试论赫兹的物理学思想及研究方法
摘要：物理学理论的多重性思想和物理学理论容许性、正确性、恰当性的评价标准以及物理学理论实验检验的整体论观点，构成赫兹物理学思想的主要内容。他的这些思想分别由迪昂、爱因斯坦、拉卡托斯等人在不同程度上作了进一步阐述和更加充分的论证，从而对现代物理学和科学思想的发展产生了深远的影响。逆推法是赫兹物理学研究的主要方法，这种方法上的创新是他对科学研究方法发展的主要贡献。
关键词：赫兹；物理学思想；研究方法；贡献；影响
赫兹（Hellorich Rudolf Hertz，1857—1894）因实验发现电磁波并对电磁学理论发展作出了重要的贡献而永载物理学史册。但是，就我们目之所及，对于他在物理学研究的实践过程中所形成的一些重要物理学思想和独特的物理学研究方法还无人做过专门系统的考察。有鉴于此，本文拟对赫兹的重要著作进行较为深人的分析，力图揭示他物理学思想的基本内容和物理学研究方法的主要特点，阐明它们的历史地位和重要影响。
1赫兹物理学思想的基本内容及其意义
赫兹的物理学思想集中反映在他的重要论文集《电波波》一书和他的专著《力学原理》之中。尤其是，他《力学原理》书的导言堪称科学哲学和科学方法论思想方面的经典作品。综观《电波》和《力学原理》中的有关重要论述，赫兹物理学思想的基本内容可以概括成以下几个方面。
（1）物理学理论的多重性思想
在《电波》和《力学原理》中，赫兹明确提出了同一组物理现象可以用建立在不同的假设基础之上的理论来加以解释。他的这种关于物理现象理论解释的多重性思想首先在《电波》导言中进行阐述，他说道：“无论在麦克斯韦自己著作中对这个理论的表述，还是将这种理论视为赫姆霍兹理论的一种特例或它在我的文章中所给出的表述，尽管它们在表述方式上是不同的，但它们实质上却具有同样的内在意义。这几种不同表述方式（肯定还可以找到其他的表达形式）所具有的共同意义对于我来说就是麦克斯韦工作中的一个不朽的组成部分。就是它们，而不是麦克斯韦独特的概念或方法，我称其为‘麦克斯韦理论’。对于‘什么是麦克斯韦理论？’这个问题，我所知道的没有比下面更简洁或更确切的答案了：麦克斯韦理论就是麦克斯韦方程组。任何一种能够导致同一组方程的理论，从而包含同一类可能的现象，我将它都看作是麦克斯韦理论的一种形式或特例；任何一种导致不同方程组的理论，从而就包含不同可能的现象，则它就是一种不同的理论。因此，在这种意义上，也仅在这种意义上，这本文集中的两篇理论文章可以看作是麦克斯韦理论的表述”。在赫兹看来，对于同一类物理现象，人们可以从不同的角度提出一些基本假设，建立不同的理论体系对这些现象进行解释。但是，这些对同一类现象进行解释的理论无论是在基本假设方面还是在表达方式方面，可能存在很大的不同，然而它们必须具有一个共同的核心。对于这些理论体系而言，这个核心就是它们对同一类现象进行解释所必备的思想基础和理论工具。如果不具有这些共同的思想基础和理论工具的理论，就应该视为不同的理论。在对电磁现象解释的各种理论中，通过赫兹自己的考察，他发现麦克斯韦方程组就是它们共有的理论核心。这与赫兹在《力学原理》中罗列出从牛顿以后所建立的对力学现象进行解释的各种理论体系一样，在其中都包含了共同的力学基本定律。在力学理论体系中，最为重要的基本定律就是赫兹所归结出的：“任何自由的系统在最直的路径上保持静止或匀速运动状态。”一些基本定律构成各种或各个时期发展起来的力学理论体系的最本质的要素，将这些基本定律用数学符号表达出来就形成了力学理论公理化体系。
从赫兹对各种电磁学理论或力学理论的对比考察来看，他是一个具有强烈历史意识的物理学家。在这种就对同一类物理现象进行解释的不同理论的考察过程中，他一方面肯定了各种理论在该学科领域发展过程中的历史地位，另一方面看出了它们各自所具有的历史局限性。在找到它们共有的合理因素之后，赫兹认为就可以在消除各种理论中次要假设和模糊概念的基础之上，重新建立一种新理论。这种新理论不是对以前理论简单的否定，而是包容了以前各种理论所共有的核心，但在基本假设简单性和理论体系严密性以及对已经观察到的现象解释的合理性等方面比以前的理论更容易被理解和接受。所有这些，加之对麦克斯韦理论和《力学原理》的重新构建，都明确地显示出赫兹这种对同一类物理现象理论解释的多重性思想实质之所在。在科学发展过程中，在某一领域，特定的时期出现对同一组实验现象的多种解释，在一定的意义上来说，恰恰是推动科学发展的主要动力。正如拉卡托斯（Imre Lakatos，1922－1974）所说：“科学史一直是，也应该是一部相互竞争的研究纲领（或者也可以说是
‘范式’）的历史，而不是也不应当变成一连串的常规科学时期：竞争开始得越早，对进步便越有利”。
在赫兹就同一类物理现象可以有不同理论解释的考察中，他必然会遇到对各种理论合理性进行评判的问题。正如他自己所说：“我们为自己构建关于外在事物的图像或符号系统，从而建立了在我们思想中关于事物之间必要的因果关系，这些因果关系就被看成所描述事物本质上因果关系的图像。为了到达这个目的，我们必须在思想与自然现象之间建立起某种一致性。”对这种“一致性”的思考，赫兹提出了自己关于物理学理论基础研究中重要问题的观点，建立了一套对物理学理论合理性进行评价的标准。
（2）物理学理论容许性、正确性和恰当性的评价标准这关于物理学理论的评价标准问题，赫兹在《力学原理》导言中进行了阐述。在罗列出历史上的各种力学理论之后，赫兹提出了对它们进行评判的标准．一即理论的容许性（permissibility）、正确性和恰当性（appropriateness）。正如他自己论述的：“通过改变我们认为是基本假设的选择，我们可以给出力学原理各种不同的描述。因此，我们可以得到事物各种不同的图景，这些图景我们可在容许性、正确性和恰当性等方面进行检验和相互比较。”按照这些标准，赫兹对以往的几种力学理论体系进行了考察，指出了它们存在的各种问题。由此，赫兹不但说明了重新构建力学理论体系的必要性，而且论证了依照这些标准建立新的理论体系的可能性。因而，他便提出了以时间、空间和质量三个基本概念和前文已经提到的基本定律为基础的新力学理论体系，并对它们进行了充分的论述。
赫兹是从人的思维活动特性出发，提出建立或评价科学理论的容许性标准的。对此他论述道：“在我们关于外在事物描述的图像中，所有要素容许性的问题，是由我们思维的本性所决定。对于一个图像是否可以容许，我们能够毫不含糊地回答是或不是，并且我们的决定通常总是有效的。”赫兹是从人们关于外在事物经验的角度出发，提出建立或评价科学理论的正确性标准的。他认为：“对于图像的正确性问题，是由我们赖以建立图像的经验所决定。……。我们同样能够毫不含糊地决定一个图像是否正确，但仅是根据我们已有的经验。在作出这个决定之时，我们也要尽量考虑到后来的或更成熟的经验对理论的要求。”赫兹是从人们对事物进行描述时才采用的概念、符号体系的角度，提出建立或评价科学理论的恰当性标准的。他指出：“对于图像的恰当性来说，它是体现在对图像进行描述的概念、符号等方面。简而言之，它就是在图像中我们可以任意增加或消除的东西。”赫兹认为，借助这三个相互关联的标准，人们不但可以对一个理论进行客观的评价，而且可以将它们作为建立新理论的指导思想。
从赫兹思想的发展过程来看，他所提出的这些标准实际上是《电波》导言相应内容的扩充。在这篇导言的第二部分，赫兹将麦克斯韦（James Clerk Maxwell，1831－1879）理论和赫姆霍兹（Herman vonHelmholtz，1821－1894）理论进行比较之后，曾说道：“类似的、但不同的思想和概念可以用同样的方式在不同的表述形式中加以符号化。因此，为了获得对这些表述的任何一种的恰当理解，至关重要的是我们应该从每一个表述的本身去努力地理解它，不能将属于另一种表述的思想引人其中。”这种在《电波》一书中所表达的对顺序和清晰性的要求，只能通过公理化的分析才能满足，赫兹在《力学原理》中再次完全地采用了这种方法。在《力学原理》中，他将力学原理定义为假设的任意选择，以便“整个力学可以通过纯粹的演绎推理的方式由此推演出来，而无须借助任何进一步的经验”。我们发现在他著名的“麦克斯韦理论就是麦克斯韦方程组”的论断中，对麦克斯韦方程组意义的解释与他在《力学原理》中所采用的引文的思想是非常相似的。在《电波》一书中，赫兹在解释电力传播的实验结果和提到与麦克斯韦理论相关的问题时，反复说明了电磁场理论不同表述方式的存在。在《电波》的导言中，赫兹提出了三种麦克斯韦理论的表述方式，它们是：①麦克斯韦自己著作中的表述方式；②赫姆霍兹所给出的，作为他的理论一种特例的表述方式；③赫兹在1890年发表的两篇理论文章中的表述方式。依照赫兹看来，这三种不同的表述方式的共同之处在于具有（a）同一类现象，即同一类经验基础和（b）同一组方程，即数学表达式。赫兹强调指出他对麦克斯韦理论的表述与麦克斯韦自己的表述是不同的，而他的表述方式是在实验研究过程中形成的。这种新的表述之所以与传统的表述不同，就在于它很好地描述了电力与磁力之间的对应性和对称性。这一思想是法拉第（Miohael hada，1791－1867）和麦克斯韦提出的，但是在1887年12月间的实验研究过程中，赫兹感到它突然浮现在自己的脑海里。用赫兹自己的话来说，就是：“当我在工作时，这个新理论的核心问题突然浮现于我的脑海之中，这种新理论并非依存于先前提出的两种假设的结果之中”。
