在物理学计算中，常用的思想和方法有哪些

计算物理学中常用的数学方法有哪些~

　　计算物理学是一门新兴的边缘学科。利用现代电子计算机的大存储量和快速计算的有利条件，将物理学、力学、天文学和工程中复杂的多因素相互作用过程，通过计算机来模拟。如原子弹的爆炸、火箭的发射，以及代替风洞进行高速飞行的模拟试验等。
　　理论物理是从一系列的基本物理原理出发，列出数学方程，再用传统的数学分析方法求出解析解，通过这些解析解所得到的结论和实验观测结果进行对比分析，从而解释已知的实验现象并预测未来的发展。
　　随着计算机技术的飞速发展和计算方法的不断完善，计算物理学在物理学进一步发展中扮演着越来越重要的不可替代的角色，计算物理学越来越经常地与理论物理学和实验物理学一起被并称为现代物理学的三大支柱。很难想象一个21世纪的物理系毕业生，不具备计算物理学的基本知识，不掌握计算物理学的基本方法。
　　它主要包括在传统物理课题中常用的数值计算方法(如偏微分方程的数值求解方法、计算机模拟方法中的随机模拟方法-蒙特卡罗方法和确定性模拟--分子动力学方法以及神经元网络方法)以及计算机符号处理等内容。

1
．控制变量法：

定义：在研究一个量与多个因素关系时，将一些因素固定不变，分别只研究该量
与一个因素的关系，从而使问题简化。

2
）举例：研究电流与电压、电阻关系时，先将电阻固定不变，研究电流与电压的关
系，然后再将电压固定不变，研究电流与电阻的关系。

2
．转换法：

（
1
）定义：将看不见、摸不着、不便于研究的问题或因素，转换成看得见、摸得着、
便于研究的问题或因素。

（
2
）举例：磁场看不见，我们撒上铁粉，通过铁粉的有序排列“看见”磁场并进行研
究。

3
．放大法：

（
1
）定义：放大、扩大、变大或增加某些因素使问题更容易解决。许多情况下可以认
为这是一种特殊的转换法。

（
2
）举例：将带有细玻璃管的塞子插到装满水的瓶口，显示玻璃瓶的微小形变。

4
．换元法（替代法）：

（
1
）定义：换元法就是运用替换或代换的方法去进行创造的方法。

（
2
）举例：研究平面镜成像时，用平面玻璃代替平面镜进行研究。研究透镜时，用冰
块去代替玻璃制作简易的透镜。

5
．等效法：

（
1
）定义：两种现象在效果上一样，因此可以进行相互替代。可以认为这是一种特殊
的替代法。

（
2
）举例：做功和热传递在改变物体内能上是等效的。

6
．分类法：

（
1
）定义：将许多东西根据一定的规则进行分组。

（
2
）举例：将汽化现象分为蒸发、沸腾两类。

7
．比较法：

（
1
）定义：找到两种东西（现象、物理量等）的相同点、不同点。

（
2
）举例：蒸发和沸腾的异同点。

8
．类比法：

（
1
）定义：由两种东西的一部分相似之处，推测其他部分也可能相似。

（
2
）举例：研究功率时，想到功率表示做功快慢、速度表示运动快慢这一相似性，推
测功率在定义、定义式、单位等方面也可能与速度相似。

9
．拟人类比法：

（
1
）定义：拟人类比又称“亲身类比”或“角色扮演”。在解决问题时，让学生设想
自己变成了问题中的某些事物，从而去设身处地、亲临其境地感受问题的本质，解决问题。

是一种特殊的类比法。

（
2
）举例：在研究分子热运动时，可以让学生设想自己就是一个个的分子。

10
．模型法：

（
1
）定义：将研究的问题在抓住要点的基础上进行简化、抽象，建立模型，运用模型
去更方便地研究问题。

（
2
）举例：为研究光现象，引入“光线”这一模型。

11
．等价变换法：

（
1
）定义：让学生把有关知识的数据、形象、动作、符号、公式、实例、文字叙述等
各种信息自由地变换表示，培养学生联想能力。

（
2
）例如，在研究压强时，将压强定义式变换为定义的文字叙述，或相反。

12
．逆向思考法：

（
1
）定义：对研究的问题从相反方向思考，从而受到启发或得出结论。

（
2
）举例：由“电能生磁”，引导学生反过来想一想，“磁能否生电？”

