科學(xué)假說是一種復(fù)雜的理論思維形式，是人們運(yùn)用科學(xué)思維，根據(jù)已知的事實材料，對未知的事物及其規(guī)律所作的推斷和假定，是一種帶有推測性和假定性的理論形態(tài)，是沒有經(jīng)過實踐充分證實的理論。恩格斯指出：“只要自然科學(xué)在思維著，它的發(fā)展形式就是假說?！弊鳛橐环N理性思維的形式，假說是科學(xué)研究中重要的方法。在中學(xué)物理教學(xué)過程中，對21世紀(jì)知識經(jīng)濟(jì)時代中參與競爭的學(xué)生，培養(yǎng)探究形成假說的能力，嚴(yán)密思維能力和創(chuàng)新思維的能力是十分必要和十分緊迫的。本文就假說的作用及其在中學(xué)物理教學(xué)中有關(guān)假說的教學(xué)策略作一膚淺的論述，以期同仁指教。
一、假說的特征
1、假說具有猜測性。
假說之所以稱為假說，就是因為它是一種“毛坯”，是具有一定猜測性的理論“預(yù)制品”，在未證實之前只能說是對自然現(xiàn)象及其規(guī)律的推斷、猜測。假說只有通過實踐檢驗和證明，才能上升為理論。例如，哥白尼的“日心說”，康德──拉普拉斯的“星云假說”，“大爆炸宇宙說”，“黑洞假說”等等。近代物理中盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型、玻爾量子假說等等，在未證實之前均為假說，不能看成是一種完美的理論。有的至今未（進(jìn)化）上升為理論，因為未得實驗的檢驗。
2、假說具有科學(xué)性。
假說雖然是一種想象或猜測，但它的提出不但要以實驗材料與經(jīng)驗事實為基礎(chǔ)，而且要以科學(xué)理論為依據(jù)，經(jīng)過實踐檢驗和證明。所以假說不是無根據(jù)的猜測和幻想，不是主觀臆造。假說一旦失去事實基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)，又未經(jīng)受一定的實踐或檢驗，它也就失去了存在的價值。
盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型，雖然有其很大的缺陷，但是它有科學(xué)依據(jù)，又能經(jīng)得起a散射實驗的檢驗，能推算出原子和原子核的半徑。玻爾的原子模型是在盧瑟福模型的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它克服了盧瑟福模型的某些缺陷，引入了量子化的概念，因而是更為合理的一種新的假說，但是它還是有自己的缺陷。因此每一種假說都有科學(xué)依據(jù)，但它又隨科學(xué)的不斷發(fā)展而“進(jìn)化”。
3、假說具有可變性。
假說是一種對實踐證實的東西，因而通過實踐檢驗可能成為真理而發(fā)展成一種理論，也可能成為謬誤而被淘汰，也有可能被證實具有某種不完整性而發(fā)展成為一種新的假說。有時也通過相反的假說之間對峙和爭論，形成一種變動更迭、新舊交替的局面，使假說得以發(fā)展。例如，關(guān)于太陽系演化的假說，18世紀(jì)康德──拉普拉斯提出了“星云假說”，到本世紀(jì)70年代又出現(xiàn)了“星子假說”、“隕星假說”、“宇宙大爆炸說”等，這些假說都有科學(xué)價值，因為都從某一角度反映了太陽系起源的可能性，都為解決太陽系起源作了貢獻(xiàn)。關(guān)于光的本質(zhì)，歷出現(xiàn)了以牛頓為代表的“微粒說”和以惠更斯為代表的“波動說”的對峙與爭論。兩種學(xué)說爭論都為揭示光的本性問題作出巨大貢獻(xiàn)，后為愛因斯坦的“光量子假說”所統(tǒng)一，給出了反映光的本性的“波粒二象性”的辯證圖象。又如“以太”假說在科學(xué)事實面前證明是一種謬誤，因而被人們拋棄。
二、假說在科學(xué)發(fā)展中的作用
假說作為一種重要的科學(xué)研究方法，在物理學(xué)中具有其它方法所不可替代的作用。其作用可以從圖1表中看出：
1、假說是科學(xué)問題過渡到科學(xué)理論的橋梁。
一個自然現(xiàn)象，在其未被揭示出科學(xué)本質(zhì)之前，人們對它的認(rèn)識是很不完整的，甚至是片面的，只能借助于假說的形式進(jìn)行研究與探索。當(dāng)某一假說被大量事實所證實時，它就發(fā)展成一種理論：當(dāng)新的科學(xué)事實又積累到一定程序與假說相矛盾時，又必須提出新的假說或修改、補(bǔ)充原來的假說，以便能圓滿地解釋事實，進(jìn)而促進(jìn)理論的進(jìn)一步研究與發(fā)展。因此假說是物理學(xué)研究中理論發(fā)展必不可少的方法與橋梁。例如從黑體輻射問題的研究中出現(xiàn)的“紫外災(zāi)難”到1900年普朗克的量子假說，到1905年愛因斯坦“光量子假說”，到玻爾量子理論解釋原子問題，建立舊量子論，到海森堡、薛定愕提出量子力學(xué)，再應(yīng)用愛因斯坦相對論提出相對論量子力學(xué)的整個量子理論的發(fā)展，無不體現(xiàn)了從假說──理論──新假說──新理論……的循環(huán)發(fā)展模式，而每的發(fā)展都是對前一層次理論（假說）的繼承、完善和修改，又是后一層次理論（假說）的重要臺階。因此，只要物理學(xué)發(fā)展著，假說便是永遠(yuǎn)不可缺少的一座橋梁。
