题目

物理学的一般研究方法是什么?

提问时间：2020-12-22

答案

物理学研究方法主要有观察方法、实验方法、理想方法、类比方法、假说方法和数学方法等六种. 正确的观察方法：（1）确定观察的目的；（2）制定观察的方案；（3）进行实际观察；（4）翔实的记录；（5）初步描述；（6）初步解释；（7）核实观察结果. 数学是物理学的语言和工具,概括物理现象、形成物理概念、整理实验数据、进行逻辑分析、建立物理定律、利用数学图象展示物理规律等等物理学的研究和学习过程都离不开数学.例如,例题“某游客第一天早上8点开始由甲景点以大小不变的速度 1,沿山路步行到乙景点.第二天早上8点又有乙景点沿原路以大小不变的速度 2步行返回甲景点.则在该线路上是否存在这样一个地点,他第二天返回该地点的时刻与第一天经过该地点的时刻相同.如果存在,则该地点到甲景点的距离是多少?”在讲解过程中进行数学方法教育： 方法一：方程组法 分析：假设游客能在第一天和第二天同一时刻到达同一地点（如下图所示）,则到达同一地点所用的时间（t）是相同的、所走过的路程（S1、S2）的和等于甲景点到乙景点的路程（S）,由此列出方程组； 1 t = S1 （1） 2 t = S—S1 （2） （1）+（2）得 t = （3） （3）代入（1）得 S1 = ； S、 1 和 2都是已知量,所以t 和S1有唯一的解,即存在游客第二天返回该地点的时刻与第一天经过该地点的时刻相同的地点,该地点到甲景点距离是 . 通过分析游客两天的运动过程及其相互的联系,列出两个方程用数学语言来表述物理问题,然后利用数学解方程组的消元法求出方程的两个解,最后再联系实际条件讨论这两个解,推导出结论. 方法二：模型转换法 分析：假设两名游客同时从甲景点和乙景点相向而行,则肯定存在相遇地点； 相遇时间t = ； 相遇点到甲地距离S1 = . 通过物理模型的转换得出存在相遇地点的结论,然后运用符号、方程等数学语言表征出实际问题的特征和规律,运用数学模型来反映物理原型的本质特征和关系. 方法三：图象法 画出游客运动的图象,AB是第一天由甲景点到乙景点的S—t 图象、CD是第二天由乙景点到甲景点的S—t图象；由图象可知 AB和CD有一个交叉点,该点表示同一地 点（S1）、同一时刻（t）,所以可判断出该 地点就是游客第二天返回该地点的时刻与第 一天经过该地点的时刻相同的地点.然后可 通过计算得到相遇时间t = ；相遇点 到甲地距离S1 = . 根据题意画出游客两天运动的S— t图象,在图象上可以形象的看出两天运动过程的特点,轻易的得出结论.利用数学图象简单明了的展示物理规律,使复杂的物理问题形象化、简单化.