我们认为赫兹此时是被突然领悟到他的实验能够用一个新的极化观点加以更好地解释所冲击，而不是根据赫姆霍兹的极化理论来解释。赫兹将以太极化作为他理论的基本概念，因为泊松极化是感应的超距作用力效应。赫兹大胆地废弃了静电力的观念，这是他《力学原理》中废弃牛顿力学中力的概念的先声。在这些前提之下，赫兹在1887—1888年从表述②到表述③的思想转换能够充分地描述为是一种思想主旨的变化。我们认为，在此过程中，赫兹深深地体会到，尽管不同的表达方式之间存在着很大的差异，但是它们都能够在一定的程度上解释同一
组现象。然而，表述③除了更充分地解释实验结果外，还具有内在的“一致性”和它的“容许性”，因此赫兹选择了这种表述作为对麦克斯韦理论的解释。他论说道：“我们可以藉以构成事物的图景不必根据图景的结论就是结论的图景的要求来加以毫无疑问地确定。对于同样的客体来说，描述它的各种图景都是可能的，并且这些图景可以在各方面都是不同的。我们在爱因斯坦（Albert Einstein，1879－1955）的著作中也发现类似的论述：“对应于同一个经验材料的复合，可以有几种理论，它们彼此很不同。但是从那些由理论得出的能够加以检验的推论来看，这些理论可以是非常一致的，以致在两种理论中难以找到彼此不同的推论来。”
此外还值得我们注意的是，在1890年的理论文章中，赫兹认为亥维塞德（Oliver Heaviside，1850－1925）是消除麦克斯韦理论中多余概念的第一个科学家，但是矢势则是赫兹除去的。不仅如此，赫兹从电磁场理论中消除矢势与他在《力学原理》中对势能提出疑义，最后决定将它从力学原理中消除，在思想上是完全一致的。他的指导思想就是在物理学理论要将基本概念减少到最低限度。无独有偶，爱因斯坦对建立理论的目标也有类似的观点：“一切理论的崇高目标，就在于使这些不能简化的元素尽可能简单，并且在数目上尽可能少，同时不至于放弃对任何经验内容的适当表示”。爱因斯坦反复强调赫兹在的物理学发展史上的重要地位，他的第一篇科学研究论文就是在阅读赫兹著作的基础上撰写的。所以，我们可以认为，爱因斯坦的这种思想可能受到赫兹思想的直接影响。
（3）物理学理论实验检验的整体论
赫兹是在对实验现象进行理论解释的过程中，最终放弃了实验和理论—一对应的解释模式，从而形成了他的物理学理论实验检验的整体性观念。在1889年发表的“电振荡的力，按照麦克斯韦理论处理”一文中，他明确指出：“只要将以太考虑在内，这些表述就构成了麦克斯韦理论的实质部分。麦克斯韦是从超距作用的观点出发，并将以大视为具有高度可极化的电介质特性，从而导出了方程组。我们可以以另一种方式推导它们。但是，没有任何方法能够直接的证明这些方程组是从经验推演出来的。”
在赫兹看来，事实可以从一个理论中推演出来。在“论静止物体的电动力学的基本方程”一文中，他就指出：“我用一种直接地观察到的事实来说明这些事实能够系统地从公式中推演出来；因此，借助经验，理论体系的正确性就能够被证明”。因而，赫兹认为实验是检验理论的正确性，而不是检验理论的真实性。一方面，他论述了这些方程中的每一个都不能用经验直接地去证明；另一方面，他断定经验为了证明一个理论体系。同时，方程组的物理解释便被看作是从经验推演出来的事实，经验必定被认为是对它们的证实。这两种论述乍一看似乎彼此是矛盾的。它们是在赫兹这篇理论文章的导言部分写出的，因此值得仔细的阅读。整个的段落是：“在第一部分（A）中，我给出基本的思想和与之相关联的公式。对公式的解释将要增加，但是这些解释不能看作是这些公式的证明。这些陈述将被看作是从经验推演出来的事实；而经验必须被看作是它们的证明。”
在概念涵义的证实上，一方面与对同一概念的任何归纳的经验关系的否定之间存在抵触，另一方面这种抵触又能够通过承认一种与从术语到术语的归纳形式不同的一种关系而得以缓和。整体的关系形式断定经验含义不具有一种归纳关系。在整体关系中，概念与实验没有术语到术语的这种关系（好像经验是由隔绝的事实构成的），而是作为一个系统对系统的关系形式。这正是赫兹的思想，这一思想在上述引文的后续段落中得以清晰的阐述：“这些陈述将被看作是从经验推演出来的事实；而经验必须被看作是它们的证明。同时，实际上，每个分立的公式不能通过经验来单独地进行检验，仅将它们视为一个整体才能通过经验加以检验。但是从实际的角度来看，对于普遍动力学的方程组来说也是同样有效的”。在赫兹看来，如果事实是从一个系统的理论中推演出来的，没有处于隔绝状态的事实能够得以知晓（因此没有归纳的基础），一个概念系统仅能与一个事实系统相关联。这也正如迪昂（Pierre Duanm，1861一1916）所说：“试图把理论物理学的每一个假设与这门科学赖以立足的其他假定分离开来，以便使它孤立地经受观察检验，这是追求一个幻想；因为物理学中的无论什么实验的实现和诠释都隐含着依附整个理论命题的集合。对不是非逻辑的物理学理论的惟一实验检验在于，把完整的物理学理论体系与整个实验定律群进行比较，在于判断后者是否被前者以令人满意的方式加以描述。”从迪昂在其重要著作中对赫兹的物理学成就和思想的反复强调、倍加推崇来看，我们有理由相信他的这种思想受到赫兹很大的影响。
赫兹的“电振荡的力，按照麦克斯韦理论来处理”一文还暗示了没有一种实验可以作为单个理论的判决性实验，但是，在众多理论之中，实验所显示的是最充分的一种。在赫兹看来，麦克斯韦理论“被发现是最能用于解释大多数现象的”理论。然而，在他的文章中，赫兹时常表现出对传统的关于理论和实验关系观点的不安心理，甚至暗示一种事实上在两个组成部分的一种分离。对于这种分离，赫兹给予了暗示：“我们这里作为已经通过实验完成所表述的东西是独立于特殊理论的正确性而完成的。尽管在实验和理论之间存在明显的关联，这种关联性
是确实在起作用”赫兹的这种对单个判决性实验的否定具有极其重要的意义，对人们正确看待物理学理论与实验的关系具有很大的启发作用。他的这种思想，后来在不少科学家和科学史家的著作中有更为完整的阐述，迪昂论述道：“物理学不是一台听任它自己被拆散的机器，我们不能孤立地试验每一个部件，我们不能等到它的牢固性被仔细检验后才去调整它。物理科学是必须作为一个整体看待的体系。它是一个有机体，在这个有机体中一个部位不能发挥功能，除非当使最远离它的各部位起作用时，某些部位比其他部位更是如此，但一切部位都在相同的程度上如此”．
拉卡托斯也曾强调指出：“只有通过极端困难而无限漫长的过程才能确定一个研究纲领取代了其对手，对于鲁莽地使用了‘判决性实验’这一术语是不明智的。即使人们认为一个研究纲领被原有的纲领淘汰了，它也不是被某个‘判决性’实验淘汰的；即使后来把握不大地称这样一种实验为判决性实验，如果这个旧纲领没有一个有力的进步高潮，也是无法阻挡新纲领的”．
值得注意的是，在文章“论在空气中的电磁波和它们的反射”中，赫兹讨论他的实验和麦克斯韦理论之间的关系时说道：“没有特别考虑任何特殊的理论，事实上实验的显示能力独立于任何特殊的理论。然而，这些实验很明显为麦克斯韦从法拉第观点发展而来的电磁场理论提供了许多根据。”但是，在《电波》的导言中，他却认为：“这些实验的目的是去验证法拉第一麦克斯韦理论的基本假设，而这些实验结果仅是在一定程度上确证了这种理论的基本假设”，这也是赫兹对理论与实验之间的关系认识矛盾心理的一种反映。由此观之，在他身上同样体现了“数学的自然科学和实验的自然科学的长期分界线已逐渐模糊，看来甚至已经消失。但是从另一观点看来，也许更确切的是把这种分界线看作挪动了位置，即从科学领域之间移到物理学内部”。这在一定的程度上也预示着20世纪物理学发展过程中理论物理学和实验物理学之间的逐渐分离。正如科学史家库恩（Thomas Samue1Kuhn，1922－1996）所说：“我觉得，正是由于物理学理论现在处处都是数学化的，所以理论物理与实验物理成为如此不同的专业，几乎没有一个人能希望同时精通两者。在实验和理论之间如此深刻的鸿沟，却不存在于化学或生物学那样的领域中，在这些领域中理论本来就是较少数学性的。因此，数学性科学与实验性科学的分离状态也许还要继续下去，这种分离看来植根于人的心灵的本性之中。”从这个意义上说，赫兹是19世纪德国物理学中理论和实验两种传统结合的转折点，他的研究成果在实验和理论两方面都为现代物理学的发展奠定了基础，但是在现代物理学的发展过程中像他这样在理论物理学和实验物理学两方面都做出了重要贡献的物理学家是极为罕见的了。
此外，赫兹还认为理论与实验之存在的分歧可以通过建立统一的物理学原理来加以消除。他的这种思想在《力学原理》中有明确的阐述，赫兹说道：“如果我们试图去理解我们周围物体的运动，并想将它们归属于简单和清晰的规律，把注意力仅放在我们能够直接观察到的东西之上，我们的尝试一般都会失败。我们不久就会知道可以看见和接触到的东西的整体不能构成一个符合定律的宇宙，在其中，同样的条件总是产生同样的结果”。他甚至还认为麦克斯韦电磁学理论也支持了他的“隐质量”概念：“通过麦克斯韦的努力，由于隐质量的运动而产生的电磁力假设几乎变成了一个清晰的认识。”他的这个思想也反映了他对物理学理论本身的完整性有着坚强的信念，他在建立电磁理论的过程中所遇到的一些困难。在他看来，这些困难是关系到力学在内的整个物理学基础方面的问题，并且他期望在对力学基本原理进行重新建立的过程中解决这些物理学的基础问题，从而他在电磁学理论的建立中所遇到的困难也就迎刃而解了。这也就是他写作《力学原理》的一个主要动机，同时也反映了他深受麦克斯韦等人力学机械论观念和方法的影响。这充分说明了，在19世纪末，物理学家仍然试图在这种思想框架下来建立统一的理论体系，最终只能是一种幻想。正如有的研究者所说：“赫兹此时的思想是按照英国动力学派的思路在发展。但是，他的这部杰作仅是一个理论的躯干。赫兹自己未能在此基础上建立完善的理论，他的后来者也没有一个人能够从这部著作中所解释的东西的基础上建立完善的理论。”