2、假說對物理現(xiàn)察和實驗具有先導(dǎo)作用。
假說在科學(xué)研究中具有一定的猜測性。但不是盲目的無目的的猜測，而是科學(xué)的預(yù)測，有計劃的研究。有了假說便有了有計劃有目的實驗和觀察。因此假說對物理觀察和實驗具有先導(dǎo)作用。例如在天體物理研究中，1845年，法國天文學(xué)家勒維烈和英國天文學(xué)家亞當(dāng)斯根據(jù)萬有引力定律計算的天王星軌道的偏離值，預(yù)言有一顆新的行星存在。1846年9月23日，由柏林天文學(xué)家加勒在勒維烈預(yù)言的位置偏離1°的地方果然找到了這顆新行星，并命名為海王星。又如1919年英國兩個科學(xué)觀測隊按愛因斯坦關(guān)于光線通過太陽表面發(fā)生偏轉(zhuǎn)的理論計算值所作出的觀察，都是有計劃的實驗活動。
三、假說在中學(xué)物理中的教學(xué)策略
1、充分利用教材上的假說挖掘假說的方法論思想。
中學(xué)物理（尤其在物理下冊內(nèi)容）中，有很多內(nèi)容與假說方法有關(guān)或使用了假說的方法。物理作為一門體現(xiàn)極強(qiáng)思維能力的實驗科學(xué)，假說的方法是離不開的。特別是近代物理學(xué)的研究表現(xiàn)尤為突出。例如，狄拉克的迷人的磁單極于假說、安培分子環(huán)流假說、光的粒子說、光的波動說、普朗克光子說、愛因斯坦的光量子假說、湯姆生模型、盧瑟福原子模型、玻爾模型等等均為歷極有影響力的假說，其中蘊(yùn)含著極豐富的創(chuàng)造力，有科學(xué)家們的科學(xué)思想方法。
（1）假說在解決矛盾、解釋事實中的方法論思想。
科學(xué)發(fā)展是有其自身的規(guī)律的，一個偉大的發(fā)現(xiàn)不僅與科學(xué)家自身的努力有關(guān)，更與當(dāng)時科學(xué)群體、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、科學(xué)技術(shù)的綜合水平有關(guān)。一個假說的發(fā)展不可能與科學(xué)研究的歷史相隔離，可以說每一個假說的發(fā)展都是從科學(xué)研究的矛盾與困難開始的。在研究解決這些矛盾的過程中運(yùn)用分析、綜合、抽象、概括、科學(xué)推理、類比、臻美、等效等思維方法，合理地提出假說。如原子物理一章中介紹原子理論發(fā)展時必須如數(shù)家珍般地列出每種模型的特點、可解釋的物理事實及其存在的矛盾，尤其是研究存在的矛盾，是提出新的假說的開始。我在原子模型的教學(xué)中向?qū)W生提出這樣一些問題并與學(xué)生一起展開程序式的討論。
師：湯姆生為什么要提出“棗糕”模型？
生：為了解釋電子的發(fā)現(xiàn)。
師：湯姆生模型能解釋a散射實驗的結(jié)果嗎？
生：不能。
師：為了解釋粒子散射實驗，我們能否設(shè)想一個原子模型呢？依據(jù)是什么？
生：a粒子散射實驗的結(jié)果。
師：從a粒子散射實驗中“絕大多數(shù)”、“少數(shù)”、“極少數(shù)”、“有的甚至”，可猜測出原子模型的空間尺度對比嗎？如何估算出原子核式結(jié)構(gòu)模型中原子和原于核的大小的數(shù)量級之比？（這是一種由“果”推“因”的思維模式。）
師生互相討論：絕大多數(shù)a粒子穿過金箔后仍沿原來方向前進(jìn)，說明原子內(nèi)部絕大多數(shù)是“空”的；極少數(shù)a粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說明粒子碰到了帶正電的，且質(zhì)量較大的東西，而且這東西很小。
師：由此猜測的模型是怎么樣的呢？
生：中心是一個質(zhì)量較大的核，其周圍是電子。
師：帶負(fù)電的電子如何才能與帶正電的核保持一定的距離？
生：只有繞核旋轉(zhuǎn)。
師：盧瑟福的模型可解釋a散射實驗，但它又遇到了哪些矛盾？
師生互相討論：
（1）原子發(fā)光的頻率。根據(jù)盧瑟福的模型原子光譜應(yīng)該是連續(xù)的，但事實上是明線光譜。
（2）原子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題。按盧瑟福的模型，由于電子加速運(yùn)動而不斷地發(fā)射光，那么由于系統(tǒng)能量不斷減小，電子的軌道半徑不斷減小，則后電子將落到原子核上。
師：事實上原子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定嗎？
生：穩(wěn)定。
師：那么是事實出了問題還是盧瑟福模型出了問題？如果您是玻爾，您如何解決這個問題？
生：盧瑟福的模型必須修改。