13
．缺点列举法：

（
1
）定义：以挑剔的眼光去看待被研究的问题，找到它的缺点或不完美之处，然后针
对这些缺点找到解决的方法。

（
2
）举例：在研究了“弹簧测力计”之后，就可以对弹簧测力计进行改进：

①
首先，让学生找出普通弹簧测力计的缺点：

不能记忆数据（一旦指针回零，就不能再显示刚才的数据）；不能在暗处读数；不能测
压力。

②
然后，让学生协作学习、分组讨论，就可能解决上述问题：

在针轨上加一塑料泡沫片；
加一个小灯泡电路；
将弹簧测力计顶部打开，
接入一受力装
置与指针和弹簧连接。

14
．缺点利用法：

（
1
）定义：针对所研究内容中的缺点和不足，将错就错、变害为利、变废为宝，找到
知识的应用途径。

（
2
）举例：重力的方向竖直向下易使物体下落破碎是缺点，但同时也可以利用这一点
制成打桩机、重锤，悬挂物体等等。再如，导体中电流过大，产生大量热量而引起火灾是缺
点，但正是据此制成了电热器来为我们服务。

15
．组合法：

（
1
）定义：通过不同原理、不同技术、不同方法、不同现象、不同器材等组合，去设
计创造、解决问题。

（
2
）举例：将电流表、电压表组合使用，去测量电阻。

16
．逐渐逼近法：

（
1
）定义：是指在解决某些问题时，让学生设计逐渐逼近的实验及其过程，然后根据
实验现象的发展趋势和走向，进行理想化推理，从而推出结论或规律。

（
2
）举例：在研究“牛顿第一定律”时，可以让学生设计阻力逐渐减小的三个斜面实
验，根据实验现象得出“阻力越小，速度变化越慢”，最终进行理想化推理，得到“当阻力
为零时物体做匀速直线运动的结论”。

17
．反证法：

（
1
）定义：是指在解决某些问题时，若直接证明该问题的存在有困难，可以让学生设
计该问题不存在的情景，通过该情景不成立，从而推出原来问题的存在。

（
2
）举例：在研究“二力平衡条件”时，直接证明二力平衡必须在同一物体上很困难，
可以设计一个可以分为两半的物体，
当将该物体分为两个物体后，
发现二力不平衡了，
从而