2赫兹物理学研究方法的形成及其主要特点
伴随着实验和理论研究的进程，赫兹的物理学研究方法也得以形成和发展。从在赫姆霍兹等人的影响下从事物理学实验研究开始，到他的专著《力学原理》的写作过程中，赫兹的物理学研究方法是在不断地发生变化的，最终形成他的独具特色的物理学研究方法和思想。虽然个别学者根据赫兹的著作对他的物理学研究方法和思想作了一定的阐述，但是对赫兹物理学研究方法和思想的形成过程未做深入分析。因而，为了说明赫兹物理学研究方法和思想的形成过程，我们不仅要对他的著作进行研究，还要对他的物理学研究的历史背景和具体过程进行考察，才能对此获得更为全面的认识。
赫兹进人德国物理学界，恰逢德国实验物理学和数学物理学发生重要变革的时期。从19世纪30年代到70
年代，马格努斯（Heinrich Gustav Magnus，1802－1870）实验物理学派在德国物理学界占统治地位，马格努斯认为实验物理学的目的就是建立实验事实，并认为数学物理学与实验物理学是两个完全不同的、相互独立的学科。19世纪70年代以后，以孔脱（August Kundt，1839－1894）为代表的新实验物理学派促使了实验物理学和数学物理学的结合，孔脱认为实验物理学必须为理论物理学服务，实验物理学家随时关注理论物理学的最新进展，并力求对新的物理学理论有深人透彻的理解，在此基础上去创造实验仪器和方法以验证理论．对赫兹学术研究产生直接重要影响的赫姆霍兹对孔脱实验物理学研究方法的观点倍加赞赏，他在1888年推荐孔脱接任他在柏林物理研究所所长的职位时就写道：“他自己（园风脱）没有对数学物理学做任何深入的研究。但是，通过他所知道的如何选择实验研究课题的方法已经充分显示了他完全懂得如何判断现代数学物理学的主流思想，并能够以此为个人研究实际的问题提供指南”。以孔脱为代表的新实验物理学派的思想影响了19世纪70年代以后进人德国物理学界的许多年轻学生，赫兹则是其中的校校者。
赫兹的学术研究生涯是从1878年10月转人柏林大学开始的。在随后的近五年中，他在赫姆霍兹的指导下从事物理学研究工作。在此期间，他所从事的研究课题涉及的领域较为广泛。从研究方法的角度看，赫兹在此时期所进行的是单个物理理论和实验问题的研究，并能在理论和实验的研究课题之间自由地、及时地转换，为解决理论和实验相混合的复杂物理学重大研究课题奠定了方法论的思想基础。沿着这条学术研究道路发展，使他逐步成为兼有理论家和实验家两者的优点，把为解决最复杂的科学问题所需要的一切都结合在自己身上的深赋创造性的科学家、思想家。
1883年5月，赫兹离开柏林到基尔大学任教。这是他完全独立从事科学研究的开始，与所有的年轻学者一样，摆在他面前的是下一步科研选题的问题。经过一段时间的摸索，他在1884年1月中旬又把注意力转向电磁学问题的研究上来。就其学术研究发展道路来说，他对电磁学重新研究的起点应该是在柏林就已开始的有关电磁学实验问题，他的日记中记录了这个起点：“1884．1．19，考虑电磁学的实验”卜引。由于实验条件所限，加之也没有十分明确的电磁学实验研究课题，他在1884年5月中旬将注意力集中到麦克斯韦理论。这是他第一次深人研究麦克斯韦理论，通过一段时间的考察，到1884年6月28日就完成了他关于电磁场理论的第一篇理论研究论文，并在当年《维德曼年鉴》上发表。正如我们前文所述，赫兹这篇文章的目的是想从基本原理出发建立起统一的电动力学理论，这是一种典型的假设一演绎法在建立物理学理论中的运用。虽然，赫兹的这篇文章对他随后从事电磁学实验和理论研究都没有直接的影响，同时在这篇文章中还存在一些数学推导上的错误，但是它却是赫兹第一次运用假设一演绎法建立理论体系的一个重要尝试。就物理学研究方法的训练方面来说，这种尝试对赫兹后来从事电磁学理论研究，构建理论体系起到积极的作用。正是在这个意义上说，这种物理学理论研究方法的训练为他1890年发表的两篇重要理论文章和最后的专著《力学原理》奠定了一定的基础。在这篇文章中，赫兹是从基本原理出发推导麦克斯韦方程组，但他并不认为这种推导是对麦克斯韦理论是惟一可能正确的理论的一种严格证明。相比而言，在1890年的两篇理论文章中，赫兹并非从任何基本原理来推导麦克斯韦方程组，而是将这些基本原理视为麦克斯韦理论的前提，这应该被视为假设一演绎法在建立理论中的一种更高层次的运用。赫兹在这两篇文章中抛弃了实证主义关于理论与实验绝对对应的观点，认为对同一种物理现象可以有不同的理论加以解释。这是赫兹物理学思想的基本观点之一，在他的《力学原理》得以更充分的阐述。
从1885至1889年，是赫兹在卡尔斯鲁厄工学院独立进行电磁学实验研究并做出了重要发现的时期。在此期间，随着实验研究不断深人，赫兹的物理学方法论思想经历了一个复杂的发展过程。赫兹在实验研究的过程中所面临的问题是涉及到理论和实验之间复杂的关系问题。一方面，赫兹必须客观地描述所观察到的实验现象；另一方面，赫兹必须对实验结果给予理论上的合理的解释。赫兹发现运用麦克斯韦电磁场理论和赫姆霍兹电动力学理论都不能对他所观察实验现象给予一个前后一致的、完整的解释，这就使得他决心再次考虑对描述电磁现象的理论进行重新构建。在这种理论构建过程中，赫兹一方面不能仅对已有的理论进行简单修正，另一方面也不能从实验进行简单的归纳导出理论。因此，在这种寻求理论与实验相协调的过程中，他首先必须在研究方法上有所创新，才有可能在电磁学这个涉及到理论和实验之间复杂关系问题的研究上有所突破。综观赫兹在此重要时期的电磁学研究过程，与其说他是在理论的指导下进行的，不如说是他通过实验对已有理论进行审查的过程。也可以说，赫兹所采用的方法是从严格的实验结果出发，对已有电磁学理论进行一种逆推（或称为外展），从而对电磁学整体的发展作出了特殊的贡献。赫兹所采用的这种逆推法与演绎法和归纳法都不同：“演绎法表明某物必定如此。归纳法表明某物实际上在起作用；外展只是提示某物也许如此。……归纳从理论开始井测量理论与事实一致的程度。它从未能够创造任何观念。演绎也不能。所有科学观念都是通过外展的方式产生的。外展在于研究事实并创造一种理论来解释这些事实。”赫兹在其整个电磁学研究中所采用的就是这种逆推法，从对麦克斯韦理论和德国当时
建立在超距作用观念之上的电动力学的批判到创造性的电磁学实验研究，直至最后重建电磁学方程组，他就是沿着最终“创造一种理论来解释这些事实”这条方法论思想线索进行的，赫兹在《电波》一书的导言中对他的这种研究思路作了清楚的说明。根据我们对他的日记、书信和实验笔记的考证，他对自己研究思路的说明在很大程度上是可信的。
此外，从1888年6月至1890年12月，赫兹与当时英国物理学家就电磁学实验和理论研究中所遇到的问题进行了频繁的书信交流，这种国际学术交流对他物理学方法论思想的深化产生了不可忽视的影响。尤其是，在这种深人的交流过程中，赫兹不仅对麦克斯韦构建理论的思想方法获得更加透彻的理解，而且对英国物理学家构建物理学理论传统的思想方法获得全面、深刻的理解。英国物理学家的这种研究方法传统由于受到牛顿、麦克斯韦等一些杰出物理学家的影响，到19世纪末趋于成熟，并在物理学研究中占主导地位。这种传统的一个重要特点就是认为建立恰当模型是物理学研究的主要目的和重要方法，威廉·汤姆孙（William Thomson，Lord Kelvin，1824－1907）对此作了明确的阐述：“我们的目的就是要表明，如何构造力学模型，这种模型在我们正在考虑的无论可能是什么的物理现象中，将满足所要求的条件。当我们正在考虑固体的弹性现象时，所需要出示哪种模型。在另外的时候，当我们要考虑光振动时，我需要出示在这个现象中显示出来的作用模型。我想要理解关于它的整体，我们只理解一部分。在我看来似乎是，对‘你理解还是不理解物理学中的特定问题？’的检验就是‘我们能够构造它的力学模型吗？’。我对麦克斯韦的电磁感应的力学模型大加称赞。他构造了一个模型，该模型作出电在传导电流等中作出的一切奇妙的事情，毫无疑问，这类力学模型是大有教益的，是通向确定的电磁理论的一个步骤”。在赫兹1890年的两篇电磁学理论文章和他的《力学原理》中，我们可以清楚地看到他建立理论过程中所采用的方法与麦克斯韦及其追随者们所信奉的方法，在许多方面具有相似性。
3结语
综上所述，赫兹是19世纪下半叶不可多得的兼有实验物理学家、理论物理学家和思想家重要气质的物理学家。科学史家霍耳顿（Gerald Holton，1922一）曾经说过：“在科学史上的每一时刻，我们都发现有少数人物，他们被他们的同时代人认为，是对有关科学实践的任务以及科学在文化中的地位的一些老问题作出新回答的人”。赫兹正是当时德国物理学界的这样一位对许多涉及到物理学理论基础的“老问题”作出“新回答的人”。他在电磁学实验和理论研究中所取得的成就以及在科学研究实践中逐步形成的物理学思想，必然会对同时代乃至20世纪的许多物理学家产生重要的影响。
（1）赫兹之所以能在物理学实验和理论研究两方面都取得重要成就是因为他在研究方法上注重创新。他所采用的方法是一种将归纳法和演绎法紧密结合的一种逆推法，在现代科学发现和技术创新过程中得以普遍使用。赫兹在物理学研究实践中所形成的物理学理论多重性思想和物理学理论容许性。正确性、恰当性的评价标准，物理学理论实验检验的整体论以及对判决性实验的否定等重要思想，在迪昂、爱因斯坦、拉卡托斯等人的著作中分别在不同程度上得到了进一步阐述和论证，从而对现代物理学和科学思想的发展产生了深远的影响。
