初中物理教學(xué)中常用15種科學(xué)方法分析

1、研究物理的科學(xué)方法有許多，經(jīng)常用到的有觀察法、實(shí)驗(yàn)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(shí)或物理規(guī)律，往往要同時(shí)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(shí)，我們同時(shí)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?。?、歸納法（將分別得出的電阻與材料、長(zhǎng)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(zhǎng)度有關(guān)時(shí)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(qiáng)調(diào)的是哪一過程，來分析解答。下面我們將一些重要的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行一下分析

2、。 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(duì)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(shí)驗(yàn)，都要按照實(shí)驗(yàn)?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(shí)驗(yàn)難以同時(shí)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(shí)驗(yàn)結(jié)論。通過學(xué)生實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在動(dòng)腦與動(dòng)手，理論與實(shí)踐的結(jié)合上找

3、到這“兩個(gè)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(zhǎng)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(dòng)摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān)，保證壓力相同時(shí)，研究滑動(dòng)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(shí)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(huì)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(dòng)摩擦力的大小與哪些因素有關(guān)；液體壓強(qiáng)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(dòng)能、重力勢(shì)能大小與哪些因素有關(guān)；導(dǎo)體的電阻

4、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(qiáng)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(yùn)動(dòng)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(shí)它們。這種方法在科學(xué)上叫做“轉(zhuǎn)換法”。如：分子的運(yùn)動(dòng)，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(dòng)（風(fēng)）所產(chǎn)生的作用來認(rèn)識(shí)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(shí)它；電流看不見、摸不到，判斷電路中是否有電流時(shí)，我們可以根

5、據(jù)電流產(chǎn)生的效應(yīng)來認(rèn)識(shí)它；磁場(chǎng)看不見、摸不到，我們可以根據(jù)它產(chǎn)生的作用來認(rèn)識(shí)它。 再如，有一些物理量不容易測(cè)得，我們可以根據(jù)定義式轉(zhuǎn)換成直接測(cè)得的物理量。在由其定義式計(jì)算出其值，如電功率（我們無法直接測(cè)出電功率只能通過PUI利用電流表、電壓表測(cè)出U、I計(jì)算得出P）、電阻、密度等。 中學(xué)物理課本中，測(cè)不規(guī)則小石塊的體積我們轉(zhuǎn)換成測(cè)排開水的體積；我們測(cè)曲線的長(zhǎng)短時(shí)轉(zhuǎn)換成細(xì)棉線的長(zhǎng)度；在測(cè)量滑動(dòng)摩擦力時(shí)轉(zhuǎn)換成測(cè)拉力的大?。淮髿鈮簭?qiáng)的測(cè)量（無法直接測(cè)出大氣壓的值，轉(zhuǎn)換成求被大氣壓壓起的水銀柱的壓強(qiáng)）測(cè)硬幣的直徑時(shí)轉(zhuǎn)換成測(cè)刻度尺的長(zhǎng)度；測(cè)液體壓強(qiáng)（我們將液體的壓強(qiáng)轉(zhuǎn)換成我們能看到的液柱高度差的變化）；通

6、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(chǎng)的效應(yīng)來證明磁場(chǎng)的存在（我們無法直接看到磁場(chǎng)）；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(cè)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(shí)，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(shí)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(qiáng)（大氣壓強(qiáng)）等物理量都是利用轉(zhuǎn)換法測(cè)得的；在我們回答動(dòng)能與什么因素有關(guān)時(shí)，我們回答說小球在平面上滑動(dòng)的越遠(yuǎn)則動(dòng)能越大，就是將動(dòng)能的大小轉(zhuǎn)換成了小球運(yùn)動(dòng)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。 壓力的作用效果和什

