物理思维能力及其培养.ppt

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1、第六章物理思维能力及其培养第一节物理思维的概念与特点一、物理思维的概念思维是具有意识的人脑对客观事物间接的、概括的和能动的反映。它以感知为基础而又超越感知，是认识过程的高级阶段。通过思维，达到对客观事物的本质属性、内部规律性及事物间的联系和相互关系的认识。所谓物理思维，就是具有意识的人脑对自然界中事物(包括对象、过程、现象、事实等)的本质属性、内部规律性及自然界中事物间的联系和相互关系的间接的、概括的和能动的反映。我们要认识自然界中物质的运动、相互作用等的本质规律性和特征，就必须在头脑中形成对自然界中物质本质的、完整的、深刻的反映，就要对观察过的自然界的现象、事实、过程等在大脑中形成清晰的图

2、景，并反复加工、合理改造、去粗取精，把感性认识上升为理性认识，即为物理思维。思维是智力活动的核心。智力活动主要包括观察、实验、记忆、思维、注意、想像等因素，在这些因素中，思维处于核心地位。学习和进行科学研究均离不开思维，不论是科学问题的提出、实验现象的观察、实验数据的测量、模型的抽象、概念的形成、规律和理论的建立，还是应用理论解决实际问题，都离不开思维。二、物理思维的基本特征物理思维是从属于一般思维的，它既符合思维的一般规律与特征，又由于物理学科自身的特点，而具有其独特的思维特点。第一，精确性和近似性的统一物理概念是自然界中事物的共同属性和本质特征在人脑中的反映，是客观事物的抽象，它产生在观

3、察、实验和思维的基础上，具有严格的质的规定性。由观察、实验事实到建立物理概念的过程，是分析、综合、抽象和概括等思维的过程。物理规律(包括定律、定理、原理、法则、公式等)反映了科学现象、过程在一定条件下必然发生、发展和变化的规律。它产生在观察、实验、思维和数学推理的基础上，用语言逻辑或数学逻辑表述出来，既可以用数学公式表示，也可以用数学图像表示。不论是在理解，还是在应用时，均不能有丝毫的差错。在探索物理规律时，不论是由实验归纳，还是理论分析，均需要进行逻辑推理、数学推导和分析、归纳、概括。这些过程均需要按照严格的逻辑规则和步骤进行。在解决物理问题时，要利用分析、综合、推理的方法，利用数学工具，

4、按照解决物理问题的步骤，一步一步地进行，才能得出正确的结论。物理思维具有精确性，但并非像数学一样完全精确，它还具有近似性。第二，理论性与实践性的统一物理学是实验科学，物理理论是物理学的核心。物理理论的获得和验证都离不开实验，物理思维不同于数学思维，它除了具有理论性外，还必须体现出其实践性，即物理思维不可能是一种“纯思维”。无论是经典物理还是现代物理，物理体系的建构过程中，都反映了其理论性与实践性的辩证统一。第三，抽象性与形象性的统一物理思维的过程是人脑对外部的信息(现象、事实等)的接收、分析、选择、加工和综合的过程，是一个从感性认识到理性认识的过程。因此，思维的材料可以分为感性材料和理性材料

5、两部分，感性材料具有形象性，主要是在观察、实验基础上对研究对象的感觉和知觉，理性材料主要有概念、规律等，他们往往隐藏在现象背后，不能靠感官直接把握，故具有抽象性。在思维的方法上，也具有抽象性和形象性。总之，物理思维不仅具有抽象性，而且具有形象性，抽象思维是物理思维的核心，形象思维是物理思维的先导，具体的思维中往往同时存在着两种思维，抽象思维和形象思维相互作用、相互补充。三、物理思维的一般过程由于物理学的研究对象是极其复杂的，故具体的思维过程没有固定的模式，但就物理学发展来看，物理思维主要遵循提出问题、搜寻事实、捕获信息、立论解释的程序。1、提出问题研究始于问题，提出问题对研究来说意义重大。正

6、如爱因斯坦所说：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要”，因为解决一个问题也许仅仅是一个数学上的或实验上的技能而已，而提出问题，新的可能性、从新的角度去看旧的问题，却需要创造性的想像力。贝弗里奇曾经说：“确切地陈述问题有时是向解决问题迈出了一大步。”而海森堡则说：“提出正确的问题往往等于解决了问题的大半”。物理学是实验科学，观察和实验是提出问题的基本源泉，从思维的角度来讲，提出问题的基本方法有如下几种：第一，分析事物之间的联系及其关系；第二，分析实验事实与已有理论的矛盾；第三，分析理论内部的逻辑困难；第四，比较多种假说之间的差别；第五，追求物理理论的完美；第六，寻求事物的本质属性和规律；第七

7、，满足社会和技术的要求。2、搜寻事实当选定了所要研究的问题后，为了解决问题，必须搜寻事实，寻找进行理性思维的材料。在科学研究中，搜寻事实的主要途径有两条：第一，观察和实验。在科学研究中，观察和实验是获得感性材料的重要途径，并且许多规律都是通过观察和实验总结出来的。如古希腊的物理学家阿基米德用实验的方法发现了有关斜面、杠杆、滑轮省力的数据与资料和浮力原理。第二，考察已有的理论及实验事实。科学的发展是具有连续性的