（2）赫兹在物理学实验和理论研究方面所取得的成就从一定意义上来看，应该归因于他对德国新实验物理学和英国数学物理学传统的双重继承，并在他的物理学研究实践过程中有所创新。尤其是，他的论著中所蕴涵的许多重要思想对物理学后来的发展产生了很大的启示作用。正如著名物理学家玻耳兹曼（Ludwig Boltzmann，1844－1906）所说：“人们应该特别重视赫兹的研究工作的重要性，他的很多发现与我们对自然现象的本质认识直接相关。他的这些发现无疑为将来很长时间内人们对自然规律的认识指明了惟一正确的方向。’普朗克（Max Ernst Ludwis Planck，1858－1947）也曾指出：“从今往后，科学将在没有他的情况下向前发展。无论他本来或许还会做出什么样的科学发现将会迟早由别人来完成，对此我们并不怀疑。但是，在他的研究领域从事研究工作的任何人都不可能不受他的影响。比他的研究成果本身重要千百倍的是在他的著作中所蕴涵的科学思想的种子光芒四射，这些种子只要有合适的土壤就将会显现为新的科学增长点。”
（3）赫兹的《力学原理》虽然被当时包括赫姆霍兹在内的著名物理学家认为是“未来物理学的研究方向”，但在随后的物理学理论发展中并未留下什么印记，致使大多数现代物理学家对赫兹《力学原理》全然不知。但是，他的《力学原理》在随后的科学思想研究领域产生了很大影响，尤其是他《力学原理》中长达40多页的导言更被视为这个领域的经典，反复被人引用。在这部著作中，赫兹提出了对所有自然现象进行描述的最一般的原则，这些原则无疑对物理学理论研究方法具有永久的指导价值。尽管他的这些思想受到马赫（Ernst Mach，1836－1916）、赫姆霍兹思想的影响，但他还始终坚持着一个物理学家本应具有的对自然现象认识和进行描述客观立场。正如列宁曾经指出：“事实上，赫兹为他的《力学》所写的哲学序言，表明了一个自然科学家的普通观念，这个
自然科学家虽然被教授们反对唯物主义的‘形而上学’的吼声吓倒，但是无论如何也不能动摇（原译文是‘克服’，根据上下文，拙见译为‘动摇’更贴切。——笔者注）他对外部世界的实在性的自发的信念。”赫兹能够保持这种科学思想独立性和批判精神，在当时科学认识论领域极为混乱的情况下，对于一个年轻的学者来说当然是难能可贵的。此外，正如他在《力学原理》的序言中所说；“所有物理学家都同意这样的观点，即物理学的任务在于把自然现象归结为简单的力学定律”，显然他在思想上仍然坚持力学机械论自然观，但他的电磁学实验和理论研究成果，他建立新的力学原理方面的探索，却明显地动摇了物理学家继续把力学作为物理学理论发展的基本信念，为人们最终放弃机械论自然观，建立现代物理学新的理论基础，在思想上起到了一定的启发作用。
高中物理学史 熟记物理学史，包括科学家的贡献，如亚里士多德、伽利略、牛顿、卡文迪许、库仑、安培、奥斯特、法拉第等；熟悉物理常用的思想方法：等效替代法、控制变量法、理想实验法、理想模型、放大(或缩小)思想(比如累积)、比值定义法、归纳演绎法、类比、推理等方法。 1、伽利略对物理学的贡献 （1）1638年，意大利物理学家伽利略用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快；推翻了古希腊学者亚里士多德的观点； 提出假说：自由落体运动是一种对时间均匀变化的最简单的变速运动； 数学推理：由初速度为零、末速度为v 的匀变速运动平均速度 312222123s s s t t t ===和12v v =得出12s vt =；再应用v a t =从上式中消去v ，导出212 s at =即2s t ∝。 实验验证：由于自由落体下落的时间太短，直接验证有困难，伽利略用铜球在阻力很小的斜面上滚下，上百次实验表明：312222123s s s t t t ===；换用不同质量的小球沿同一斜面运动， 位移与时间平方的比值不变，说明不同质量的小球沿同一斜面做匀变速直线运动的情况相同；不断增大斜面倾角，重复上述实验，得出该比值随斜面倾角的增大而增大，说明小球做匀变速运动的加速度随斜面倾角的增大而变大。 合理外推：把结论外推到斜面倾角为90°的情况，小球的运动成为自由落体，伽利略认为这时小球仍保持匀变速运动的性质。（用外推法得出的结论不一定都正确，还需经过实验验证） 注：伽利略对自由落体的研究，开创了研究自然规律的一种科学方法。 （2）伽利略通过理想斜面实验指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；得出结论：力是改变物体运动的原因，推翻了亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因。同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：如果没有其它原因，运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。 2、牛顿对物理学的贡献 牛顿在伽利略、笛卡儿、开普勒、惠更斯等人研究的基础上，采用归纳与演绎、综合与分析的方法，总结出一套普遍适用的力学运动规律——牛顿运动定律和万有引力定律，建立了完整的经典力学（也称牛顿力学或古典力学）体系，物理学从此成为一门成熟的自然科学 经典力学的建立标志着近代自然科学的诞生。 牛顿通过牛顿运动定律和开普勒行星运动定律得出万有引力定律（仅仅是定性讨论，没有定量计算，因为万有引力常数还没测出来）；卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量（利用转换放大的思想），被称为“测量地球质量的第一人”； 经典力学的基础是牛顿运动定律； 经典力学的局限性： 牛顿运动定律和万有引力定律适用于宏 观、低速、弱引力。 牛顿设想，物体被抛出速度很大时，就不会落回地面
小议物理学思想及方法 发表时间：2011-05-25T11:12:46.187Z 来源：《中国校园导刊》2011年6期供稿作者：顾艳杰 [导读] 方法是沟通思想、知识和能力的桥梁，物理方法是物理思想的具体表现。 顾艳杰 【摘要】：物理课改的目的：是通过对必要的物理基础知识的学习，发展个性、树立思想、掌握方法、培养素质、提高能力。“物理难学”是学生普遍认为的。 【关键词】：物理学思想物理学方法 怎样才能学好物理呢？我以为，认识物理学思想和掌握物理学方法是学好物理的保证。现就物理学之思想和方法谈谈自己的浅薄认识，供学生和同行老师商榷。 一、关于物理学思想 何谓物理学思想，物理学思想就是研究物质的运动形式、内在规律和物质基本结构的客观存在反映在人的意识中经过思维活动而产生的结果。这种思维活动是人的一种精神活动，是从社会实践中产生的。学会用物理思想去分析、解决物理问题。 物理学是不同于其他学科的一门自然科学，就中学物理而言，它是以观察和实验为基础的学科。物理学有它自己的特点，我们只有认识和掌握了物理规律，才能更好地认识自然，改造自然，创造美好社会为人类服务。 其次，认识物理学思想，是学习物理学家对物理科学的热爱和努力追求科学的严谨态度；学习他们不怕失败敢于胜利的精神；学习他们不畏艰辛勇于拼搏的工作作风；学习他们善于假设、实验、发现、创新的辨证思想；学习他们对物理的认识有着独创见解、并能自成体系的勇气和胆略；学习他们研究物理在表象、概念的基础上能进行抽象、模拟、分析、综合、判断、推理、总结等认识活动过程的思维方法。 认识物理学思想是学好物理的前提，因此，我们在学习物理过程中，始终要领会物理学思想，并能逐步转化为自己的思想。掌握科学方法，提高解决物理问题的能力是极其重要的。高中物理教学中的物理思想主要有： 1.观察、实验探究思想 2.数据图象处理思想 3.概念规律形成思想 4.科学设想、建立物理模型思想 5.数理思想 6.科学思维、科学态度和科学方法思想 7.“时空”和“守恒”思想 8.变量控制思想 9.求微、求真思想 10.创新思想 但基本思想是怎样研究物理和怎样应用物理两条。 二、关于物理学方法 所谓物理学方法，简单的说就是研究或学习和应用物理的方法。方法是研究问题的一种门路和程序，是方式和办法的综合。首先，学好物理要识记、理解物理概念、规律及条件，要解决描述物理问题，就要会对物理问题进行唯象的研究，然后进一步研究它的原因、规律，再寻求解决的方法。在中学物理课中我们只要注意到参考系、速度、质量、力、动量、能量、功等概念和牛顿运动定律、万有引力定律、动量守恒定律、动能定理、动量定理、动量守恒定律、机械能守恒定律等规律，以及时空观、物理模型、数学工具（矢量、图象、变化率）等在热学、电学、光学、原子物理学中的应用和分析、解决的方法，就会对此有所体会。 三、方法论剖析 方法是沟通思想、知识和能力的桥梁，物理方法是物理思想的具体表现。研究物理的方法很多，如有观察法、实验法、类比法、比较法、综合法、变量控制法、图表法、归纳法、模拟法、等。运用方法的过程也是思维的过程，思维主要包括抽象思维和形象思维。下面谈谈高中物理教学中常见的一些思维方法及其运用： 实验法：实验法是利用相关的仪器仪表和设计的装置通过对现象的观测，数据的采集、处理、分析后得出正确结论的一种方法。它是研究、探讨、验证物理规律的根本方法，也是科学家研究物理的主要途径。正因如此，物理学是一门实验科学，也是区别于其它学科的特点所在。