初中物理教學中常用科學方法分析.doc

初中物理教學中常用科學方法分析研究物理的科學方法有許多，經(jīng)常用到的有觀察法、實驗法、比較法、類比法、等效法、轉換法、控制變量法、模型法、科學推理法等。研究某些物理知識或物理規(guī)律，往往要同時用到幾種研究方法。如在研究電阻的大小與哪些因素有關時，我們同時用到了觀察法（觀察電流表的示數(shù)）、轉換法（把電阻的大小轉換成電流的大小、通過研究電流的大小來得到電阻的大?。?、歸納法（將分別得出的電阻與材料、長度、橫截面積、溫度有關的信息歸納在一起）、和控制變量法（在研究電阻與長度有關時控制了材料、橫截面積）等方法?？梢姡锢淼目茖W方法題無法細致的分類。只能根據(jù)題意看題中強調的是哪一過程，來分析解答。下面我們將一些重要的實驗方法進行一下分析。一、控制變量法物理學研究中常用的一種研究方法控制變量法。所謂控制變量法，就是在研究和解決問題的過程中，對影響事物變化規(guī)律的因素或條件加以人為控制，使其中的一些條件按照特定的要求發(fā)生變化或不發(fā)生變化，最終解決所研究的問題?？梢哉f任何物理實驗，都要按照實驗目的、原理和方法控制某些條件來研究。如：導體中的電流與導體兩端的電壓以及導體的電阻都有關系，中學物理實驗難以同時研究電流與導體兩端的電壓和導體的電阻的關系，而是在分別控制導體的電阻與導體兩端的電壓不變的情況下，研究導體中的電流跟這段導體兩端的電壓和導體的電阻的關系，分別得出實驗結論。通過學生實驗，讓學生在動腦與動手，理論與實踐的結合上找到這“兩個關系”，最終得出歐姆定律IU/R。為了研究導體的電阻大小與哪些因素有關， 控制導體的長度和材料不變，研究導體電阻與橫截面積的關系。為了研究滑動摩擦力的大小跟哪些因素有關，保證壓力相同時，研究滑動摩擦力與接觸面粗糙程度的關系。利用控制變量法研究物理問題，注重了知識的形成過程，有利于扭轉重結論、輕過程的傾向，有助于培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，使學生學會學習。中學物理課本中，蒸發(fā)的快慢與哪些因素的有關；滑動摩擦力的大小與哪些因素有關；液體壓強與哪些因素有關；研究浮力大小與哪些因素有關；壓力的作用效果與哪些因素有關；滑輪組的機械效率與哪些因素有關；動能、重力勢能大小與哪些因素有關；導體的電阻與哪些因素有關；研究電阻一定、電流與電壓的關系；研究電壓一定、電流和電阻的關系；研究電流做功的多少跟哪些因素有關系；電流的熱效應與哪些因素有關；研究電磁鐵的磁性強弱跟哪些因素有關系等均應用了這種科學方法。二、轉換法一些比較抽象的看不見、摸不著的物質的微觀現(xiàn)象，要研究它們的運動等規(guī)律，使之轉化為學生熟知的看得見、摸得著的宏觀現(xiàn)象來認識它們。這種方法在科學上叫做“轉換法”。 如：分子的運動，電流的存在等，如：空氣看不見、摸不到，我們可以根據(jù)空氣流動（風）所產(chǎn)生的作用來認識它；分子看不見、摸不到，不好研究，可以通過研究墨水的擴散現(xiàn)象去認識它；電流看不見、摸不到，判斷電路中是否有電流時，我們可以根據(jù)電流產(chǎn)生的效應來認識它；磁場看不見、摸不到，我們可以根據(jù)它產(chǎn)生的作用來認識它。再如，有一些物理量不容易測得，我們可以根據(jù)定義式轉換成直接測得的物理量。