初中物理實驗中的科學(xué)方法淺談

1、初中物理實驗中的科學(xué)方法淺談?九年義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)?倡導(dǎo)探究式的學(xué)習(xí) ,注重學(xué)生自己動手、動腦探究科學(xué)規(guī)律 ,體驗科學(xué)研究的方法 ,科學(xué)探究既是一種重要的教學(xué)方式 ,又是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)。因此 ,在初中物理教學(xué)中 ,不僅要教給學(xué)生物理知識 ,更重要的是要引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷一次物理學(xué)知識的“再發(fā)現(xiàn)的過程 ,從而培養(yǎng)學(xué)生獲取新知識的能力 ,收集和處理信息的能力 ,分析和解決問題的能力 ,體驗科學(xué)探究的樂趣 ,學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)探究方法 ,領(lǐng)悟科學(xué)的思想和精神。所以 ,初中物理探究實驗的設(shè)計和實施顯得尤為重要。如何使實驗教學(xué)到達課程標(biāo)準(zhǔn)確定的目標(biāo) ,其中蘊含的大量的科學(xué)方法 ,我們必須給予足夠的重視 ,并

2、且滲透到教學(xué)活動中去 ,適時向?qū)W生介紹、點撥 ,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中去體驗 ,逐步提高學(xué)生科學(xué)探究能力。下面 ,筆者就來談?wù)劤踔形锢韺嶒炛械膸追N科學(xué)方法。一、控制變量法控制變量法是初中物理實驗中常用的探索問題和分析解決問題的科學(xué)方法之一。所謂控制變量法是指為了研究物理量同影響它的多個因素中的一個因素的關(guān)系 ,可將除了這個因素以外的其它因素人為地控制起來 ,使其保持不變 ,再比擬、研究該物理量與該因素之間的關(guān)系 ,得出結(jié)論 ,然后再綜合起來得出規(guī)律的方法。這種方法在整個初中物理實驗中的應(yīng)用比擬普遍。例如在人教版實驗教科書?物理?八年級上冊第一章第一節(jié)關(guān)于探究聲是怎樣傳播的實驗中 ,就開始滲透控制變

3、量的思想。因為固體、液體和氣體都是傳聲的介質(zhì) ,我們逐一研究它們分別可以傳聲時 ,就必須控制其它兩個因素。如果在進行該實驗時就給學(xué)生恰當(dāng)?shù)攸c撥 ,提出：“把兩張課桌緊緊地挨在一起 ,一個同學(xué)輕敲桌面 ,另一個同學(xué)把耳朵貼在另一張桌子上 ,聽到的敲擊聲為什么就能認為是桌子傳來而不是空氣傳來的？引導(dǎo)學(xué)生去分析比擬 ,就能使學(xué)生體驗到控制變量的思想。在接著的探究影響音調(diào)、響度等因素的實驗中 ,把控制變量的思想對學(xué)生給予簡要的介紹 ,就會使學(xué)生逐步領(lǐng)悟到控制變量法的實質(zhì)要領(lǐng) ,為以后的探究實驗作好方法上的準(zhǔn)備。在初中物理中 ,探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素、電流跟電壓電阻的關(guān)系、影響電熱功率大小的因素、影

4、響電磁鐵磁性強弱的因素、影響滑動摩擦力大小的因素、決定壓力作用效果的因素等等實驗 ,運用了控制變量法。二、等效替代法等效替代法是指在研究某一個物理現(xiàn)象和規(guī)律中 ,因?qū)嶒灡旧淼奶厥庀拗苹蛞驅(qū)嶒炂鞑牡认拗?,不可以或很難直接揭示物理本質(zhì) ,而采取與之相似或有共同特征的等效現(xiàn)象來替代的方法。這種方法假設(shè)運用恰當(dāng) ,不僅能順利得出結(jié)論 ,而且容易被學(xué)生接受和理解。例如 ,在探究平面鏡成像規(guī)律的實驗中 ,用玻璃板替代了平面鏡 ,因兩者在成像特征上有共同之處 ,容易使學(xué)生接受 ,而玻璃板又是透明的 ,能通過它觀察到玻璃板后面的蠟燭 ,便于研究像的特點 ,揭示出規(guī)律。我們在教學(xué)中 ,在學(xué)生親歷實驗過程的根底

5、上 ,教師注重引導(dǎo)學(xué)生進行方法的總結(jié) ,在思維方式上受到啟發(fā) ,他們以后遇到有關(guān)的實驗設(shè)計時 ,就會自覺地加以運用。比方在學(xué)習(xí)伏安法測電阻之后 ,要求學(xué)生設(shè)計一個實驗 ,在上述實驗中缺少電壓表或電流表 ,其它器材不變 ,另有一個阻值的定值電阻供選用 ,要求測出未知電阻 ,應(yīng)該怎么辦？學(xué)生就可以用等效替代的思想進行設(shè)計了。三、轉(zhuǎn)換法有的物理量不便于直接測量 ,有的物理現(xiàn)象不便于直接觀察 ,通過轉(zhuǎn)換為容易測量到與之相等或與之相關(guān)聯(lián)的物理現(xiàn)象 ,從而獲得結(jié)論的方法。譬如 ,在研究電熱的功率與電阻關(guān)系的實驗中 ,電流通過阻值不等的兩根電阻絲產(chǎn)生的熱量無法直接觀測和比擬 ,而我們通過轉(zhuǎn)換為讓煤油吸熱 ,