師生互相討論：盧瑟福模型有哪些合理之處必須保留？哪些必須修改？
接著給出書上的玻爾模型。（玻爾的三條假說）
師：玻爾理論有哪些成功之處？有什么缺陷嗎？需要修改嗎？
師生互相討論：（略）
從以上教學(xué)可看出假說是否成功，要用實驗來驗證，它的發(fā)展模式可用圖2表示：
（2）利用假說預(yù)見結(jié)果，創(chuàng)建新的理論的方法論思想。
科學(xué)的假說往往可以預(yù)言某些科學(xué)實驗的結(jié)果。例如麥克斯韋的“以太”假說建立了電磁場理論，從而預(yù)言了電磁波的存在，并計算出了電磁波傳播速率。法拉第從奧斯特實驗的“電生碰”事實利用逆向思維的推測有了一種假說：“磁必可以生電”。從而驅(qū)使法拉第持之以恒地研究十年，終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。在此內(nèi)容教學(xué)中我與學(xué)生討論的主要問題如下：
①奧斯特實驗的本質(zhì)是什么？
②從“電生磁”想到“磁生電”是一種什么樣的思維方法？
③設(shè)想如果法拉第的思想中對“磁生電”的必然性不是十分有把握，那么他會堅持十年研究嗎？
④法拉第的研究方法體現(xiàn)了什么樣的哲學(xué)思想？
2、構(gòu)建假說的基本方法
（1）類比方法
通過對兩個不同物理事物進(jìn)行比較，找出它們的相似點或相同點，然后以此為根據(jù)，把其中某一物理事物的相關(guān)知識遷移到另一物理事物中去，從而對另一物理事物的規(guī)律作出一假定性的說明。例如歐姆受到傅立葉的熱流規(guī)律的啟發(fā)，通過熱現(xiàn)象的類比中提出假說：“導(dǎo)線中的兩點之間電流的大小也可能正比于這兩點之間的某種“驅(qū)動力”。從而導(dǎo)致歐姆進(jìn)行潛心研究后，果然發(fā)現(xiàn)了此規(guī)律，即后來的“歐姆定律”。再如盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型是受到“太陽系模型”的啟發(fā)，再根據(jù)a散射實驗結(jié)果而提出的假說。牛頓的“微粒說”是把光類比成“彈性球”而形成的假說。狄拉克把“磁荷”與“電荷”比較后提出了“磁單極子假說”。
（2）臻美方法
通過對美的追求，探索物理事物的本質(zhì)和規(guī)律，從而提出假說的方法。在物理學(xué)的研究中，對科學(xué)美的追求是物理學(xué)家的永恒的目標(biāo)，而且一種理論的完善過程本身就是臻美的過程。例如愛因斯坦的光子說，是在牛頓與惠更斯的學(xué)說的基礎(chǔ)上，吸收了前面兩種假說的合理思想，構(gòu)建出符合物理事實的光與粒子完美的對立統(tǒng)一體即“光子”。理解光子假說，本人與學(xué)生一起討論了如下問題：
①牛頓的粒子說能解釋哪些光學(xué)現(xiàn)象？在哪些現(xiàn)象上遇到了困難？討論其成功與缺陷之處。
②惠更斯的波動說能解釋哪些光學(xué)現(xiàn)象？在哪些現(xiàn)象上遇到了困難？討論其成功與缺陷之處。
③如果提出一種新的關(guān)于光的模型，這種模型必須解釋所有的光學(xué)現(xiàn)象，那么這一模型可能是怎么樣的？請設(shè)想一下。
④“波”與“粒子”是二種不同的對立模型，它們在“光子”模型中如何統(tǒng)一？
⑤“波粒二象性”假說中，“粒子性”和“波動性”有什么區(qū)別和聯(lián)系？
⑥“波值二象性”與光的電磁說有什么聯(lián)系？
⑦“波粒二象性”體現(xiàn)了一種什么樣的哲學(xué)思想？
（3）逆向思維法
1924年，法國青年物理學(xué)家德波羅意思考：光量子假說能把過去認(rèn)為本質(zhì)上是波的光加以粒子化，那么本質(zhì)上是粒子的實物粒子也可以看成波，也具有波動性。于是，他提出一個驚人的設(shè)想：石頭并不是沿直線運(yùn)動的，而會產(chǎn)生一種波，并倚在自己所產(chǎn)生的波上前進(jìn)。實物粒子量子化的假說，被認(rèn)為是物理學(xué)發(fā)展富有創(chuàng)新精神，富有挑戰(zhàn)性的科學(xué)假說。
（4）理想化方法
理想化方法是物理學(xué)中常見的處理方法，它是對實際問題的科學(xué)抽象，其特點是抓住研究對象或研究過程的本質(zhì)，而忽略它們的次要因素，使物理過程或?qū)ο蟮奈锢韴D象更清晰，使它們更容易為我們所研究?？茖W(xué)假說的形成離不開理想化方法。例如，伽利略的斜面實驗中，采取了理想化的抽象思維和合理的外推方法，得出了一個近似于牛頓第一定律的結(jié)論：“一切物體如果不受外力作用，那么物體將保持在水平面上作勻速直線運(yùn)動或靜止?fàn)顟B(tài)?！睈垡蛩固共扇±硐牖摹半娞輰嶒灐?，導(dǎo)致了廣義相對論中“等效原理”假說的發(fā)現(xiàn)。“等效原理”是廣義相對論中兩個基本原理（假說）之一。
3、創(chuàng)建“新假說”，解決新問題。