在由其定義式計算出其值，如電功率（我們無法直接測出電功率只能通過PUI利用電流表、電壓表測出U、I計算得出P）、電阻、密度等。 中學物理課本中，測不規(guī)則小石塊的體積我們轉換成測排開水的體積；我們測曲線的長短時轉換成細棉線的長度；在測量滑動摩擦力時轉換成測拉力的大?。淮髿鈮簭姷臏y量（無法直接測出大氣壓的值，轉換成求被大氣壓壓起的水銀柱的壓強）測硬幣的直徑時轉換成測刻度尺的長度；測液體壓強（我們將液體的壓強轉換成我們能看到的液柱高度差的變化）；通過電流的效應來判斷電流的存在（我們無法直接看到電流）；通過磁場的效應來證明磁場的存在（我們無法直接看到磁場）；研究物體內能與溫度的關系（我們無法直接感知內能的變化，只能轉換成測出溫度的改變來說明內能的變化）；在研究電熱與電流、電阻的因素時，我們將電熱的多少轉換成液柱上升的高度；在我們研究電功與什么因素有關的時候，我們將電功的多少轉換成砝碼上升的高度；密度、功率、電功率、電阻、壓強（大氣壓強）等物理量都是利用轉換法測得的；在我們回答動能與什么因素有關時，我們回答說小球在平面上滑動的越遠則動能越大，就是將動能的大小轉換成了小球運動的遠近。以上列舉的這些問題均應用了這種科學方法。三、放大法在有些實驗中，實驗的現(xiàn)象我們是能看到的，但是不容易觀察。我們就將產(chǎn)生的效果進行放大再進行研究。 比如音叉的振動很不容易觀察，所以我們利用小泡沫球將其現(xiàn)象放大。觀察壓力對玻璃瓶的作用效果時我們將玻璃瓶密閉，裝水，插上一個小玻璃管，將玻璃瓶的形變引起的液面變化放大成小玻璃管液面的變化。四、積累法在測量微小量的時候，我們常常將微小的量積累成一個比較大的量、比如在測量一張紙的厚度的時候，我們先測量100張紙的厚度在將結果除以100，這樣使測量的結果更接近真實的值就是采取的積累法。要測量出一張郵票的質量、測量出心跳一下的時間，測量出導線的直徑，均可用積累法來完成。五、類比法在我們學習一些十分抽象的，看不見、摸不著的物理量時，由于不易理解我們就拿出一個大家能看見的與之很相似的量來進行對照學習。如電流的形成、電壓的作用通過以熟悉的水流的形成，水壓使水管中形成了水流進行類比，從而得出電壓是形成電流的原因的結論。學生在學習電學知識時，在老師的引導下，聯(lián)想到：水壓迫使水沿著一定的方向流動，使水管中形成了水流；類似的，電壓迫使自由電荷做定向移動使電路中形成了電流。抽水機是提供水壓的裝置；類似的，電源是提供電壓的裝置。水流通過渦輪時，消耗水能轉化為渦輪的動能；類似的，電流通過電燈時，消耗的電能轉化為內能。我們學習分子動能的時候與物體的動能進行類比；學習功率時，將功率和速度進行類比。六、理想化物理模型實際現(xiàn)象和過程一般都十分復雜的，涉及到眾多的因素，采用模型方法對學習和研究起到了簡化和純化的作用。但簡化后的模型一定要表現(xiàn)出原型所反映出的特點、知識。模型法有較大的靈活性。每種模型有限定的運用條件和運用的范圍。中學課本中很多知識都應用了這個方法，比如有：液柱、（比如在求液體對豎直的容器底的壓強的時候，我們就選了一個液柱作為研究的對象簡化，簡化后的模型依然保留原來的特點和知識）；光線、（在我們學習光線的時候光線是一束的，而且是看不見的，我們使用一條看的見的實線來表示就是將問題簡化，利用了理想化模型）；液片、（在我們研究連通器的特點，求大氣壓時我們都在某一位置取了一個液面，研究該液面所受到的壓強和壓力，也是將問題簡化，利用理想化模型法）；光沿直線傳播（在我們學習中我們知道真正的空氣是各處都不均勻的，比如越往上空氣越稀薄，在比如因為空氣各處不均勻形成了風，而在光是沿直線傳播一節(jié)中我們將問題簡化，只取一個簡單的模型，一條光線在均勻的介質中傳播）。