当然，其中也包括了观察法，观察实验应注意重复试验，去伪存真、去表抓本，去粗存精，数据观测正确，理论与实验的误差，理想与实际的差异，发现规律。 综合法（也叫程序法）：综合法就是通过题设条件，按顺序对已知条件的物理各过程和各因素联系起来进行综合分析推出未知的思维方法。即从已知到未知的思维方法，是从整体到局部的一种思维过程。此法要求从读题开始，注意题中能划分多少个不同的过程或不同状态，然后对各个过程、状态的已知量进行分析，追踪寻求与未知量的关系，从而求得未知量。一般适用于存在多个物理过程的问题。 模拟法：模拟法是将题设中文字描述的物理过程、状态通过实物模型或图示模型形象地描绘出来以帮助思维分析的一种方法。它能直观的反映出物理过程，也有助于理解、分析、记忆物理过程。是一种化复杂为简单、化模糊为清晰的有效方法。尤其对一些空间问题、抽象情景，如运动的追踪、电磁场等问题的分析就显而易见了。注意的是在设置模型时必须相对的准确、形象，以免造成误解。 类比法：类比法是指通过对内容相似、或形式相似、或方法相似的一类不同问题的比较来区别它们异同点的方法。这种方法往往用于帮助理解，记忆、区别物理概念、规律、公式很有好处。通常用于同类不同问题的比较。如：电场和磁场，电路的串联和并联，动能和动量，动能定理和动量定理，单位物理量的物理量的形式（如单位体积的质量、单位面积的压力）等的比较。而比较法可以是不同类的比较，更有广义性。比如数学中曲线的斜率在物理图象里表示的物理意义是不同的，应学会比较，有比较才能有区别。 控制变量法：其方法是指在多个物理量可能参与变化影响中时，为确定各个物理量之间的关系，以控制某些物理量使其固定不变来研究另外两个量变化规律的一种方法。它是研究物理的一种科学的重要方法。限于篇幅，以上方法略去举例说明。
物理学史、物理思想方法来练习题 1．关于行星运动的规律，下列说法符合史实的是( ) A．开普勒在牛顿定律的基础上，导出了行星运动的规律 B．开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律 C．开普勒总结出了行星运动的规律，找出了行星按照这些规律运动的原因 D．开普勒总结出了行星运动的规律，发现了万有引力定律 解析：选B.开普勒在天文观测数据的基础上，总结出了行星运动的规律，与牛顿定律无联系，A错，B对；开普勒总结出了行星运动的规律，但没有找出行星按照这些规律运动的原因，C错；牛顿发现了万有引力定律，D错． 2．我国科学家潘建伟院士预言十年左右量子通信将“飞”入千家万户．在通往量子论的道路上，一大批物理学家做出了卓越的贡献，下列有关说法正确的是( ) A．爱因斯坦提出光子说，并成功地解释了光电效应现象 B．德布罗意第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念 C．玻尔在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念 D．普朗克把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性 解析：选A.爱因斯坦提出光子说，并成功地解释了光电效应现象，选项A正确；玻尔第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，选项B错误；普朗克在1900年把能量子引入物理学，破除了“能量连续变化”的传统观念，故C错误；德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，预言实物粒子也具有波动性，选项D错误；故选A. 3．许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列表述不正确的是( ) A．卡文迪许测出引力常数 B．奥斯特发现“电生磁”现象 C．安培提出了磁场对运动电荷的作用力公式 D．库仑总结并确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律 解析：选C.卡文迪许测出了万有引力常数，选项A正确；奥斯特发现“电生磁”现象，选项B正确；洛伦兹提出了磁场对运动电荷的作用力公式，选项C错误；库仑总结并确认了真空中两个静止点电荷之间的相互作用规律，选项D正确；此题选择不正确的选项，故选C. 4．伽利略对自由落体运动的研究，是科学实验和逻辑思维的完美结合，如图所示，可
高中物理思想方法归纳 1、比值法 高中物理中有很多的物理量用比值法进行定义的，例如：速度、加速度、电阻、电场强度、磁感应强度，电势等。这些物理量有一个共同的特点：物理量本身与定义的两物理量无正反比关系。 2、构建物理模型法物理学很大程度上,可以说是一门模型课.无论是所研究的实际物体,还是物理过程或是物理情境,大都是理想化模型. 如:实体模型有:质点、点电荷、点光源、轻绳轻杆、弹簧振子、单摆…… 物理过程有：匀速运动、匀变速、简谐运动、共振、弹性碰撞、圆周运动……* 物理情境有：人船模型、子弹打木块、平抛、临界问题…… 求解物理问题，很重要的一点就是迅速把所研究的问题归宿到学过的物理模型上来，即所谓的建模。尤其是对新情境问题，这一点就显得更突出。再如，电流的微观解释中，建立的柱体模型，柱体的截面积是s，长是l,单位体积中n个电荷，每个电荷电量为e，则根据电流的定义，就可以得到电流I ＝nsle/t=nsev。利用这个模型就很容易处理风力发电问题。 3、控制变量法自然界中时刻都在发生着各种现象，而且每种现象都是错综复杂的。决定一个现象的产生和变化的因素太多，为了弄清现象变化的原因和规律，必须设法把其中的一个或几个因素用人为的方法控制起来，使它保持不变，然后再来比较、研究剩下两个变量之间的关系，这种研究问题的方法就是控制变量法。 如：探究力、加速度和质量三者关系的实验中分别控制力不变，探究加速度与质量的关系和控制质量不变探究加速度与力的关系。 再如，玻意耳定律的研究，是控制气体质量和温度不变，研究体积与压强的关系。其他两个气体实验定律也都是用这种控制变量法来研究。这种方法的掌握和理解，便于对其它实验的探究与分析。 4、等效替代（转换）法等效法，就是在保证效果相同的前提下，将一个复杂的物理问题转换成较简单问题的思维方法。其基本特征为等效替代。物理学中等效法的应用较多。如合力与分力；合运动与分运动；总电阻与分电阻；交流电的有效值等。除了这些等效概念之外，还有等效电路、等效电源、等
物理学研究中十种常用的思维方法 物理学研究中十种常用的思维方法 高中物理所学的内容属于经典物理范畴涉及不到模糊物理，所以有一定的规律性和技巧性可循，只要在学习的过程中找我一定的方法，再加一勤奋作为基石，一定能够在应试中取得好成绩。至于方法，可以归纳为以下的几个部分。 观察的几种方法 1、顺序观察法：按一定的顺序进行观察。 2、特征观察法：根据现象的特征进行观察。 3、对比观察法：对前后几次实验现象或实验数据的观察进行比较。 4、全面观察法：对现象进行全面的观察，了解观察对象的全貌。 过程的分析方法 1、化解过程层次：一般说来，复杂的物理过程都是由若干个简单的“子过程”构成的。因此，分析物理过程的最基本方法，就是把复杂的问题层次化，把它化解为多个相互关联的“子过程”来研究。 2、探明中间状态：有时阶段的划分并非易事，还必需探明决定物理现象从量变到质变的中间状态（或过程）正确分析物理过程的关键环节。 3、理顺制约关系：有些综合题所述物理现象的发生、发展和变化过程，是诸多因素互相依存，互相制约的“综合效应”。要正确分析，就要全方位、多角度的进行观察和分析，从内在联系上把握规律、理顺关系，寻求解决方法。 4、区分变化条件：物理现象都是在一定条件下发生发展的。条件变化了，物理过程也会随之而发生变化。在分析问题时，要特别注意区分由于条件变化而引起的物理过程的变化，避免把形同质异的问题混为一谈。 因果分析法 1、分清因果地位：物理学中有许多物理量是通过比值来定义的。如R = U/R 、 E = F/q 等。在这种定义方法中，物理量之间并非都互为比例关系的。但学生在
运用物理公式处理物理习题和问题时，常常不理解公式中物理量本身意义，分不清哪些量之间有因果联系，哪些量之间没有因果联系。 2、注意因果对应：任何结果由一定的原因引起，一定的原因产生一定的结果。因果常是一一对应的，不能混淆。 3、循因导果，执果索因：在物理习题的训练中，从不同的方向用不同的思维方式去进行因果分析，有利于发展多向性思维。 原型启发法 原型启发就是通过与假设的事物具有相似性的东西，来启发人们解决新问题的途径。能够起到启发作用的事物叫做原型。原型可来源于生活、生产和实验。如鱼的体型是创造船体的原型。原型启发能否实现取决于头脑中是否存在原型，原型又与头脑中的表象储备有关，增加原型主要有以下三种途径：1、注意观察生活中的各种现象，并争取用学到的知识予以初步解释；2、通过课外书、电视、科教电影的观看来得到；3、要重视实验。 概括法 概括是一种由个别到一般的认识方法。它的基本特点是从同类的个别对象中发现它们的共同性，由特定的、较小范围的认识扩展到更普遍性的，较大范围的认识。从心理学的角度来说，概括有两种不同的形式：一种是高级形式的、科学的概括，这种概括的结果得到的往往是概念，这种概括称为概念概括；另一种是初级形式的、经验的概括，又叫相似特征的概括。相似特征概括是根据事物的外部特征对不同事物进行比较，舍弃它们不相同的特征，而对它们共同的特征加以概括，这是知觉表象阶段的概括，结果往往是感性的，是初级的。要转化为高级形式的概括，必须要在经验概括的基础上，对各种事物和现象作深入的分析、综合，从中抽象出事物和现象的本质属性，舍弃非本质的属性。 归纳法 归纳方法是经典物理研究及其理论建构中的一种重要方法。它要解决的主要任务是：第一由因导果或执果索因，理解事物和现象的因果联系，为认识物理规律作辅垫。第二透过现象抓本质，将一定的物理事实（现象、过程）归入某个范畴，并找到支配的规律性。完成这一归纳任务的方法是：在观察和实验的基础上，通过审慎地考察各种事例，并运用比较、分析、综合、抽象、概括以及探究因果关