说明了一对平衡力必须作用在同一个物体上。

你真的没有找到学习物理的窍门,物理的学习不强调死记硬背，要注重理解概念规律的内涵与外延，注重把握基本的物理模型，更特别注重掌握常用的物理思想方法，主要有：
一、逆向思维法
逆向思维是解答物理问题的一种科学思维方法，对于某些问题，运用常规的思维方法会十分繁琐甚至解答不出，而采用逆向思维，即把运动过程的“末态”当成“初态”，反向研究问题，可使物理情景更简单，物理公式也得以简化，从而使问题易于解决，能收到事半功倍的效果．
二、对称法
对称性就是事物在变化时存在的某种不变性．自然界和自然科学中，普遍存在着优美和谐的对称现象．利用对称性解题时有时可能一眼就看出答案，大大简化解题步骤．从科学思维方法的角度来讲，对称性最突出的功能是启迪和培养学生的直觉思维能力．用对称法解题的关键是敏锐地看出并抓住事物在某一方面的对称性，这些对称性往往就是通往答案的捷径．
三、图象法
图象能直观地描述物理过程，能形象地表达物理规律，能鲜明地表示物理量之间的关系，一直是物理学中常用的工具，图象问题也是每年高考必考的一个知识点．运用物理图象处理物理问题是识图能力和作图能力的综合体现．它通常以定性作图为基础(有时也需要定量作出图线)，当某些物理问题分析难度太大时，用图象法处理常有化繁为简、化难为易的功效． 四、假设法
假设法是先假定某些条件，再进行推理，若结果与题设现象一致，则假设成立，反之，则假设不成立．求解物理试题常用的假设有假设物理情景，假设物理过程，假设物理量等，利用假设法处理某些物理问题，往往能突破思维障碍，找出新的解题途径．在分析弹力或摩擦力的有无及方向时，常利用该法．
五、整体、隔离法
物理习题中，所涉及的往往不只是一个单独的物体、一个孤立的过程或一个单一的题给条件．这时，可以把所涉及到的多个物体、多个过程、多个未知量作为一个整体来考虑，这种以整体为研究对象的解题方法称为整体法；而把整体的某一部分(如其中的一个物体或者是一个过程)单独从整体中抽取出来进行分析研究的方法，则称为隔离法．
六、图解法
图解法是依据题意作出图形来确定正确答案的方法．它既简单明了、又形象直观，用于定性分析某些物理问题时，可得到事半功倍的效果．特别是在解决物体受三个力(其中一个力大小、方向不变，另一个力方向不变)的平衡问题时，常应用此法．
七、转换法
有些物理问题，由于运动过程复杂或难以进行受力分析，造成解答困难．此种情况应根据运动的相对性或牛顿第三定律转换参考系或研究对象，即所谓的转换法．应用此法，可使问题化难为易、化繁为简，使解答过程一目了然． 八、程序法
所谓程序法，是按时间的先后顺序对题目给出的物理过程进行分析，正确划分出不同的过程，对每一过程，具体分析出其速度、位移、时间的关系，然后利用各过程的具体特点列方程解题．利用程序法解题，关键是正确选择研究对象和物理过程，还要注意两点：一是注意速度关系，即第1个过程的末速度是第二个过程的初速度；二是位移关系，即各段位移之和等于总位移．
九、极端法
有些物理问题，由于物理现象涉及的因素较多，过程变化复杂，同学们往往难以洞察其变化规律并做出迅速判断．但如果把问题推到极端状态下或特殊状态下进行分析，问题会立刻变得明朗直观，这种解题方法我们称之为极限思维法，也称为极端法．
运用极限思维思想解决物理问题，关键是考虑将问题推向什么极端，即应选择好变量，所选择的变量要在变化过程中存在极值或临界值，然后从极端状态出发分析问题的变化规律，从而解决问题．
有些问题直接计算时可能非常繁琐，若取一个符合物理规律的特殊值代入，会快速准确而灵活地做出判断，这种方法尤其适用于选择题．如果选择题各选项具有可参考性或相互排斥性，运用极端法更容易选出正确答案，这更加突出了极端法的优势．加强这方面的训练，有利于同学们发散性思维和创造性思维的培养．
十、极值法
常见的极值问题有两类：一类是直接指明某物理量有极值而要求其极值；另一类则是通过求出某物理量的极值，进而以此作为依据解出与之相关的问题． 物理极值问题的两种典型解法．
(1) 解法一是根据问题所给的物理现象涉及的物理概念和规律进行分析，明确题中的物理量是在什么条件下取极值，或在出现极值时有何物理特征，然后根据这些条件或特征去寻找极值，这种方法更为突出了问题的物理本质，这种解法称之为解极值问题的物理方法． (2)解法二是由物理问题所遵循的物理规律建立方程，然后根据这些方程进行数学推演，在推演中利用数学中已有的有关极值求法的结论而得到所求的极值，这种方法较侧重于数学的推演，这种方法称之为解极值问题的物理—数学方法．
此类极值问题可用多种方法求解：
①算术—几何平均数法，即
a．如果两变数之和为一定值，则当这两个数相等时，它们的乘积取极大值． b．如果两变数的积为一定值，则当这两个数相等时，它们的和取极小值．
②利用二次函数判别式求极值 一元二次方程ax2＋bx＋c＝0(a≠0)的根的判别式，具有以下性质：
Δ＝b2－ 4ac>0——方程有两实数解； Δ＝b2－4ac＝0——方程有一实数解； Δ＝b2－4ac<0——方程无实数解．
利用上述性质，就可以求出能化为ax2＋bx＋c＝0形式的函数的极值． 十一、估算法
物理估算，一般是指依据一定的物理概念和规律，运用物理方法和近似计算方法，对物理量的数量级或物理量的取值范围，进行大致的推算．物理估算是一种重要的方法．有的物理问题，在符合精确度的前提下可以用近似的方法简捷处理；有的物理问题，由于本身条件的特殊性，不需要也不可能进行精确的计算．在这些情况下，估算就成为一种科学而又有实用价值的特殊方法．
十二、守恒思想
能量守恒、机械能守恒、质量守恒、电荷守恒等守恒定律都集中地反映了自然界所存在的一种本质性的规律——“恒”．学习物理知识是为了探索自然界的物理规律，那么什么是自然界的物理规律？在千变万化的物理现象中，那个保持不变的“东西”才是决定事物变化发展的本质因素．
从另一个角度看，正是由于物质世界存在着大量的守恒现象和守恒规律，才为我们处理物理问题提供了守恒的思想和方法．能量守恒、机械能守恒等守恒定律就是我们处理高中物理问题的主要工具，分析物理现象中能量、机械能的转移和转换是解决物理问题的主要思路．在变化复杂的物理过程中，把握住不变的因素，才是解决问题的关键所在．

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邱县18897624187： 说出下面几种物理学思想方法:求变速直线运动的平均速度时应用______思想方法;理解变速直线运动的瞬时速度本质时应用______思想方法. - ？
浑刮金世：[答案] 等效替代法是在保证某种效果相同的前提下,将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法.等效替代法是初中物理中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一. 求变速直线...

