初中物理教學(xué)中常用科學(xué)方法分析.doc

初中物理教學(xué)中常用科學(xué)方法分析研究物理的科學(xué)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(zhuǎn)換法、控制變量法、模型法、科學(xué)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(guān)時，我們同時用到了觀察法（觀察電流表的示數(shù)）、轉(zhuǎn)換法（把電阻的大小轉(zhuǎn)換成電流的大小、通過研究電流的大小來得到電阻的大?。w納法（將分別得出的電阻與材料、長度、橫截面積、溫度有關(guān)的信息歸納在一起）、和控制變量法（在研究電阻與長度有關(guān)時控制了材料、橫截面積）等方法。可見，物理的科學(xué)方法題無法細(xì)致的分類。只能根據(jù)題意看題中強調(diào)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(jìn)行一下分析。一、控制變量法物理學(xué)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。可以說任何物理實驗，都要按照實驗?zāi)康?、原理和方法控制某些條件來研究。如：導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓以及導(dǎo)體的電阻都有關(guān)系，中學(xué)物理實驗難以同時研究電流與導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體的電阻的關(guān)系，而是在分別控制導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓不變的情況下，研究導(dǎo)體中的電流跟這段導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體的電阻的關(guān)系，分別得出實驗結(jié)論。通過學(xué)生實驗，讓學(xué)生在動腦與動手，理論與實踐的結(jié)合上找到這“兩個關(guān)系”，最終得出歐姆定律IU/R。為了研究導(dǎo)體的電阻大小與哪些因素有關(guān)， 控制導(dǎo)體的長度和材料不變，研究導(dǎo)體電阻與橫截面積的關(guān)系。為了研究滑動摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān)，保證壓力相同時，研究滑動摩擦力與接觸面粗糙程度的關(guān)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(zhuǎn)重結(jié)論、輕過程的傾向，有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，使學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)。中學(xué)物理課本中，蒸發(fā)的快慢與哪些因素的有關(guān)；滑動摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)；液體壓強與哪些因素有關(guān)；研究浮力大小與哪些因素有關(guān)；壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)；滑輪組的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)；動能、重力勢能大小與哪些因素有關(guān)；導(dǎo)體的電阻與哪些因素有關(guān)；研究電阻一定、電流與電壓的關(guān)系；研究電壓一定、電流和電阻的關(guān)系；研究電流做功的多少跟哪些因素有關(guān)系；電流的熱效應(yīng)與哪些因素有關(guān)；研究電磁鐵的磁性強弱跟哪些因素有關(guān)系等均應(yīng)用了這種科學(xué)方法。二、轉(zhuǎn)換法一些比較抽象的看不見、摸不著的物質(zhì)的微觀現(xiàn)象，要研究它們的運動等規(guī)律，使之轉(zhuǎn)化為學(xué)生熟知的看得見、摸得著的宏觀現(xiàn)象來認(rèn)識它們。這種方法在科學(xué)上叫做“轉(zhuǎn)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(fēng)）所產(chǎn)生的作用來認(rèn)識它；分子看不見、摸不到，不好研究，可以通過研究墨水的擴(kuò)散現(xiàn)象去認(rèn)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(yīng)來認(rèn)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(rèn)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(zhuǎn)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(xué)物理課本中，測不規(guī)則小石塊的體積我們轉(zhuǎn)換成測排開水的體積；我們測曲線的長短時轉(zhuǎn)換成細(xì)棉線的長度；在測量滑動摩擦力時轉(zhuǎn)換成測拉力的大小；大氣壓強的測量（無法直接測出大氣壓的值，轉(zhuǎn)換成求被大氣壓壓起的水銀柱的壓強）測硬幣的直徑時轉(zhuǎn)換成測刻度尺的長度；測液體壓強（我們將液體的壓強轉(zhuǎn)換成我們能看到的液柱高度差的變化）；通過電流的效應(yīng)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(yīng)來證明磁場的存在（我們無法直接看到磁場）；研究物體內(nèi)能與溫度的關(guān)系（我們無法直接感知內(nèi)能的變化，只能轉(zhuǎn)換成測出溫度的改變來說明內(nèi)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(zhuǎn)換成液柱上升的高度；在我們研究電功與什么因素有關(guān)的時候，我們將電功的多少轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換法測得的；在我們回答動能與什么因素有關(guān)時，我們回答說小球在平面上滑動的越遠(yuǎn)則動能越大，就是將動能的大小轉(zhuǎn)換成了小球運動的遠(yuǎn)近。以上列舉的這些問題均應(yīng)用了這種科學(xué)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(jìn)行放大再進(jìn)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?qū)⑵洮F(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(jié)果除以100，這樣使測量的結(jié)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(zhì)量、測量出心跳一下的時間，測量出導(dǎo)線的直徑，均可用積累法來完成。五、類比法在我們學(xué)習(xí)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(jìn)行對照學(xué)習(xí)。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(jìn)行類比，從而得出電壓是形成電流的原因的結(jié)論。學(xué)生在學(xué)習(xí)電學(xué)知識時，在老師的引導(dǎo)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(jī)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(zhuǎn)化為渦輪的動能；類似的，電流通過電燈時，消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。我們學(xué)習(xí)分子動能的時候與物體的動能進(jìn)行類比；學(xué)習(xí)功率時，將功率和速度進(jìn)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(fù)雜的，涉及到眾多的因素，采用模型方法對學(xué)習(xí)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(xué)課本中很多知識都應(yīng)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(xué)習(xí)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(xué)習(xí)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(fēng)，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(zhì)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(nèi)藶榈囊肓艘粭l線，將我們研究的問題簡化。）七、科學(xué)推理法當(dāng)你在對觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行解釋的時候就是在進(jìn)行推理，或說是在做出推論，例如當(dāng)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(jié)合起來。這樣才能得出符合邏輯的答案如：在進(jìn)行牛頓第一定律的實驗時，當(dāng)我們把物體在越光滑的平面運動的就越遠(yuǎn)的知識結(jié)合起來我們就推理出，如果平面絕對光滑物體將永遠(yuǎn)做勻速直線運動。如：在做真空不能傳聲的實驗時，當(dāng)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(guān)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(shù)。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(dǎo)電，銀能導(dǎo)電，鋅能導(dǎo)電則歸納出金屬能導(dǎo)電。在實驗中為了驗證一個物理規(guī)律或定理，反復(fù)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(jié)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(fù)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(jié)論的得出（在實驗中對多種結(jié)論進(jìn)行分析整理并得出最后結(jié)論時），都要用到這一方法。在驗證導(dǎo)體的電阻與什么因素有關(guān)的時候，經(jīng)過多次的實驗我們得出了導(dǎo)體的電阻與長度，材料，橫截面積，溫度有關(guān)，也是將實驗的結(jié)論整理到一起后歸納總結(jié)得出的。在所有的科學(xué)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(dāng)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(jìn)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(jìn)行比較，我們主要從中尋找它們的不同點和相同點，從而進(jìn)一步揭示事物的本質(zhì)屬性。如，比較蒸發(fā)和沸騰的異同點；如，比較汽油機(jī)和柴油機(jī)的異同點；如，電動機(jī)和熱機(jī)；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(xué)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(dǎo)體和絕緣體。十二、觀察法物理是一門以觀察、實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科。人們的許多物理知識是通過觀察和實驗認(rèn)真地總結(jié)和思索得來的。著名的馬德堡半球?qū)嶒灒?