原文地址：物理思想方法集锦作者：cyb0251 物理方法既是科学家研究问题的方法，也是学生在学习物理中常用的方法，新课标也要求学生掌握一些探究问题的物理方法。常见的物理方法有： 1、控制变量法 自然界发生的各种现象，往往是错综复杂的。决定某一个现象的产生和变化的因素常常也很多。为了弄清事物变化的原因和规律，必须设法把其中的一个或几个因素用人为的方法控制起来，使它保持不变，然后来比较，研究其他两个变量之间的关系，这种研究问题的科学方法就是“控制变量法”。物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的办法，把多因素的问题转变成多个单因素的问题，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法就叫做控制变量法。 初中物理实验大多都用到了这种方法，如通过导体的电流I受到导体电阻R和它两端电压U的影响，在研究电流I与电阻R的关系时，需要保持电压U不变；在研究电流I与电压U的关系时，需要保持电阻R不变。利用控制变量法研究的问题还有：液体蒸发的蒸发的快慢和哪些因素有关，压强与压力和受力面积的关系，运动快慢和速度与时间的关系，导体的电阻与长度、横截面积、材料的关系等。 2、理想模型法 为了更形象，更直观地表示某一种物理现象或物理规律，利用科学抽象的方法，抽象出简单直观的物理模型，利用物理模型研究物理问题。这种方法就叫做理想模型法。 如用太阳系模型代表原子结构，用简单的线条代表杠杆，利用光线描述光的传播，用磁感线描述磁场等。 3、转换法 一些看不见，摸不着的物理现象，不好直接认识它，我们常根据它们表现出来的看的见、摸的着的现象来间接认识它们。在物理学中有一些微观的或不易观察的现象，经常把这些现象通过放大或转化，成为容易观察到的现象，这种方法就叫做转换法。 如根据电流的热效应来认识电流大小，根据磁场对磁体有力的作用来认识磁场等。 4、比值定义法 为了给某些物理规律或物理量确定一个概念，常用到比值的方法就叫做比值定义法。
物理学中常用研究方法 观察法： 是人们为了认识事物的本质和规律，有目的、有计划地对事物进行考察的一种方法，是人们收集获取记载和描述感性材料的常用方法之一，是最基本最直接的研究方法。简单的讲观察法就是看仔细地看，科学观察，它和一般的看不同，是人的眼睛在大脑的指导下进行的有意识的组织的感知活动。观察法是初中物理学中常用的一种研究方法： 实例：在学习声音的产生时可让学生观察小纸片在扬声器中的运动状态，观察正在发声的音叉插入水中激起水花，观察蟋蟀知了鸣叫是的情况，就会发现发出声音的物体都在振动；除此之外还有光的反射规律；光的折射规律；凸透镜成像；滑动摩察力与哪些因素有关水的沸腾…… 模型法： 建立模型法是一种高度抽象的理想客体和形态用物理模型，用物理模型可以使抽象的假说理论加以形象化，便于想象和思考研究问题。物理学的发展过程可以说就是一个不断建立物理模型和用新的物理模型代替旧的或不完善的物理模型的过程。 实例：研究光现象时用到光线模型；力的示意图或力的图示是实际物体和作用力的模型；研究肉眼观察不到的原子结构时，建立原子核式结构模型；研究磁现象是用到磁感线模型；力电路图是实物电路的模型；研究发电机的原理和工作过程用挂图及手摇发电机模型；研究内燃机结构和工作原理用挂图及汽油机柴油模型…… 转换法： 物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。初中物理在研究概念规律和实验中多处应用了这种方法。 实例：影子的形成可以证明光沿直线传播；月食现象可证明月亮不是光源；马德堡半球实验可证明大气压的存在；雾的出现可以证明空气中含有水蒸气；奥斯特实验可证明电流周围存在着磁场；指南针指南北可证明地磁场的存在；扩散现象可证明分子做无规则运动；铅块实验可证明分子间存在着引力…… 等效替代法： 所谓等效替代法是在保证效果相同的前提下，将陌生复杂的问题变换成熟悉简单的模型进行分析和研究的思维方法，它在物理学中有着广泛的应用。 实例：在研究同一直线上的二力的关系时引入合力的概念也是运用了等效替代法；在电路分析中可以把不易分析的复杂电路简化成为较为简单的等效电路；研究串联并联电路关系时引入总电阻（等效电阻）的概念…… 控制变量法： 是指讨论多个物理量的关系时通过控制其几个物理不变，只改变其中一个物理量从而转化为多个单一物理量影响某一个物理量的问题的研究方法。这种方法在实验数据的表格上的反映为某两次试验只有一个条件不同，若两次试验结果不同则与该条件有关，否则无关。反之，若要研究的问题是物理量与某一因素是否有关则应只使该因素不同，而其他因素均应相同。
物理学史和物理思想方法 寄语： 物理学史或物理思想方法其本上每年都考，通常为选择题，难度上属于送分题，每位考生都务必拿下． 学史内容：亚里士多德的观点力是维持物体运动的原因、伽利略理想实验和比萨斜塔实验、牛顿三定律及万有引力定律、开普勒三定律、卡文迪许扭秤实验 电流磁效应奥斯特、电磁感应法拉第电磁感应定律和电场线、库仑定律库仑扭秤实验、楞 次定律、麦克斯韦理论、赫兹实验、密立根油滴实验、安培定则 物理思想方法：理想化模型、理想实验、控制变量法、等效替换、微元法、放大法 练习题组 【题组 1】力学史 1．(单选 )下列对运动的认识中不正确的是( )．A．亚里士多德认为必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就静止 B．伽利略认为如果完全排除空气的阻力，所有的物体将下落得同样快 C．牛顿认为力不是维持物体速度的原因，而是改变物体速度的原因 D．伽利略根据理想实验推论出，若没有摩擦，在水平面上运动的物体将保持其速度继续运动下去2．(单选)伽利略是意大利文艺复兴后期伟大的天文学家、力学家、哲学家、物理学家、数学家，也是近代 实验物理学的开拓者，被誉为“近代科学之父”．下面关于伽利略的观点和研究方法的描述不正确的是 ( ) ． A．伽利略通过“理想实验”得出“力不是维持物体运动的原因” B．伽利略运用“控制变量法”否定了亚里士多德关于重的物体下落快、轻的物体下落慢的论断C．伽利略最早提出“自由落体”是一种最简单的变速直线运动——匀变速直线运动 D．伽利略在研究自由落体运动时总体的思想方法是：对观察现象的研究→提出假说→逻辑推理→实验检验→对假说进行修正和推广 【题组 2】电磁学史 3．(多选 )在电磁学发展过程中，许多科学家做出了贡献．下列说法正确的是( )．
初中中学物理思想方法文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
初中常见的探究问题的物理方法有：1、控制变量法： 把其中的一个或几个因素用人为的方法控制起来，使它保持不变，然后来比较，研究其他两个变量之间的关系，这种研究问题的科学方法就是“控制变量法”。例： ⑴电流I与导体电阻R和它两端电压U的关系； ⑵压强与压力和受力面积的关系； ⑶导体的电阻与长度、横截面积、材料的关系。 2、（理想）模型法： 为了更形象，更直观地表示某一种物理现象或物理规律，利用科学抽象的方法，抽象出简单直观的物理模型，利用物理模型研究物理问题。这种方法就叫做（理想）模型法。例： ⑴太阳系模型代表原子结构， ⑵光线描述光的传播； ⑶磁感线描述磁场 ⑷用简单的线条代表杠杆。 3、转换法： 一些看不见，摸不着的物理现象，不好直接认识它，我们常根据它们表现出来的看的见、摸得着的现象来间接认识它们。在物理学中有一些微观的或不易观察的现象，经常把这些现象通过转化，成为容易观察到的现象，这种方法就叫做转换法。例：
⑴分子的运动情况通过扩散现象来认识； ⑵电流的大小（存在）通过电流的热效应、磁效应来认识； ⑶磁场的存在通过磁场中小磁针的偏转来认识并研究它。 ⑷音叉的振动通过乒乓球被弹起来认识； ⑸拉力的大小通过弹簧伸长的长度来体现 ⑹温度的高低通过温度计中液柱的高度（体积）来体现 4、放大法： 在实验中，为了更好、更方便地对实验中一些微小量的测量与显示，对一些量进行适当放大的方法。例： ⑴形变放大：如右图所示，在压力作用下，玻璃瓶发生形变，将容积的变化通过红色水，转化为细玻璃管中的红色小柱长度的变化。 ⑵减小斜面倾角，如伽利略的斜面实验的结果是“放大了时间” 5、理想实验法（实验推理法）： 有一些物理现象，由于受实验条件所限，无法直接验证，需要我们先进行实验，再进行合理推理得出正确结论，理想实验法也叫做实验推理法，就是在物理实验的基础上加上合理的科学的推理得出结论的方法就叫做理想实验法。例： ⑴真空不能传声。 ⑵牛顿第一定律——物体如果不受力的作用将保持原来的速度和方向做匀速直线运动。 6、叠加法：