6、觀察煤油溫度變化情況 ,從而推導(dǎo)出那個電阻放熱多。教學(xué)時不妨設(shè)計一問：為什么研究電熱的功率與電阻大小的關(guān)系時 ,還用到似乎與實驗無關(guān)的煤油呢？引發(fā)學(xué)生的思考和討論 ,在小結(jié)出該實驗中煤油的作用的根底上 ,進而再問：該實驗?zāi)芊癫挥妹河投挠闷渌绞絹碛^察電阻通電后的發(fā)熱情況？這樣促使學(xué)生思維得以發(fā)散 ,轉(zhuǎn)換的思維方法得到訓(xùn)練 ,設(shè)計實驗的能力也隨著提高了。在初中物理實驗中 ,利用軟細繩測量地圖上鐵路線上的長度、刻度尺和三角板配合測量硬幣的直徑、圓錐的高等 ,都運用了轉(zhuǎn)換法的思想。四、類比法類比法是一種推理方法。為了把要表達的物理問題說清楚明白 ,往往用具體的、有形的、人們所熟知的事物來類比要說明

7、的那些抽象的、無形的、陌生的事物 ,通過借助于一個比擬熟悉的對象的某些特征 ,去理解和掌握另一個有相似性的對象的某些特征。如：在研究電壓的作用時 ,借助于看得見而學(xué)生比擬熟悉的“水壓形成水流的實驗作類比 ,來揭示電壓是形成電流的原因。又比方在研究通電螺線管的磁場的實驗中 ,為準(zhǔn)確記憶通電螺線管的北極與電流方向的關(guān)系 ,以緊握的右拳頭類比為螺線管 ,四指為線圈并指向電流的方向 ,那么大拇指所指的一端為北極。這樣形象直觀很容易被學(xué)生理解記憶牢固。當(dāng)然 ,這里還可以用其他方式來類比 ,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性 ,還可以找到更符合學(xué)生實際的類比方法。人教版實驗教科書?物理?八年級下冊P64圖936就給

8、人很好的啟示。五、圖象法圖象是一個數(shù)學(xué)概念 ,用來表示一個量隨另一個量的變化關(guān)系 ,很直觀。由于物理學(xué)中經(jīng)常要研究一個物理量隨另一個物理量的變化情況 ,因此圖象在物理中有著廣泛的應(yīng)用。在實驗中 ,運用圖象來處理實驗數(shù)據(jù) ,探究內(nèi)在的物理規(guī)律 ,具有獨特之處。如：在探究固體熔化時溫度的變化規(guī)律和水的沸騰情況的實驗中 ,就是運用圖象法來處理數(shù)據(jù)的。它形象直觀地表示了物質(zhì)溫度的變化情況 ,學(xué)生在親歷實驗自主得出數(shù)據(jù)的根底上 ,通過描點、連線繪出圖象就能準(zhǔn)確地把握住晶體和非晶體的熔化特點、液體的沸騰特點了。在其他的實驗中 ,教師也可以有意識地引導(dǎo)學(xué)生采用圖象來處理數(shù)據(jù)。例如在探究串聯(lián)電路中電流規(guī)律實驗

9、中 ,把各點作為橫軸、電流為縱軸 ,作出的圖象為水平直線 ,很直觀表示出串聯(lián)電路中各點電流相等的規(guī)律。這樣學(xué)生非常容易理解和記憶。在探究電阻上的電流跟電壓的關(guān)系、同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積的關(guān)系、重力大小跟質(zhì)量的關(guān)系等實驗中都運用到圖象法。這樣把數(shù)形結(jié)合、圖形與文字結(jié)合起來處理數(shù)據(jù)、描述物理規(guī)律 ,能很好地促進學(xué)生處理數(shù)據(jù)能力和分析問題能力的提高。六、理想化方法理想化方法是指在物理教學(xué)中通過想象建立模型和進行實驗的一種科學(xué)方法?？煞譃槔硐牖Ｐ秃屠硐牖瘜嶒灐＠硐牖Ｐ途褪侵赴褟?fù)雜的問題簡單化 ,把研究對象的一些次要因素舍去 ,抓住主要因素 ,對實際問題進行理想化處理去再現(xiàn)原形的本質(zhì)的東西 ,構(gòu)成理想

10、化的物理模型。這是一種重要的物理研究方法。例如探究杠桿平衡條件的實驗 ,杠桿就是一種理想化的模型。杠桿在使用時 ,由于受到力的作用 ,都會引起或多或少的形變 ,然而在研究中把此時的形變忽略不計 ,這里我們就把杠桿經(jīng)過理想化的處理 ,認為它無形變 ,視為一個硬棒 ,從而使學(xué)生在研究時不被細枝末節(jié)的因素影響 ,順利地得出杠桿平衡原理。理想化實驗是一種科學(xué)的抽象方法。它既要以實驗事實作根底 ,但又不能直接由實驗得到結(jié)論。比方 ,我們在探究空氣能傳聲的實驗中 ,逐漸將真空罩內(nèi)的空氣抽出 ,聽到罩內(nèi)的鬧鐘的聲音逐漸變?nèi)?,于是我們推理得出將真空罩內(nèi)的空氣抽完即真空 ,就聽不到鬧鐘的聲音了 ,從而得出空氣能傳聲而真空不能傳聲的結(jié)論。這里采用的方法就是理想化 ,因為無論怎樣抽氣是不可能將真空罩內(nèi)的空氣抽完的。又如牛頓第一定律就是理想化實驗得出的