是我們處理高中物理問題的主要工具,分析物理現象中能量、機械能的轉移和轉換是解決物理問題的主要思路.在變化復雜的物理過程中,把握住不變的因素,才是解決問題的關鍵所在.
7. 物理學中常用的幾種科學思維方法
1.模型法
物理模型是一種理想化的物理形態,將復雜的問題抽象化為理想化的物理模型是研究物理問題的基本方法。科學家通常利用抽象化、理想化、簡化、類比等把研究對象的物理學本質特徵突出出來,形成概念或實物體系,即為物理模型。模型思維法就是對研究對象或過程加以合理的簡化,突出主要因素忽略次要因素,從而解決物理問題的方法。從本質上說,分析物理問題的過程,就是構建物理模型的過程。通過構建物理模型,得出一幅清晰的物理圖景,是解決物理問題的關鍵。實際中必須通過分析、判斷、比較,畫出過程圖(過程圖是思維的切入點和生長點)才能建立正確合理的物理模型。
2.等效法
當研究的問題比較復雜,運算又很繁瑣時,可以在保證研究對象的有關數據不變的前提下,用一個簡單明了的問題來代替原來復雜隱晦的問題,這就是所謂的等效法。在中學物理中,諸如合力與分力、合運動與分運動、總電阻與各支路電阻以及平均值、有效值等概念都是根據等效的思想引入的。教學中若能將這種方法滲透到對物理過程的分析中去,不僅可以使問題的解決變得簡單,而且對知識的靈活運用和知識向能力轉化都會有很大的促進作用。
3.極端法
所謂極端法,就是依據題目所給的具體條件,假設某種極端的物理現象或過程存在並做科學分析,從而得出正確判斷或導出一般結論的方法。這種方法對分析綜合能力和數學應用能力要求較高,一旦應用得恰當,就能出奇制勝。常見有三種:極端值假設、臨界值分析、特殊值分析。
4.逆思法
在解決問題的過程中為了解題簡捷,或者從正面入手有一定難度,有意識地去改變思考問題的順序,沿著正向(由前到後、由因到果)思維的相反(由後到前、由果到因)途徑思考、解決問題,這種解題方法叫逆思法。是一種具有創造性的思維方法,通常有:運用可逆性原理、運用反證歸謬、運用執果索因進行逆思。
5.估演算法
所謂估演算法就是對某些物理量的數量級進行大致推算或精確度要求不太高的近似計算方法。估算題與一般的計算題相比較,它雖然是不精確不嚴密的計算,但確是合理的近似,它可以避免繁瑣的計算而著重於簡捷的思維能力的培養。解估算題的基本思路是:(1)抓住主要因素,忽略次要因素,從而建立理想化模型。(2)認真審題,注意挖掘埋藏較深的隱含條件。(3)分析已知條件和所求量的相互關系以及物理過程所遵守的物理規律,從而找到估算依據。(4)明確解題思路,步步為營層層剝皮求出答案,答案一般保留一到兩位有效數字。
6.虛設法
在物理解題中,我們常常用到一種虛擬的思維方法,即從給定的物理條件出發,假設與想像某種虛擬的東西,達到迅速、准確地解決問題的目的,我們把這種方法較虛設法。虛設法常見的幾種情形是:虛設條件、虛設過程、虛設狀態、虛設結論等。
7.圖像法
所謂圖像法,就是利用圖像本身的數學特徵所反映的物理意義解決物理問題(根據物理圖像判斷物理過程、狀態、物理量之間的函數關系和求某些物理量)和由物理量之間的函數關系或物理規律畫出物理圖像,並靈活應用圖像來解決物理問題。
8. 物理思想是什麼
意思是學物理常用的思維方法,思維其活動的結果,屬於認識。
一、逆向思維法
逆向思維是解答物理問題的一種科學思維方法,對於某些問題,運用常規的思維方法會十分繁瑣甚至解答不出,而採用逆向思維,即把運動過程的「末態」當成「初態」,反向研究問題,可使物理情景更簡單,物理公式也得以簡化,從而使問題易於解決,能收到事半功倍的效果.
二、對稱法
對稱性就是事物在變化時存在的某種不變性.自然界和自然科學中,普遍存在著優美和諧的對稱現象.利用對稱性解題時有時可能一眼就看出答案,大大簡化解題步驟。
從科學思維方法的角度來講,對稱性最突出的功能是啟迪和培養學生的直覺思維能力.用對稱法解題的關鍵是敏銳地看出並抓住事物在某一方面的對稱性,這些對稱性往往就是通往答案的捷徑。
意識運動的引起是為思,思是意識的順向運動。
生命體在生命活動中,在意識的形態作用下,在原本意識里的事物形態與新出現的事物的形態出現了形態里的差異時,生命體的意識在差異中達成意識運動形式的引起,這引起的意識的運動就是思的本身,意識的運動的引起的內容就是問題的實質,實質的問題就是問題的主體。
意識的順向是以意識的主體的意識為參照來說明的,意識的參照是事物慣性的參照,也就是慣性行為在意識里的表現的形式表達。事物的發展變化已經超出了意識的印象時,意識在印象里的留戀是意識的慣性,以意識來講是意識的順向,在意識慣性的順向運動行為里,思進行著變化的考量。
9. 我們高三學生想知道高考評價體系下物理中的科學思維是什麼意思
科學思維是指採用嚴謹求真的、實證性的邏輯思維方式應對各種問題。能夠根據對問題情境的分析,運用實證數據分析事物的內部結構和問題的內在聯系,以抽象的概念來反映客觀事物的本質特徵和內在聯系。主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等要素。詳情見高考藍皮書《中國高考報告2020》。
10. 物理學科素養四大要素
物理核心素養是學生在接受物理教育過程中逐步形成的適應個人終身學習的社會發展需要的基礎知識、關鍵能力、科學態度等方面的表現,是學生通過物理學習集中體現的帶有物理特徵的品質,是學生科學素養的關鍵成分,主要由「物理觀念與應用」、「科學思維與創新」、「科學探究與創新」、「科學態度與責任」等四個方面的要素構成。
1、物理觀念與應用:從物理學視角形成的關於物質、運動與相互作用、能量等的基本認識,是物理概念和規律等在頭腦中的提煉和升華。「物理觀念」包括物質觀念、運動觀念、相互作用觀念、能量觀念及其應用等要素。
2、科學思維與創新:從物理學視角對客觀事物的本質屬性、內在規律及相互關系的認識方式,是基於經驗事實建構理想模型的抽象概括過程;是分析綜合、推理論證等科學思維方法的內化;是基於事實證據和科學推理對不同觀點和結論提出質疑、批判,進而提出創造性見解的能力與品質。「科學思維」主要包括模型建構、科學推理、科學論證、質疑創新等要素。
3、科學探究與創新:提出物理問題,形成猜想和假設,獲取和處理信息,基於證據得出結論並做出解釋,以及對實驗探究過程和結果進行交流、評估、反思的能力。「實驗探究」主要包括問題、證據、解釋、交流等要素。
4、科學態度與責任:在認識科學本質,理解科學·技術·社會·環境(STSE)的關系基礎上逐漸形成的對科學和技術應有的正確態度以及責任感。「科學態度與責任」主要包括科學本質、科學態度、科學倫理、STSE等要素。