和大学生谈心（3）物理学中的哲学思想 物理学中的哲学思想 当我们学到惠更斯原理、热力学第二定律、推迟势和测不准关系等知识时，总觉得物理与哲学紧密相连。热力学系统、量子力学、相对论等，很难不涉及哲学的系统观、实在论、运动观和物质观。其实，许多大物理学家，如牛顿、爱因斯坦也常常陷入哲学的思考。哲学之所以这样有魅力，不仅是物理的发展得益于许多哲学思想，如开普勒的追求外星运动的和谐性，来自毕达哥拉斯主义的启示；牛顿的运动理论，受实在论的影响。更重要的是，哲学希望比物理更接近事物的本质认识，这也是物理从物质基本运动角度所孜孜以求的。记得在学生时代，我们就选过一些带哲学色彩的物理问题进行探讨： 1、无限可以有界，有限可以无界； 2、物质不灭的局限性； 3、热寂说的实质； 4、无时间的存在形式； 5、有无第一推动力； 6、系统与微扰； 7、测不准的实质； 8、灵感的基础…… 现在回忆起来，记忆犹新。现在这些问题的讨论，有些尚未有定论。但物理学对我们哲学观的影响，却可以看得出来： 一、经典物理学中的哲学思想 经典物理从牛顿力学开始，力、热、点、光、原，在不同程度上都有实在论、决定论的影响。 物理科学的建立是从力学开始的。在物理科学中，人们曾用纯粹力学理论解释机械运动以外的各种形式的运动,如热、电磁、光、分子和原子内的运动等。亚里士多德的思想在这一时期起着重要作用。在他的著作中讨论了力学问题，虽然其中的一些观点和真理相去甚远，但由于亚里士多德的权威性如此之大，以致他的这些观点在科学思想上起着重要作用。他的权威在中世纪被认为是至高无上的，直到伽利略的时候仍不可动摇，在中世纪，他的著作阻碍了物理学的进一步发展。 到了文艺复兴时期，以宗教改革闻名的反对教会权威的斗争标志着物理学家开始以实验的语言来研究自然。哥白尼体系的建立是这时第一个伟大的胜利，它推翻了托勒密体系的地球中心说，主张地球是圆的，绕着自己的轴自转，并绕太阳公转。他第一次揭示了季节的变化和行星视扰动的原因。他的体系的一大缺点是认为一切天上的运动都是圆周运动的复合。完全推翻古典的学说的是开普勒，他吸收了哥白尼的思想，建立了著名的开普勒定律，证实了行星运行的真实的轨道——椭圆。
物理学中部分研究方法试题归纳： 一．对比（比较法）： 寻找几个事物共同点或不同点的研究方法叫对比，这是一种常用的研究方法。 例研究不同色光混合及不同颜料混合；研究蒸发和沸腾的相同点和不同点；研究凸透镜和 凹透镜的相同点和不同点。在研究蒸发快慢的决定因素时，在应用控制变量的同时，也采 用了对比的方法，比较哪一个蒸发快。 例1：下面是小宇同学在物理学习中的几个研究实例： （1）在学习汽化现象时，研究蒸发与沸腾的异同点 （2）根据熔化过程的不同，将固体分为晶体和非晶体两类 （3）比较电流表与电压表在使用过程中的相同点与不同点 （4）在研究磁场时，引入磁感线对磁场进行描述 上述几个实例中，采用的主要科学研究方法是“比较法”的为（）。 A．（1）、（3） B．（3）、（4） C．（2）、（3） D．（2）、（4） 二．控制变量法 当研究的一个物理量与2个或2个以上的其它物理量有关时，常采用只改变一个物理量， 而使其余物理量保持不变，从而得出被研究物理量和改变量的关系。 如研究蒸发快慢决定因素；摩擦力大小决定因素；研究压强和压力、受力面积的关系；液 体压强和液体密度、深度的关系；浮力大小的决定因素。动能大小和物体质量、速度的关系；重力势能大小和质量、举高高度的关系；物体吸热多少和物质种类、质量、升高温度 三者之间的关系；电流和电压及电阻之间的关系；电功和电流、电压、及通电时间的关系。例2中： ①滑动摩擦力大小跟哪些物理量有关 ②牛顿在伽利略等人的基础上得出牛顿第一定律 ③电流产生的热量与哪些因数有关 ④研究磁场时，引入磁感线 应用“控制变量法”进行研究的是（） A．①和③ B．①和② C．②和④ D．③和④ 三．等效替代法 根据作用效果相同的原理，作用在同一物体上的两个力，我们可以用一个合力来代替它。 这种“等效方法”是物理学中常用的研究方法之一，它可使我们将研究的问题得到简化。 例3：以下几种情况中，属于这种“等效方法”的是( ) A．在研究磁现象时．用磁感线来描述看不见、摸不着的磁场 B．在研究电现象时，用电流产生的磁效应来研究看不见，摸不着的电流 C．两个电阻并联时，可用并联的总电阻来代替两个电阻 D．在研究电流的变化规律时，用水压和水流来类比电压和电流 例4：将一个7Ω的电阻替换某支路中2Ω和5Ω串联的电阻，在其他条件不变时，该条支 路中电流不变，说明一个7Ω的电阻与阻值为2Ω和5Ω串联的电阻对电流的阻碍作用是等 效的，因此可用7Ω的电阻替代2Ω和5Ω串联的电阻。在用如图8所示电路测量未知电阻
高中物理教学中的物理学思想和方法 发表时间：2011-06-02T10:18:10.060Z 来源：《科学教育前沿》2011年第1期供稿作者：刘大为 [导读] "物理难学"是高中学生普遍认为的。怎样才能学好物理呢？我认为，认识物理学思想和掌握物理学方法是学好物理的保证。 刘大为（岫岩第二高中辽宁鞍山 114300） 【摘要】认识物理学思想和掌握物理学方法是学好物理的保证。认识物理学思想就是要知道它的发展史，认识物理学思想是学好物理的前提。在高中物理教学中，能量转化和守恒的观点是解决物理综合问题的重要方法之一 【关键词】物理学思想物理方法物理思想 中图分类号：Ｇ63 文献标识码：Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2011）01-016-01 "物理难学"是高中学生普遍认为的。怎样才能学好物理呢？我认为，认识物理学思想和掌握物理学方法是学好物理的保证。现就物理学之思想和方法谈谈自己的认识，供学生和老师们参考。 一、关于物理学思想 物理学思想就是研究物质的运动形式、内在规律和物质基本结构的客观存在反映在人的意识中经过思维活动而产生的结果。这种思维活动是人的一种精神活动，是从社会实践中产生的。其内涵包括了物理科学本身的发展建立、物理学家的探索精神和研究方法以及我们学习物理的思想过程。狭义地说，就是学习物理过程而形成的符合物理体系、物理规律和物理逻辑、物理方法的结果。学会用物理思想去分析、解决物理问题。 认识物理学思想要尊重客观事实，遵循自然规律。物理学是以观察和实验为基础的学科，物理学体系无不来源于自然，来于实践。它是自然界客观存在的东西，又与生产、生活息息相关，与社会发展密切联系。我们只有认识和掌握了物理规律，才能更好地认识自然，改造自然，创造美好社会为人类服务。 认识物理学思想，是学习物理学家对物理科学的热爱和努力追求科学的严谨态度；学习他们不怕失败敢于胜利的精神；学习他们不畏艰辛勇于拼搏的工作作风；学习他们善于假设、实验、发现、创新的辨证思想；学习他们对物理的认识有着独创见解、并能自成体系的勇气和胆略；学习他们研究物理在表象、概念的基础上能进行抽象、模拟、分析、综合、判断、推理、总结等认识活动过程的思维方法。例如，牛顿运动三定律中的第一、二定律就是在伽利略的工作基础上由牛顿总结出来的。 我们在学习物理过程中，始终要领会物理学思想，并能逐步转化为自己的思想。高中物理教学中的物理思想主要有： 1．观察、实验探究思想 2．数据图象处理思想 3．概念规律形成思想 4．科学设想、建立物理模型思想 5．数理思想 6．科学思维、科学态度和科学方法思想 7．"时空"和"守恒"思想 8．变量控制思想 9．求微、求真思想 10．创新思想 但基本思想是怎样研究物理和怎样应用物理两条。 二、关于物理学方法 所谓物理学方法，简单的说就是研究学习和应用物理的方法。运用方法的过程也是思维的过程，思维主要包括抽象思维和形象思维。下面谈谈高中物理教学中常见的一些思维方法及其运用： 实验法：实验法是利用相关的仪器仪表和设计的装置通过对现象的观测，数据的采集、处理、分析后得出正确结论的一种方法。物理学是一门实验科学，观察实验应注意重复试验，去伪存真、去表抓本，去粗存精，注意理论与实验的误差，理想与实际的差异，从而发现规律。 假设法：假设法是解决物理问题的一种重要方法。用假设法解题，一般是依题意从某一假设入手，然后运用物理规律得出结果，再进行适当讨论，从而找出正确答案。在判断一些似是而非的物理现象，一般常用假设法。还有一些题中的物理量较少，虽然结果只与其有关，但在分析物理过程中又需要一些新的物理量介入时，也要进行相关量的假设，最后可以再消去。 极限法：极限法是利用物理的某些临界条件来处理物理问题的一种方法，也叫临界（或边界）条件法。如果题目中出现如"最大、最小、至少、恰好、满足什么条件"等一类词语时，一般都有临界状态，可以利用临界条件值作为解题思路的起点，设法求出临界值，再作分析讨论得出结果。此方法是一种很有用的思考途径，关键在于抓住满足的临界条件，准确地分析物理过程。 综合法（也叫程序法）：综合法就是通过题设条件，按顺序对已知条件的物理各过程和各因素联系起来进行综合分析推出未知的思维方法。此法要求从读题开始，注意题中能划分多少个不同的过程或不同状态，然后对各个过程、状态的已知量进行分析，追踪寻求与未知量的关系，从而求得未知量。一般适用于存在多个物理过程的问题。 分析法：分析法是综合法的逆过程，它是从求未知到已知的推理思维方法，是从局部到整体的一种思维过程。具体是从待求量的分析入手，从相关的物理概念或公式中去追求到已知量的一种方法。要求这个量，必须知道哪些量，逐步寻求直至全部找出相联系的物理过程和已知的关系，而后再从已知量写到未知量。综合法和分析法是最常用的解题思维方法。 模拟法：模拟法是将题设中文字描述的物理过程、状态通过实物模型或图示模型形象地描绘出来以帮助思维分析的一种方法。它能直观的反映出物理过程，是一种化复杂为简单、化模糊为清晰的有效方法。尤其对一些空间问题、抽象情景，如运动的追踪、电磁场等问题的分析就显而易见了。 在高中物理教学中，能量转化和守恒的观点是解决物理综合问题的重要方法之一。还有类比法，控制变量法，等量替换法，等效法等