7、么因素有關(guān)酶的活性酸堿是否反應(yīng)例題分子運(yùn)動(dòng)看不見、摸不著，不好研究，但科學(xué)家可以通過研究墨水的擴(kuò)散現(xiàn)象去認(rèn)識(shí)它，這種方法在科學(xué)上叫做“轉(zhuǎn)換法”。下面是小明同學(xué)在學(xué)習(xí)中遇到的四個(gè)研究實(shí)例，其中采取的方法與剛才研究分子運(yùn)動(dòng)的方法相同的是（） A利用磁感應(yīng)線去研究磁場(chǎng)問題 B電流看不見、摸不著，判斷電路中是否有電流時(shí)，我們可通過電路中的燈泡是否發(fā)光去確定 C研究電流與電壓、電阻關(guān)系時(shí)，先使電阻不變?nèi)パ芯侩娏髋c電壓的關(guān)系：然后再讓電壓不變?nèi)パ芯侩娏髋c電阻的關(guān)系 D研究電流時(shí)，將它比做水流 解析：選B 三、放大法 在有些實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)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

8、究。 比如音叉的振動(dòng)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(duì)玻璃瓶的作用效果時(shí)我們將玻璃瓶密閉，裝水，插上一個(gè)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(cè)量微小量的時(shí)候，我們常常將微小的量積累成一個(gè)比較大的量、比如在測(cè)量一張紙的厚度的時(shí)候，我們先測(cè)量100張紙的厚度在將結(jié)果除以100，這樣使測(cè)量的結(jié)果更接近真實(shí)的值就是采取的積累法。 要測(cè)量出一張郵票的質(zhì)量、測(cè)量出心跳一下的時(shí)間，測(cè)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(shí)，由于不易理解我們就拿出一個(gè)大家能看見的與之很相似的量來進(jìn)行

9、對(duì)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(shí)時(shí)，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(dòng)，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(dòng)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(shí)，消耗水能轉(zhuǎn)化為渦輪的動(dòng)能；類似的，電流通過電燈時(shí)，消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 我們學(xué)習(xí)分子動(dòng)能的時(shí)候與物體的動(dòng)能進(jìn)行類比；學(xué)習(xí)功率時(shí)，將功率和速度進(jìn)行類比。 例題某同學(xué)在學(xué)習(xí)電學(xué)知識(shí)時(shí)，在老師的引導(dǎo)下，聯(lián)想力學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，進(jìn)行比較并找出了一些相類似的規(guī)律，其中

10、不準(zhǔn)確的是( ) A水壓使水管中形成水流；類似地，電壓使電路中形成電流 B抽水機(jī)是提供水壓的裝置；類似地，電源是提供電壓的裝置 C抽水機(jī)工作時(shí)消耗水能；類似地，電燈發(fā)光時(shí)消耗電能 D水流通過渦輪時(shí)消耗水能轉(zhuǎn)化為渦輪的動(dòng)能。類似地，電流通過電燈時(shí)，消耗電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能 解析：選C。通過類比，用大家熟悉的水流、水壓的直觀認(rèn)識(shí)，使得看不見、摸不著的抽象的電流、電壓等知識(shí)躍然紙面，栩栩如生。 六、理想化物理模型 實(shí)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(duì)學(xué)習(xí)和研究起到了簡(jiǎn)化和純化的作用。但簡(jiǎn)化后的模型一定要表現(xiàn)出原型所反映出的特點(diǎn)、知識(shí)。模型法有較大的靈活性。每種模型有限定的

11、運(yùn)用條件和運(yùn)用的范圍。 中學(xué)課本中很多知識(shí)都應(yīng)用了這個(gè)方法，比如有： 液柱、（比如在求液體對(duì)豎直的容器底的壓強(qiáng)的時(shí)候，我們就選了一個(gè)液柱作為研究的對(duì)象簡(jiǎn)化，簡(jiǎn)化后的模型依然保留原來的特點(diǎn)和知識(shí)）；光線、（在我們學(xué)習(xí)光線的時(shí)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(shí)線來表示就是將問題簡(jiǎn)化，利用了理想化模型）；液片、（在我們研究連通器的特點(diǎn)，求大氣壓時(shí)我們都在某一位置取了一個(gè)液面，研究該液面所受到的壓強(qiáng)和壓力，也是將問題簡(jiǎn)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?yàn)榭諝飧魈幉痪鶆蛐纬闪孙L(fēng)，而在光是沿直線傳播一節(jié)中