中學(xué)物理中要使教師與學(xué)生一起發(fā)現(xiàn)新的假說幾乎是不可能的，但是形成假說的科學(xué)方法可為我們教學(xué)中采用。建立假說的方法論是想也可以為我們建立一些必要的新模型，從而以快捷的方法解決這些問題。
例題1：如圖3，小球的質(zhì)量為m，帶電量為q，整個區(qū)域加一個場強(qiáng)為E的水平方向的勻強(qiáng)電場，小球可在繩子與豎直方向成對45角的F點處平衡。則：
（1）電場力qE＝？
（2）如果小球在C點釋放，則小球到達(dá)A點的速度是多少？繩子上的拉力TA＝？
（3）上述過程中──小球的大速度在哪點？大速度為多大？此時繩子上的拉力為多大？
（4）小球在豎直面上作圓周運(yùn)動時，大速度與小速度分別在哪點？大速度與小速度分別為多大？繩子上大與小拉力在哪里？分別為多大？
（5）要使小球在豎直面上作圓周運(yùn)動，必須在C點加多大的初速度？
這個問題如果用一般方法來解難度會較大，但是如果我們先建立一個科學(xué)“假說”再來解決這個問題，便更簡單了。因為重力mg與電場力qE都是大小、方向始終不變的恒定的保守力，故可以把mg與qE合成為一個合力，方向與豎直成。我們把帶電小球看成是處于一個合力場中的物體，于是F點是它在運(yùn)動過程中的等效“低點”。有了這個“假說”以后，這個問題相當(dāng)于只有重力作用下的豎直面上的四周運(yùn)動問題了。只是把解題過程中的g替換成。限于篇幅，解題過程不再展開。更有價值的是，有了這個“假說”，可以幫助我們輕松地解決一類問題，真正做到觸類旁通。
機(jī)械能守恒定律是能量守恒定律在力學(xué)中的特定條件下的體現(xiàn)，是以只有重力和彈力的作用下的物體系為研究對象的。但是如果用類比的方式也可以拓寬到有重力、彈力、浮力、電場力都做功的較復(fù)雜的情況中去，問題是要建立一個適合這些問題的假說。根據(jù)這些力做功的特點，可引入與它們相對應(yīng)的“浮力勢能”、“電勢能”。在此情形下，能量守恒定律的表達(dá)形式為：
只有重力、彈力、電場力和浮力做功，那么物體系的動能與勢能的總和保持守恒。當(dāng)然，這里的勢能總和＝重力勢能＋彈性勢能＋浮力勢能＋電勢能。在沒有經(jīng)過檢驗之前，這個結(jié)論只能算是一個假說。教學(xué)中，我們可以利用動能定理和這些保守力做功的特點加以證明，使其上升為理論而為我們所用。下面是本人的課堂教學(xué)的一段實錄。
例題2：如圖4所示，一個質(zhì)量為m，電量為q的帶電粒子，以速度V1進(jìn)入一充滿電場的蓖麻油中的A點，蓖麻油的密度為P，其中的電場強(qiáng)度為E，粒子到達(dá)B點時的速度為V2（阻力不計）則：
師：電荷的機(jī)械能守恒嗎？為什么？
生：不守恒。因為有除重力以外的力做功。
師：哪些力做功呢？
生：浮力、電場力。
師：浮力和電場力做功的結(jié)果使粒子的機(jī)械能如何變化呢？
生：浮力做正功，使機(jī)械能增加；電場力做負(fù)功使機(jī)械能減小。
師：從能量轉(zhuǎn)化的角度分析，改變的機(jī)械能是哪兒來的？
引導(dǎo)（緩慢地）：電場力做負(fù)功，電勢能增加，機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電勢能；浮力做功是什么能量轉(zhuǎn)化成機(jī)械能呢？（學(xué)生開始討論）
師：（繼續(xù)引導(dǎo)）可否引入一個與浮力對應(yīng)的勢能，叫“浮力勢能”呢？
生：可以。
師：為什么？是否任何力都可以引入一個對應(yīng)的勢能呢？
生：只有做功與路往無關(guān)的力（保守力）才能引入相應(yīng)的勢能。
生：浮力做功，浮力勢能減小，機(jī)械能增加。是浮力勢能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。師：這個問題中什么樣的一個能量是保持守恒的？
生：“浮力勢能＋電勢能＋重力勢能＋動能”的總和保持守恒。
師：能否針對這種情況總結(jié)一個類似機(jī)械能守恒定律的一個新定律。哪位同學(xué)來總結(jié)，此定律就以這位同學(xué)的名字來命名。（此時課堂氣氛十分活潑，同學(xué)們都躍躍欲試。）
接著同學(xué)們便踴躍地討論，很自然地總結(jié)出了相應(yīng)的“新定律”。
師：后列出解決該問題的公式。
生：（略）
在物理教學(xué)中滲透科學(xué)假說的思想方法是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的重要途徑。創(chuàng)新包括兩類；一是科學(xué)家和其它創(chuàng)造發(fā)明家終產(chǎn)生了對人類來說是新的和有社會價值的成品的活動，這類叫真創(chuàng)新，另一類是學(xué)生在學(xué)習(xí)中發(fā)生的思維過程與科學(xué)家的發(fā)明創(chuàng)造過程本質(zhì)上是相同的，對學(xué)生個人來說是新的，而對人類來說是已知的，這類叫類創(chuàng)新?？茖W(xué)假說作為重要的研究方法，有利于培養(yǎng)學(xué)生類創(chuàng)新思維能力。因此，在平時教學(xué)中需要我們教師細(xì)心琢磨、不斷“創(chuàng)新”。這里創(chuàng)新的含義有兩層，首先是科學(xué)史中或課本上的科學(xué)假說的創(chuàng)造性使用。其次是作為一個物理教師要大膽“創(chuàng)造”新的科學(xué)假說，使課堂教學(xué)的思維更活躍，思維力度重大、效率更高。
