第一节 培养物理观察能力
物理观察包括对实验的观察和对自然界的观察，观察是研究物理世 界的入门向导，抓不住现象，就不可能深入了解物理规律。可见，观察 的目的在于了解现象，取得资料，提出问题。能否达到观察的目的，关 键在于提高学生观察能力的水平，具体说来，可包括以下几方面的要求。
一、观察要有目的性，并能细心持久地观察并养成观察习惯 中学生具有强烈的好奇心，表现为对物理实验的浓厚兴趣，我们应 充分利用学生的这种心理，把他们的积极性引导到对实验的观察上来培 养他们自觉地有目的、持久、细心地观察。并形成习惯。中学物理教材 中安排的学生分组实验、课外小实验以及课堂的演示实验，观察内容是 极为丰富的，应该充分利用起来。培养观察能力，一方面要保护学生的 好奇心和对实验的兴趣，另一方面要使学生了解观察对学习物理的重要 意义。观察能力的培养是培养观察习惯的基础，将课堂的实验观察与生 活中物理现象的观察，有意识地经常地结合起来，必将收到良好的效果。
二、掌握科学的观察方法
观察方法主要有整体观察法——即抓住物理现象的全过程，能从整 体上把握所观察的物理现象。第二是多维度观察法——即从不同角度，
不同侧面、不同层次去观察物理现象的主要特征。第三是分析观察法—
—即结合物理现象分析其原因，并变化条件继续观察其结果。例如观察 水的沸腾现象时，首先使学生观察沸腾的全过程及沸腾本身的温度变化 的特点，其次观察液面压强的变化对沸腾的影响，进而深入观察和分析 沸腾的全过程和沸腾过程中水汽泡形成、膨胀，消失以及破裂的全过程，
这样才能取得沸腾现象的全部数据和资料，以供分析沸腾的本质特征及 其形成的原因。
三、能用口语或文字准确地、有条理地描述所观察到的物理现 象
观察到的结果，必须通过文字或口语来描述，描述的水平能反映观 察能力的水平。因此，能用口语或文字描述所观察到的现象，应该属于 观察能力的一部分。例如，观察布朗运动后，问学生看到了什么？说法 不一，有的说看到分子在运动，有的说看到小虫子在活动等等，这说明 学生看到了一些现象并作出了自己的解释，但很少有学生能描述看到的 小颗粒和大颗粒运动激烈程度不同，也没有描述颗粒运动的路径的无规 则性。从学生的描述中可以看出其观察能力的水平高低。
四、善于从观察中提出问题
正确地描述观察到的现象，进而从观察中发现问题和提出问题，这
是观察的目的任务所决定的。在观察中能发现问题，说明了观察者的观 察得细微全面。观察中能发现问题是观察中视觉因素与思维因素结合的 产物，因此应该在观察中不断地引导学生思考。一是看到什么，二是为 什么出现这种现象。例如沸腾现象中为什么沸腾的前过程中的汽泡始终 不能达到液面？为什么只有在沸点时汽泡才能达到液面而破裂？解决了 汽泡的形成，上升直至破裂，就为研究沸腾现象提供了实验依据。
总之，培养学生有目的和持久的观察习惯，掌握与使用科学的观察 方法，正确地描述和善于提出问题，形成观察的兴趣，具有科学的观察 态度和养成良好的观察习惯，是物理学科培养观察能力的基本内容。
第二节 培养实验操作能力
物理学是一门实验科学，物理学中一切概念和规律都必须通过实验 才能形成和建立，物理学上的理论假说也必须通过实验来验证。因此，
培养学生的实验操作能力是学习物理的基本功。物理实验的操作能力主 要指掌握仪器操作，数据的记录和处理，设备的组装、故障的排除等学 生实验操作能力，具体说来可包括以下几方面的要求：
一、熟练地操作中学物理实验所用的基本仪器
中学物理实验的基本仪器，主要是指中学物理中的一些基本物理量 的测量仪器，例如力学中的长度、时间、质量的测量仪器、力的测量仪 器，即游标卡尺，钟表和打点计时器、天平、弹簧测力器等；热学中的 温度计、压强计；电学中的电流表、电压表和万用表等，都是学生必须 准确、熟练掌握的基本仪器。中学物理中很多实验大体都是基本仪器的 组合使用，因此，对基本仪器的性能，读数，操作方法等都要掌握。
二、根据实验目的和任务独立完成实验
能否独立地正确地完成实验，是考察学生是否具有实验操作能力的 标准。中学生特别是中等或中等以下水平的学生在进行实验过程中依赖 性很强，不敢也不愿自己动手，因此，要创造条件和严格要求，使学生 亲自动手做实验，要求学生在明确实验目的和原理的基础上，自己设计 实验步骤和数据记录表格，自己动手安装和组合仪器，自己根据仪器的 精度读取数据，还要指导学生能初步排除简单的实验故障。
三、对实验误差进行初步的定性分析
对实验测量的结果不可能绝对精确，总会产生误差，产生误差的原 因一种是系统误差，一种为偶然误差。对于测量结果，其可信度多大，
需要知道测量误差，由于误差是测量值与真实值之差，而真实值是未知 的，因此对于测量误差只能是估计，但是由于误差的估计，情况是十分 复杂的，有些情况下，主要是系统误差，有些情况下，主要是偶然误差，
要对测量结果的误差作出估计，不是一件容易的事，所以在中学，并不 要求学生估计误差，但是培养学生根据实验原理和仪器的情况以及实验 环境等客观情况，对实验可能出现的系统误差，作出物理的定性分析，
是可能的，也是必要的。这对提高学生物理分析能力是有益处的。
四、根据有效数字的运算法则，对数据作初步处理