12、我們將問題簡(jiǎn)化，只取一個(gè)簡(jiǎn)單的模型，一條光線在均勻的介質(zhì)中傳播）。 勻速直線運(yùn)動(dòng)；（生活中很少有一個(gè)物體真正的做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在我們研究問題的時(shí)候勻速直線運(yùn)動(dòng)只是一個(gè)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?chǎng)我們?nèi)藶榈囊肓艘粭l線，將我們研究的問題簡(jiǎn)化。） 例題在我們學(xué)習(xí)物理知識(shí)的過程中，運(yùn)用物理模型進(jìn)行研究的是（） A建立速度概念B研究光的直線傳播C用磁感應(yīng)線描述磁場(chǎng)D分析物體的質(zhì)量 解析：B、C 七、科學(xué)推理法 當(dāng)你在對(duì)觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行解釋的時(shí)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(shí)，你可能會(huì)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

13、叫聲）與以往的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，即有陌生人來時(shí)狗會(huì)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(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)我們把物體在越光滑的平面運(yùn)動(dòng)的就越遠(yuǎn)的知識(shí)結(jié)合起來我們就推理出，如果平面絕對(duì)光滑物體將永遠(yuǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 如：在做真空不能傳聲的實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)空氣越少，傳出的聲音就越小時(shí)，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(shí)，一個(gè)力與兩個(gè)力使彈簧發(fā)生的形變是等效的，那么這一個(gè)力就替代了兩個(gè)力所以叫等效替代法，在研究串、并聯(lián)電路的總電阻時(shí)，也用到了這樣的方法。在平面鏡成像的實(shí)驗(yàn)中我們利用兩個(gè)完全相同的蠟燭，驗(yàn)證物與像的大小相同，因?yàn)槲覀儫o法真正的測(cè)出物與像的大小

14、關(guān)系，所以我們利用了一個(gè)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(gè)樣本必須足夠大而且具有代表性。在我們買葡萄的時(shí)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(shí)驗(yàn)中為了驗(yàn)證一個(gè)物理規(guī)律或定理，反復(fù)的通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)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(yàn)證F浮G排，我們分別利用石塊和木塊做了兩次實(shí)驗(yàn)，歸納、整理均得出F浮G排，于是我們驗(yàn)證了阿基米德原理的正確性，使用的正

15、是這種方法。 在驗(yàn)證杠桿的平衡條件中，我們反復(fù)做了三次實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證F1×L1F2×L2也是利用這種方法。 一切發(fā)聲體都在振動(dòng)結(jié)論的得出（在實(shí)驗(yàn)中對(duì)多種結(jié)論進(jìn)行分析整理并得出最后結(jié)論時(shí)），都要用到這一方法。 在驗(yàn)證導(dǎo)體的電阻與什么因素有關(guān)的時(shí)候，經(jīng)過多次的實(shí)驗(yàn)我們得出了導(dǎo)體的電阻與長(zhǎng)度，材料，橫截面積，溫度有關(guān)，也是將實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)和原理的得出中，我們幾乎都用到了這種方法。 十、比較法（對(duì)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(duì)不同或有聯(lián)系的兩個(gè)對(duì)象進(jìn)行比較，我們主要從中尋找它們的不同點(diǎn)和相同點(diǎn)，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(diǎn)；如，比較汽油機(jī)和柴油機(jī)的異同點(diǎn) ；如，電動(dòng)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(duì)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(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。人們的許多物理知識(shí)是通過觀察和實(shí)驗(yàn)認(rèn)真地總結(jié)和思索得來