一、假說的特征
1、假說具有猜測性。
假說之所以稱為假說，就是因為它是一種“毛坯”，是具有一定猜測性的理論“預(yù)制品”，在未證實之前只能說是對自然現(xiàn)象及其規(guī)律的推斷、猜測。假說只有通過實踐檢驗和證明，才能上升為理論。例如，哥白尼的“日心說”，康德──拉普拉斯的“星云假說”，“大爆炸宇宙說”，“黑洞假說”等等。近代物理中盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型、玻爾量子假說等等，在未證實之前均為假說，不能看成是一種完美的理論。有的至今未（進(jìn)化）上升為理論，因為未得實驗的檢驗。
2、假說具有科學(xué)性。
假說雖然是一種想象或猜測，但它的提出不但要以實驗材料與經(jīng)驗事實為基礎(chǔ)，而且要以科學(xué)理論為依據(jù)，經(jīng)過實踐檢驗和證明。所以假說不是無根據(jù)的猜測和幻想，不是主觀臆造。假說一旦失去事實基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)，又未經(jīng)受一定的實踐或檢驗，它也就失去了存在的價值。
盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型，雖然有其很大的缺陷，但是它有科學(xué)依據(jù)，又能經(jīng)得起a散射實驗的檢驗，能推算出原子和原子核的半徑。玻爾的原子模型是在盧瑟福模型的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它克服了盧瑟福模型的某些缺陷，引入了量子化的概念，因而是更為合理的一種新的假說，但是它還是有自己的缺陷。因此每一種假說都有科學(xué)依據(jù)，但它又隨科學(xué)的不斷發(fā)展而“進(jìn)化”。
3、假說具有可變性。
假說是一種對實踐證實的東西，因而通過實踐檢驗可能成為真理而發(fā)展成一種理論，也可能成為謬誤而被淘汰，也有可能被證實具有某種不完整性而發(fā)展成為一種新的假說。有時也通過相反的假說之間對峙和爭論，形成一種變動更迭、新舊交替的局面，使假說得以發(fā)展。例如，關(guān)于太陽系演化的假說，18世紀(jì)康德──拉普拉斯提出了“星云假說”，到本世紀(jì)70年代又出現(xiàn)了“星子假說”、“隕星假說”、“宇宙大爆炸說”等，這些假說都有科學(xué)價值，因為都從某一角度反映了太陽系起源的可能性，都為解決太陽系起源作了貢獻(xiàn)。關(guān)于光的本質(zhì)，歷出現(xiàn)了以牛頓為代表的“微粒說”和以惠更斯為代表的“波動說”的對峙與爭論。兩種學(xué)說爭論都為揭示光的本性問題作出巨大貢獻(xiàn)，后為愛因斯坦的“光量子假說”所統(tǒng)一，給出了反映光的本性的“波粒二象性”的辯證圖象。又如“以太”假說在科學(xué)事實面前證明是一種謬誤，因而被人們拋棄。
二、假說在科學(xué)發(fā)展中的作用
假說作為一種重要的科學(xué)研究方法，在物理學(xué)中具有其它方法所不可替代的作用。其作用可以從圖1表中看出：
1、假說是科學(xué)問題過渡到科學(xué)理論的橋梁。
一個自然現(xiàn)象，在其未被揭示出科學(xué)本質(zhì)之前，人們對它的認(rèn)識是很不完整的，甚至是片面的，只能借助于假說的形式進(jìn)行研究與探索。當(dāng)某一假說被大量事實所證實時，它就發(fā)展成一種理論：當(dāng)新的科學(xué)事實又積累到一定程序與假說相矛盾時，又必須提出新的假說或修改、補(bǔ)充原來的假說，以便能圓滿地解釋事實，進(jìn)而促進(jìn)理論的進(jìn)一步研究與發(fā)展。因此假說是物理學(xué)研究中理論發(fā)展必不可少的方法與橋梁。例如從黑體輻射問題的研究中出現(xiàn)的“紫外災(zāi)難”到1900年普朗克的量子假說，到1905年愛因斯坦“光量子假說”，到玻爾量子理論解釋原子問題，建立舊量子論，到海森堡、薛定愕提出量子力學(xué)，再應(yīng)用愛因斯坦相對論提出相對論量子力學(xué)的整個量子理論的發(fā)展，無不體現(xiàn)了從假說──理論──新假說──新理論……的循環(huán)發(fā)展模式，而每的發(fā)展都是對前一層次理論（假說）的繼承、完善和修改，又是后一層次理論（假說）的重要臺階。因此，只要物理學(xué)發(fā)展著，假說便是永遠(yuǎn)不可缺少的一座橋梁。
2、假說對物理現(xiàn)察和實驗具有先導(dǎo)作用。