中学关于误差和有效数字的教学要求不高并不要求估计测量误差，
在处理实验数据和解题时，运算结果一般取两位或三位数就可以了。因 此，在中学物理测量中，一般说来，可以要求学生估读到测量仪器最小 分量的十分之几。在测量数据处理过程中，培养学生根据有效数字运算 法则来进行运算。
五、鼓励学生试行设计验证性实验
提倡和鼓励中学生根据所学知识进行独创性的实验设计，是十分有 益的，但不可能要求很高，可以在教师的提示下进行。例如如何用玩具 手枪测定其子弹的出口速度。总之，要引导和鼓励学生开展一些创造性 活动，我们应该相信学生中蕴藏着很大的创造潜力及表现自己的创造才 华的热情和动力。
总之，培养学生掌握基本仪器的使用技能，在教师指导下排除实验 中一些简单故障，独立地完成实验操作任务，学会能初步地处理和分析 实验误差及实验数据，在教师指导下能初步提出验证物理定律的简单的 实验设计，这些都是物理物理学科实验操作能力的培养的基本内容。
第三节 培养物理思维能力
所谓思维，通俗的说法，是指人们利用头脑中已有的知识经验思考 问题的精神活动。思维过程是指运用概念进行判断与推理的过程。所以，
我们把培养学生科学的抽象概括能力和科学的推理能力作为培养物理思 维能力的主要内容。培养物理思维能力的途径，可从以下几个方面进行。
一、引导学生从物理事实出发，进行抽象概括
从物理事实出发，建立概念，这是一个抽象概括过程，物理学上所 有概念都是这样形成的。例如力的概括就是在大量物体间互相作用的事 实的分析基础上形成的，大量的实例如马拉车，车由静止开始运动；磁 铁吸铁钉，铁钉由静止开始运动；手压弹簧，弹簧被压缩；大球碰小球，
小球由静止开始运动……其中所谓“拉”“吸”“压”“碰”都是物体 之间的作用方式，这些被作用的物体：车、铁钉、弹簧和小球，或者发 生运动状态的改变，或者发生形变。可见，力是一个物体对另一个物体 的作用，作用的结果使被作用的物体发生运动状态的改变（即产生加速 度）或者发生形变。力的概念就是这样，从大量物理事实基础上，抽象 概括而建立的。
物理模型也是通过抽象概括而建立的，例如质点是一个具有质量的 几何点，因为很多力学问题中物体的大小和形状的影响可以不计，因此，
突出物体的质量这个主要因素，忽略物体的大小和形状这些次要因素，
经过物理抽象而建立质点模型。质点摸型对力学的研究带来了极大的好 处，在质点模型的基础上建立了牛顿力学的体系。由此可见，建立物理
模型应该遵循以下原则，即根据所研究的问题的需要和可能，突出研究 对象的主要因素，忽略其次要因素，将研究对象理想化，是这建立模型 的原则之一。例如理想气体模型的建立，就是突出了气体实验定律中各 参量之间关系，而忽略了对这些参量关系的约束条件，认识这些参量之 间关系在任何条件下都是适用的，这样就把实际气体抽象为理想气体。
好比把物质抽象为质点一样。其次，在模型的基础上，能够建立该领域 中的知识体系。如果一个模型不能提供一个知识体系，这个模型就没有 生命力，就没有存在的价值。这是建立模型的原则之二。例如理想气体 模型的建立，与之相应的建立了气体分子的质点模型，从而形成了气体 分子运动论这个知识体系。
建立理想化物理模型，是一种物理的思维，或者说是一种物理的思 维模式，也是一种物理研究的重要方法，物理学的各部分知识体系几乎 都是建立在一些模型的基础之上的。因此，我们应该使中学生初步了解 物理模型的意义以及其建立的过程，这是培养物理思维能力重要特征之 一。
我们应该注意在日常教学中强化这种建立物理模型的思想，使学生 在潜移默化中提高利用模型处理物理问题的能力。如图 ２５（ａ）（ｂ），
两个完全相同的物体，都处于平衡状态，在给出的已知条件下，求绳子 的张力。首先必须明确所研究的对象属于哪一类物理模型，否则就很难 解决。图（ａ）中球可视为质点模型，因此，用共点力平衡条件就可以处 理；而在图（ｂ）中应把球视为刚体模型。因此，必须用力矩平衡条件来 求解。可见，同一个物体在不同条件下可以属于不同类型，这一点是不 应忽视的。
二、从已知推向未知获取新知
由已知推导未知，由实验事实经过推理总结出规律，是培养物理思 维能力的重要方面。在推导或总结过程中，要注意物理依据的可靠性，
推理的严密性，才能使推导建立在科学的基础上。在中学物理教材中，
这种由已知推导未知，由实验事实总结规律的教材是十分丰富的，我们 应该充分利用这些内容。万有引力定律的推导，第一步就是利用学生已 知的知识，即向心力公式 Ｆ＝ｍｗ２ｒ，开普勒定律，ｒ３＝ｋＴ２和牛顿第三
定律 ＝ ′，推导出太阳与行星之间的引力规律：即 ＝F F F Gm m 。第二 r
1 2
2
步可以假设地球与月球之间引力及地球与地面上物体之间引力是本质一 样的力，且符合平方反比规律。利用这个假设可算出月球的向心加速度。
a＝R ＝ 厘米／秒 ，同时从运动学角度也能直接算出月球的向心 r g
2 2
0.27 2
加速度 ａ＝ｒｗ２＝０．２７ 厘米／秒２，这就证明了太阳与行星之间，地球—
—月球之间，地球——物体之间的引力是遵从同一个规律的，最后将平 方反比定律推论到所有物体之间都存在着这种引力。英国科学家卡文迪