§1比值法 高中物理中有很多的物理量用比值法进行定义的，例如：速度、加速度、电阻、电容、电场强度等。这些物理量有一个共同的特点：物理量本身与定义的两物理量无正反比关系。以速度为例，高中物理中定义为：匀速直线运动的物体，所通过的位移与所用时间的比值。这里位移与时间的比值，仅反应速度的大小。速度本身是不变的，与位移大小和时间长短无关。再类如电场强度的定义，电荷在电场中某点受到的电场力F与它的电量q的比值，叫做这一点的电场强度。电场强度同样与电场力和电荷电量q无关。在复习中，将这些物理量找出，并整理，有助于对概念的掌握和理解。 §2 构建物理模型法 物理学很大程度上,可以说是一门模型课.无论是所研究的实际物体,还是物理过程或是物理情境,大都是理想化模型. 如:实体模型有:质点、点电荷、点光源、轻绳轻杆、弹簧振子、……物理过程有：匀速
运动、匀变速、简谐运动、共振、弹性碰撞、圆周运动……物理情境有：人船模型、子弹打木块、平抛、临界问题……求解物理问题，很重要的一点就是迅速把所研究的问题归宿到学过的物理模型上来，即所谓的建模。尤其是对新情境问题，这一点就显得更突出。再如，电流的微观解释中，建立的柱体模型，如图柱体的截面积是s，长是l,单位体积中n个电荷，每个电荷电量为q，则根据电流的定义，就可以得到电流I ＝nslq/t=nsqv。利用这个模型就很容易处理风力发电问题。 §3控制变量法 自然界中时刻都在发生着各种现象，而且每种现象都是错综复杂的。决定一个现象的产生和变化的因素太多，为了弄清现象变化的原因和规律，必须设法把其中的一个或几个因素用人为的方法控制起来，使它保持不变，然后再来比较、研究剩下两个变量之间的关系，这种研究问题的方法就是控制变量法。很多物理实验都用到了这种方法，如：探究力、加速度和质量三者关系的实验
中考物理试题中典型的科学研究方法 一、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，这就是控制变量法。控制变量法是教材中出现的最多最常见的一种科学研究方法，学生容易掌握，考试中出现的频率也最高。例如：2006年重庆市中考题第（10）题：物理研究中常常用到“控制变量法”、“等效替代法”、“理想化模型”、“类比法”等科学方法。在下列研究实例中，运用了“控制变量法”的是（） A.研究电流时，从分析水流的形成来分析电流的形成。 B.研究磁场时，用磁感应线描述空间磁场的分布情况。 C.研究滑动摩擦力与压力大小关系时，保持接触面的粗糙程度不变。 D.研究杠杆的平衡条件时，将撬棒抽象为绕某一固定点转动的硬棒。 点评：研究滑动摩擦力与压力大小关系时，控制接触面的粗糙程度不变，这是教材中用到的典型的控制变量法。教材中用到此类方法的地方还很多，如研究压力的作用效果与压力和受力面积的关系，研究电流与电压，电阻的关系，探究重力势能的大小与哪些因素有关等等。 二、实验推理法 实验推理法以大以的可靠的事实为基础,以真实的实验为原形，通过合理的推理得出结论，深刻地揭示物理规律的木质，是物理学研究的一种重要的思想方法。如2005年海南市中考题：科学家在实验的基础上进行合理的推理，建立了牛顿第一定律，你在探究下列规律时也运用了这种研究方法的是（） A.真空不能传声 B.光的反射定律 C.焦耳定律 D.平面镜成像特点 点评：因为无论怎样抽气也不可能将玻璃罩内的空气抽完，但是我们可以通过空气的减少，听到的声音在变弱来说明：如果罩内空气被抽完（即真空），我们将听不到铃声了。所以其空不能传声是在实验的基础上进行合理推理得出的实验结论，思维方法上和牛顿第一定律的得出如出一?辙。 三、类比法 类比的两个或两类对象应该有相同或相似处，教材中有许多地方都用到了此种方法。如: 研究电流时用水流比作电流；研究电压时用“水压”类比“电压”。中考试题对此种方法的考查也有精彩之处，而且题型新颖。如2006年安徽省芜湖市第28题：（注：表格是第27题, 要求学生完成表格的填空） 电现象磁现象 示例电荷有正、负两种磁体有南、北两极 1带电体能吸引轻小物体 2同名磁极相互排斥 3带电体周围存在电场 结合上表，对比“电生磁”、“磁生电”两个实验的物理内涵，不难发现电和磁之间确实呈现出一种有趣而优美的对称关系，这种对称美促使人们进一步认识到，各种自然现象之间可能是相互联系的。 1.我们知道，一块磁体无论被分割得多么小，总是有南极和北极。是否存在只有一个磁极粒了——磁单极子？1931年，英国物理学家狄拉克在他建立的“电和磁完全对称的理论” 中就预言
2020届高考物理第二轮专题复习选择题模拟演练 物理学史、物理学思想与方法 一、单项选择题 1、下列说法正确的是( ) A.伽利略设计了理想斜面实验，研究力与运动的关系，与他同时代的法国科学家笛卡尔补充和完善了伽利略的观点，并明确指出，除非物体受到力的作用，物体将永远保持其静止或运动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只保持在直线上运动 B.库仑不但提出了场的概念，而且采用电场线描述电场，还发明了人类历史上的第一台发电机 C.牛顿在物理学的发展历程中，首先建立了平均速度、瞬时速度和加速度等概念用来描述物体的运动，并首先采用了实验检验猜想和假设的科学方法，把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学的发展 D.摩擦起电现象中，用丝绸摩擦过的玻璃棒所带电荷是一种，用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷是另一种，美国科学家密立根把前者命名为正电荷，把后者命名为负电荷，并且用油滴实验最早测出了元电荷的数值 2、在物理学发展历史中，许多物理学家做出了卓越的贡献.下列关于物理学家所做科学贡献的叙述中，正确的是( )
A.伽利略用理想斜面实验推翻了亚里士多德关于“力是维持物体运动原因”的观点 B.牛顿依据大量的观察数据归纳成简洁的三定律，揭示了行星运动的规律 C.库仑引入“电场”的概念来解释电荷间的相互作用 D.奥斯特发现了磁场对电流的作用力 3、在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用，下列说法符合历史事实的是( ) A.为了得出同实验相符的黑体辐射公式，爱因斯坦提出了能量子假说 B.密立根通过油滴实验，说明了原子核外电子的轨道是不连续的 C.汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的偏转，发现阴极射线由带负电的粒子组成 D.卢瑟福通过α粒子散射实验，发现原子核是由质子和中子组成 4、以下表述正确的是( ) A.奥斯特首先发现了电磁感应定律，开辟了能源利用的新时代 B.牛顿利用扭秤实验，首先测出引力常量，为人类实现飞天梦想奠定了基础 C.安培首先提出了“场”的概念，使人们认识了物质存在的另一种形式
物理学科思想和方法 物理学是一门基础自然科学，它所研究的是物质的基本结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律以及所使用的实验手段和思维方法。物理学的基本概念和基本规律具有极大的普遍性，它为很多自然科学、工程技术提供了理论基础和实验技术。物理学的思想和方法对自然科学的研究和工程技术的发展有指导作用。 高中物理的性质：高中物理是普通高中科学学习领域的一门基础课程，与九年义务教育物理或科学课程相衔接，旨在进一步提高学生的科学素养。高中物理课程有助于学生继续学习基本的物理知识与技能；体验科学探究过程，了解科学研究方法；增强创新意识和实践能力，发展探索自然、理解自然的兴趣与热情；认识物理学对科技进步以及文化、经济和社会发展的影响；为终身发展，形成科学世界观和科学价值观打下基础。 物理学的主要特点：1、物理学是一门实验学科，它是观察、实验和科学思维相结合的产物。基本概念的形成和基本规律的发现都是通过观察、实验和科学思维与抽象建立起来的。2、物理学的基本结构是由基本概念、基本定律、基本思想、基本方法和基本精神五部分组成的。在这“五基”中，基本概念结构体系是核心。基本定律是基本概念之间的本质联系。基本思想是物理学家建立基本概念结构体系所遵从的指导思想，是物理学的灵魂。基本方法是物理学家建立基本概念结构体系所用的研究方法、途径和手段，是科学素质的集中体现。基本精神是物理学家建立基本概念结构体系所表现出来的优秀品质和崇高的科学精神，它是推动物理学向前发展的动力。（3）物理学与数学和辩证唯物主义哲学有着密切的关系。物理学是一门定量的科学，它比其他任何科学都更需要数学；物理学的发展又将大大促进数学的发展。 高中物理主要思想和方法： 1、图形/图象图解法：图形/图象图解法就是将物理现象或过程用图形/图象表征出后，再据图形表征的特点或图象斜率、截距、面积所表述的物理意义来求解的方法。尤其是图象法对于一些定性问题的求解独到好处。 2、极限思维方法：极限思维方法是将问题推向极端状态的过程中,着眼一些物