假說在科學(xué)研究中具有一定的猜測性。但不是盲目的無目的的猜測，而是科學(xué)的預(yù)測，有計劃的研究。有了假說便有了有計劃有目的實驗和觀察。因此假說對物理觀察和實驗具有先導(dǎo)作用。例如在天體物理研究中，1845年，法國天文學(xué)家勒維烈和英國天文學(xué)家亞當(dāng)斯根據(jù)萬有引力定律計算的天王星軌道的偏離值，預(yù)言有一顆新的行星存在。1846年9月23日，由柏林天文學(xué)家加勒在勒維烈預(yù)言的位置偏離1°的地方果然找到了這顆新行星，并命名為海王星。又如1919年英國兩個科學(xué)觀測隊按愛因斯坦關(guān)于光線通過太陽表面發(fā)生偏轉(zhuǎn)的理論計算值所作出的觀察，都是有計劃的實驗活動。
三、假說在中學(xué)物理中的教學(xué)策略
1、充分利用教材上的假說挖掘假說的方法論思想。
中學(xué)物理（尤其在物理下冊內(nèi)容）中，有很多內(nèi)容與假說方法有關(guān)或使用了假說的方法。物理作為一門體現(xiàn)極強(qiáng)思維能力的實驗科學(xué)，假說的方法是離不開的。特別是近代物理學(xué)的研究表現(xiàn)尤為突出。例如，狄拉克的迷人的磁單極于假說、安培分子環(huán)流假說、光的粒子說、光的波動說、普朗克光子說、愛因斯坦的光量子假說、湯姆生模型、盧瑟福原子模型、玻爾模型等等均為歷極有影響力的假說，其中蘊(yùn)含著極豐富的創(chuàng)造力，有科學(xué)家們的科學(xué)思想方法。
（1）假說在解決矛盾、解釋事實中的方法論思想。
科學(xué)發(fā)展是有其自身的規(guī)律的，一個偉大的發(fā)現(xiàn)不僅與科學(xué)家自身的努力有關(guān)，更與當(dāng)時科學(xué)群體、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、科學(xué)技術(shù)的綜合水平有關(guān)。一個假說的發(fā)展不可能與科學(xué)研究的歷史相隔離，可以說每一個假說的發(fā)展都是從科學(xué)研究的矛盾與困難開始的。在研究解決這些矛盾的過程中運(yùn)用分析、綜合、抽象、概括、科學(xué)推理、類比、臻美、等效等思維方法，合理地提出假說。如原子物理一章中介紹原子理論發(fā)展時必須如數(shù)家珍般地列出每種模型的特點、可解釋的物理事實及其存在的矛盾，尤其是研究存在的矛盾，是提出新的假說的開始。我在原子模型的教學(xué)中向?qū)W生提出這樣一些問題并與學(xué)生一起展開程序式的討論。
師：湯姆生為什么要提出“棗糕”模型？
生：為了解釋電子的發(fā)現(xiàn)。
師：湯姆生模型能解釋a散射實驗的結(jié)果嗎？
生：不能。
師：為了解釋粒子散射實驗，我們能否設(shè)想一個原子模型呢？依據(jù)是什么？
生：a粒子散射實驗的結(jié)果。
師：從a粒子散射實驗中“絕大多數(shù)”、“少數(shù)”、“極少數(shù)”、“有的甚至”，可猜測出原子模型的空間尺度對比嗎？如何估算出原子核式結(jié)構(gòu)模型中原子和原于核的大小的數(shù)量級之比？（這是一種由“果”推“因”的思維模式。）
師生互相討論：絕大多數(shù)a粒子穿過金箔后仍沿原來方向前進(jìn)，說明原子內(nèi)部絕大多數(shù)是“空”的；極少數(shù)a粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，說明粒子碰到了帶正電的，且質(zhì)量較大的東西，而且這東西很小。
師：由此猜測的模型是怎么樣的呢？
生：中心是一個質(zhì)量較大的核，其周圍是電子。
師：帶負(fù)電的電子如何才能與帶正電的核保持一定的距離？
生：只有繞核旋轉(zhuǎn)。
師：盧瑟福的模型可解釋a散射實驗，但它又遇到了哪些矛盾？
師生互相討論：
（1）原子發(fā)光的頻率。根據(jù)盧瑟福的模型原子光譜應(yīng)該是連續(xù)的，但事實上是明線光譜。
（2）原子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題。按盧瑟福的模型，由于電子加速運(yùn)動而不斷地發(fā)射光，那么由于系統(tǒng)能量不斷減小，電子的軌道半徑不斷減小，則后電子將落到原子核上。
師：事實上原子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定嗎？
生：穩(wěn)定。
師：那么是事實出了問題還是盧瑟福模型出了問題？如果您是玻爾，您如何解決這個問題？
生：盧瑟福的模型必須修改。
師生互相討論：盧瑟福模型有哪些合理之處必須保留？哪些必須修改？
接著給出書上的玻爾模型。（玻爾的三條假說）
師：玻爾理論有哪些成功之處？有什么缺陷嗎？需要修改嗎？
師生互相討論：（略）
從以上教學(xué)可看出假說是否成功，要用實驗來驗證，它的發(fā)展模式可用圖2表示：
（2）利用假說預(yù)見結(jié)果，創(chuàng)建新的理論的方法論思想。