邱县18897624187： 物理思想方法有哪些？
浑刮金世： 物理思想方法 §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...

邱县18897624187： 计算物理学中常用的数学方法有哪些 - ？
浑刮金世： 计算物理学是一门新兴的边缘学科.利用现代电子计算机的大存储量和快速计算的有利条件,将物理学、力学、天文学和工程中复杂的多因素相互作用过程,通过计算机来模拟.如原子弹的爆炸、火箭的发射,以及代替风洞进行高速飞行的模拟...

邱县18897624187： 物理学中常用的研究物理问题的方法有哪些?请列举并作详细解释 - ？
浑刮金世： 一.控制变量法 在初中课本中,应用这种方法的有: 1.蒸发的快慢与哪些因素有关 2.滑动摩擦力的大小与哪些因素有关 3.液体压强的大小与哪些因素有关. 4.浮力的大小与哪些因素有关 5.压力的作用效果与哪些因素有关 6.滑轮组的机械效率与哪些...

邱县18897624187： 高中物理的思想和方法 - ？
浑刮金世： 定义法和控制变量法是两种物理方法,定义法就是给某个你不熟悉的概念或比较正式的物理量一个具体详尽的解释,是你看完这个概念明白的的内涵甚至是外延,在物理中他是非常常用的方法,控制变量法是针对一个公式中如果有多个变量,且他们之间存在一定的联系,但你要研究某两个两之间的关系时往往会涉及到其他两,所以为了方便研究或简化问题、降低研究难度,就假定这两个量之外的其他量是不变的.高中用到的物理方法有很多,例如等效法(合力与分力的关系、复杂电路简化为简单的电路的过程就是等效法),放缩法(在研究形变时,手捏玻璃瓶,细管中的红色水柱上升,研究桌子的微笑形变等都是放大法)

邱县18897624187： 物理研究中常用的研究方法有哪些 - ？
浑刮金世： 一、控制变量法:通过固定某几个因素转化为多个单因素影响某一量大小的问题. 1、影响蒸发快慢的因素; 2、压力作用效果与哪些因素有关; 3、研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关; 4、影响电阻大小的因素; 5、研究电流与电压...

邱县18897624187： 学好高中物理需要培养什么样的思维 - ？
浑刮金世： 学好高中物理需要培养的思维1、逆向思维法 2、对称法 3、图象法 4、假设法 5、整体、隔离法 6、图解法 7、转换法 8、程序法9、极端法 10、极值法 11、估算法 12、守恒思想

邱县18897624187： 物理研究方法有哪些.拜托了？
浑刮金世： 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 模型法 即将抽象的物理现象用简单易懂的具体模型表示.如用太阳系模型代表原子结构,用简单的线...

邱县18897624187： 物理学中常用的几种科学思维方法 - ？
浑刮金世：[答案] 进入高三,高考在即.如何在高三物理复习中更好地提高学生的科学素质、推进知识向能力转化、提高课堂教学的效率和质量,是摆在每个老师和学生面前的重要课题.物理教学中不仅要注重基础知识、基本规律的教学;更应加强对...

邱县18897624187： 大学物理求电场强度的几种方法,并阐述所包含的物理思想. - ？
浑刮金世： 大学物理中所处理的带电体多半不能看成点电荷,求电场的方法有: 1 利用点电荷Q的场强公式 E=kQ/r^2 , 将连续带电体分割成电荷元dq,然后用积分计算带电体的场强; 此方法还可以拓展为利用已知带电体的电场,求更大带电体的电场.如把无限大的面状带电体分割成许多无限长的线状带电体,由无限长的线状带电体的场强积分求该带电平面的场强; 2 对具有对称性的物体,用高斯定理求场强; 3 在已知电势时,利用电势梯度求场强; 4 对多个点电荷(即点电荷系),利用场强叠加原理求场强 E=E1+E2……(矢量叠加)