勻速直線運動；（生活中很少有一個物體真正的做勻速直線運動，在我們研究問題的時候勻速直線運動只是一個模型）磁感線（磁感線是不存在的一條線，但是我們?yōu)榱吮阌谘芯看艌鑫覀內藶榈囊肓艘粭l線，將我們研究的問題簡化。）七、科學推理法當你在對觀察到的現(xiàn)象進行解釋的時候就是在進行推理，或說是在做出推論，例如當你家的狗在叫的時，你可能會推想有人在你家的門外，要做出這一推論，你就需要把現(xiàn)象（狗的叫聲）與以往的知識經(jīng)驗，即有陌生人來時狗會叫結合起來。這樣才能得出符合邏輯的答案如：在進行牛頓第一定律的實驗時，當我們把物體在越光滑的平面運動的就越遠的知識結合起來我們就推理出，如果平面絕對光滑物體將永遠做勻速直線運動。如：在做真空不能傳聲的實驗時，當我們發(fā)現(xiàn)空氣越少，傳出的聲音就越小時，我們就推理出，真空是不能傳聲的。八、等效替代法比如在研究合力時，一個力與兩個力使彈簧發(fā)生的形變是等效的，那么這一個力就替代了兩個力所以叫等效替代法，在研究串、并聯(lián)電路的總電阻時，也用到了這樣的方法。在平面鏡成像的實驗中我們利用兩個完全相同的蠟燭，驗證物與像的大小相同，因為我們無法真正的測出物與像的大小關系，所以我們利用了一個完全相同的另一根蠟燭來等效替代物體的大小。九、歸納法是通過樣本信息來推斷總體信息的技術。要做出正確的歸納，就要從總體中選出的樣本，這個樣本必須足夠大而且具有代表性。在我們買葡萄的時候就用了歸納法，我們往往先嘗一嘗，如果都很甜，就歸納出所有的葡萄都很甜的，就放心的買上一大串。比如銅能導電，銀能導電，鋅能導電則歸納出金屬能導電。在實驗中為了驗證一個物理規(guī)律或定理，反復的通過實驗來驗證他的正確性然后歸納、分析整理得出正確的結論。在阿基米德原理中，為了驗證F浮G排，我們分別利用石塊和木塊做了兩次實驗，歸納、整理均得出F浮G排，于是我們驗證了阿基米德原理的正確性，使用的正是這種方法。在驗證杠桿的平衡條件中，我們反復做了三次實驗來驗證F1L1F2L2也是利用這種方法。一切發(fā)聲體都在振動結論的得出（在實驗中對多種結論進行分析整理并得出最后結論時），都要用到這一方法。在驗證導體的電阻與什么因素有關的時候，經(jīng)過多次的實驗我們得出了導體的電阻與長度，材料，橫截面積，溫度有關，也是將實驗的結論整理到一起后歸納總結得出的。在所有的科學實驗和原理的得出中，我們幾乎都用到了這種方法。十、比較法（對比法）當你想尋找兩件事物的相同和不同之處，就需要用到比較法，可以進行比較的事物和物理量很多，對不同或有聯(lián)系的兩個對象進行比較，我們主要從中尋找它們的不同點和相同點，從而進一步揭示事物的本質屬性。如，比較蒸發(fā)和沸騰的異同點；如，比較汽油機和柴油機的異同點；如，電動機和熱機；如，電壓表和電流表的使用。利用比較法不僅加深了對它們的理解和區(qū)別，使同學們很快地記住它們，還能發(fā)現(xiàn)一些有趣的東西。十一、分類法把固體分為晶體和非晶體兩類、導體和絕緣體。十二、觀察法物理是一門以觀察、實驗為基礎的學科。人們的許多物理知識是通過觀察和實驗認真地總結和思索得來的。著名的馬德堡半球實驗，