科學(xué)的假說往往可以預(yù)言某些科學(xué)實驗的結(jié)果。例如麥克斯韋的“以太”假說建立了電磁場理論，從而預(yù)言了電磁波的存在，并計算出了電磁波傳播速率。法拉第從奧斯特實驗的“電生碰”事實利用逆向思維的推測有了一種假說：“磁必可以生電”。從而驅(qū)使法拉第持之以恒地研究十年，終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。在此內(nèi)容教學(xué)中我與學(xué)生討論的主要問題如下：
①奧斯特實驗的本質(zhì)是什么？
②從“電生磁”想到“磁生電”是一種什么樣的思維方法？
③設(shè)想如果法拉第的思想中對“磁生電”的必然性不是十分有把握，那么他會堅持十年研究嗎？
④法拉第的研究方法體現(xiàn)了什么樣的哲學(xué)思想？
2、構(gòu)建假說的基本方法
（1）類比方法
通過對兩個不同物理事物進(jìn)行比較，找出它們的相似點或相同點，然后以此為根據(jù)，把其中某一物理事物的相關(guān)知識遷移到另一物理事物中去，從而對另一物理事物的規(guī)律作出一假定性的說明。例如歐姆受到傅立葉的熱流規(guī)律的啟發(fā)，通過熱現(xiàn)象的類比中提出假說：“導(dǎo)線中的兩點之間電流的大小也可能正比于這兩點之間的某種“驅(qū)動力”。從而導(dǎo)致歐姆進(jìn)行潛心研究后，果然發(fā)現(xiàn)了此規(guī)律，即后來的“歐姆定律”。再如盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型是受到“太陽系模型”的啟發(fā)，再根據(jù)a散射實驗結(jié)果而提出的假說。牛頓的“微粒說”是把光類比成“彈性球”而形成的假說。狄拉克把“磁荷”與“電荷”比較后提出了“磁單極子假說”。
（2）臻美方法
通過對美的追求，探索物理事物的本質(zhì)和規(guī)律，從而提出假說的方法。在物理學(xué)的研究中，對科學(xué)美的追求是物理學(xué)家的永恒的目標(biāo)，而且一種理論的完善過程本身就是臻美的過程。例如愛因斯坦的光子說，是在牛頓與惠更斯的學(xué)說的基礎(chǔ)上，吸收了前面兩種假說的合理思想，構(gòu)建出符合物理事實的光與粒子完美的對立統(tǒng)一體即“光子”。理解光子假說，本人與學(xué)生一起討論了如下問題：
①牛頓的粒子說能解釋哪些光學(xué)現(xiàn)象？在哪些現(xiàn)象上遇到了困難？討論其成功與缺陷之處。
②惠更斯的波動說能解釋哪些光學(xué)現(xiàn)象？在哪些現(xiàn)象上遇到了困難？討論其成功與缺陷之處。
③如果提出一種新的關(guān)于光的模型，這種模型必須解釋所有的光學(xué)現(xiàn)象，那么這一模型可能是怎么樣的？請設(shè)想一下。
④“波”與“粒子”是二種不同的對立模型，它們在“光子”模型中如何統(tǒng)一？
⑤“波粒二象性”假說中，“粒子性”和“波動性”有什么區(qū)別和聯(lián)系？
⑥“波值二象性”與光的電磁說有什么聯(lián)系？
⑦“波粒二象性”體現(xiàn)了一種什么樣的哲學(xué)思想？
（3）逆向思維法
1924年，法國青年物理學(xué)家德波羅意思考：光量子假說能把過去認(rèn)為本質(zhì)上是波的光加以粒子化，那么本質(zhì)上是粒子的實物粒子也可以看成波，也具有波動性。于是，他提出一個驚人的設(shè)想：石頭并不是沿直線運(yùn)動的，而會產(chǎn)生一種波，并倚在自己所產(chǎn)生的波上前進(jìn)。實物粒子量子化的假說，被認(rèn)為是物理學(xué)發(fā)展富有創(chuàng)新精神，富有挑戰(zhàn)性的科學(xué)假說。
（4）理想化方法
理想化方法是物理學(xué)中常見的處理方法，它是對實際問題的科學(xué)抽象，其特點是抓住研究對象或研究過程的本質(zhì)，而忽略它們的次要因素，使物理過程或?qū)ο蟮奈锢韴D象更清晰，使它們更容易為我們所研究?？茖W(xué)假說的形成離不開理想化方法。例如，伽利略的斜面實驗中，采取了理想化的抽象思維和合理的外推方法，得出了一個近似于牛頓第一定律的結(jié)論：“一切物體如果不受外力作用，那么物體將保持在水平面上作勻速直線運(yùn)動或靜止?fàn)顟B(tài)?！睈垡蛩固共扇±硐牖摹半娞輰嶒灐?，導(dǎo)致了廣義相對論中“等效原理”假說的發(fā)現(xiàn)。“等效原理”是廣義相對論中兩個基本原理（假說）之一。
3、創(chuàng)建“新假說”，解決新問題。
中學(xué)物理中要使教師與學(xué)生一起發(fā)現(xiàn)新的假說幾乎是不可能的，但是形成假說的科學(xué)方法可為我們教學(xué)中采用。建立假說的方法論是想也可以為我們建立一些必要的新模型，從而以快捷的方法解決這些問題。
例題1：如圖3，小球的質(zhì)量為m，帶電量為q，整個區(qū)域加一個場強(qiáng)為E的水平方向的勻強(qiáng)電場，小球可在繩子與豎直方向成對45角的F點處平衡。則：
（1）電場力qE＝？
（2）如果小球在C點釋放，則小球到達(dá)A點的速度是多少？繩子上的拉力TA＝？
（3）上述過程中──小球的大速度在哪點？大速度為多大？此時繩子上的拉力為多大？
（4）小球在豎直面上作圓周運(yùn)動時，大速度與小速度分別在哪點？大速度與小速度分別為多大？繩子上大與小拉力在哪里？分別為多大？
（5）要使小球在豎直面上作圓周運(yùn)動，必須在C點加多大的初速度？
這個問題如果用一般方法來解難度會較大，但是如果我們先建立一個科學(xué)“假說”再來解決這個問題，便更簡單了。因為重力mg與電場力qE都是大小、方向始終不變的恒定的保守力，故可以把mg與qE合成為一個合力，方向與豎直成。我們把帶電小球看成是處于一個合力場中的物體，于是F點是它在運(yùn)動過程中的等效“低點”。有了這個“假說”以后，這個問題相當(dāng)于只有重力作用下的豎直面上的四周運(yùn)動問題了。只是把解題過程中的g替換成。限于篇幅，解題過程不再展開。更有價值的是，有了這個“假說”，可以幫助我們輕松地解決一類問題，真正做到觸類旁通。
機(jī)械能守恒定律是能量守恒定律在力學(xué)中的特定條件下的體現(xiàn)，是以只有重力和彈力的作用下的物體系為研究對象的。但是如果用類比的方式也可以拓寬到有重力、彈力、浮力、電場力都做功的較復(fù)雜的情況中去，問題是要建立一個適合這些問題的假說。根據(jù)這些力做功的特點，可引入與它們相對應(yīng)的“浮力勢能”、“電勢能”。在此情形下，能量守恒定律的表達(dá)形式為：
只有重力、彈力、電場力和浮力做功，那么物體系的動能與勢能的總和保持守恒。當(dāng)然，這里的勢能總和＝重力勢能＋彈性勢能＋浮力勢能＋電勢能。在沒有經(jīng)過檢驗之前，這個結(jié)論只能算是一個假說。教學(xué)中，我們可以利用動能定理和這些保守力做功的特點加以證明，使其上升為理論而為我們所用。下面是本人的課堂教學(xué)的一段實錄。
例題2：如圖4所示，一個質(zhì)量為m，電量為q的帶電粒子，以速度V1進(jìn)入一充滿電場的蓖麻油中的A點，蓖麻油的密度為P，其中的電場強(qiáng)度為E，粒子到達(dá)B點時的速度為V2（阻力不計）則：
師：電荷的機(jī)械能守恒嗎？為什么？
生：不守恒。因為有除重力以外的力做功。
師：哪些力做功呢？
生：浮力、電場力。
師：浮力和電場力做功的結(jié)果使粒子的機(jī)械能如何變化呢？
生：浮力做正功，使機(jī)械能增加；電場力做負(fù)功使機(jī)械能減小。
師：從能量轉(zhuǎn)化的角度分析，改變的機(jī)械能是哪兒來的？
引導(dǎo)（緩慢地）：電場力做負(fù)功，電勢能增加，機(jī)械能轉(zhuǎn)化成電勢能；浮力做功是什么能量轉(zhuǎn)化成機(jī)械能呢？（學(xué)生開始討論）
師：（繼續(xù)引導(dǎo)）可否引入一個與浮力對應(yīng)的勢能，叫“浮力勢能”呢？
生：可以。
師：為什么？是否任何力都可以引入一個對應(yīng)的勢能呢？
生：只有做功與路往無關(guān)的力（保守力）才能引入相應(yīng)的勢能。
生：浮力做功，浮力勢能減小，機(jī)械能增加。是浮力勢能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。師：這個問題中什么樣的一個能量是保持守恒的？
生：“浮力勢能＋電勢能＋重力勢能＋動能”的總和保持守恒。
師：能否針對這種情況總結(jié)一個類似機(jī)械能守恒定律的一個新定律。哪位同學(xué)來總結(jié)，此定律就以這位同學(xué)的名字來命名。（此時課堂氣氛十分活潑，同學(xué)們都躍躍欲試。）
接著同學(xué)們便踴躍地討論，很自然地總結(jié)出了相應(yīng)的“新定律”。
師：后列出解決該問題的公式。
生：（略）
在物理教學(xué)中滲透科學(xué)假說的思想方法是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的重要途徑。創(chuàng)新包括兩類；一是科學(xué)家和其它創(chuàng)造發(fā)明家終產(chǎn)生了對人類來說是新的和有社會價值的成品的活動，這類叫真創(chuàng)新，另一類是學(xué)生在學(xué)習(xí)中發(fā)生的思維過程與科學(xué)家的發(fā)明創(chuàng)造過程本質(zhì)上是相同的，對學(xué)生個人來說是新的，而對人類來說是已知的，這類叫類創(chuàng)新?？茖W(xué)假說作為重要的研究方法，有利于培養(yǎng)學(xué)生類創(chuàng)新思維能力。因此，在平時教學(xué)中需要我們教師細(xì)心琢磨、不斷“創(chuàng)新”。這里創(chuàng)新的含義有兩層，首先是科學(xué)史中或課本上的科學(xué)假說的創(chuàng)造性使用。其次是作為一個物理教師要大膽“創(chuàng)造”新的科學(xué)假說，使課堂教學(xué)的思維更活躍，思維力度重大、效率更高。