初中物理常用的科學(xué)方法

胡志強

江西省贛州市安遠縣鶴子初中

初中物理常用的科學(xué)方法

胡志強

江西省贛州市安遠縣鶴子初中

在《物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中,科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo),又是重要的教學(xué)方式之一.在探究科學(xué)規(guī)律的過程中,學(xué)生通過動手動腦,通過物理學(xué)知道“再發(fā)現(xiàn)”過程,體驗到科學(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,掌握科學(xué)學(xué)習(xí)的策略和科學(xué)的思維方法,從而提高他們的科學(xué)素質(zhì)。下面就與大家一起來探討物理教學(xué)中常用的一些科學(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，再比較、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。

在初中物理中，探究影響滑動摩擦力大小的因素；決定壓力作用效果的因素；影響液體壓強的大小的因素；影響動能大小的因素；影響重力勢能大小的因素；影響蒸發(fā)快慢的因素；影響導(dǎo)體電阻大小的因素；電流跟電壓電阻的關(guān)系；影響電功、電熱大小的因素；影響電磁鐵磁性強弱的因素；影響磁場對通電導(dǎo)體力的大小的因素等等實驗，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)嶒炂鞑牡认拗疲豢梢曰蚝茈y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。這種方法若運用恰當(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。我們在學(xué)習(xí)中，在親歷實驗過程的基礎(chǔ)上，要進行方法的總結(jié)，在以后遇到有關(guān)的實驗設(shè)計時，就會自覺地加以運用。比如在學(xué)習(xí)伏安法測電阻之后，要求設(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，另有一個已知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較，而我們通過轉(zhuǎn)換為讓煤油吸熱，觀察煤油溫度變化情況，從而推導(dǎo)出哪個電阻放熱多。教學(xué)時不妨設(shè)計一問：為什么研究電熱與電阻大小的關(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基礎(chǔ)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。

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的那些抽象的、無形的、陌生的事物，通過借助于一個比較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：用水波類比聲波；用水路來類比電路；在研究電壓的作用時，借助于看得見而學(xué)生比較熟悉的“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。又比如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，則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。

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)的基礎(chǔ)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、比值定義法

比值定義法，就是在定義一個物理量的時候采取比值的形式定義。用比值法定義的物理概念在物理學(xué)中占有相當(dāng)大的比例，比如速度、密度、壓強、功率、比熱容、熱值、電阻等等

比值法適用于物質(zhì)屬性或特征、物體運動特征的定義。由于它們在與外界接觸作用時會顯示出一些性質(zhì)，這就給我們提供了利用外界因素來表示其特征的間接方式，往往借助實驗尋求一個只與物質(zhì)或物體的某種屬性特征有關(guān)的兩個或多個可以測量的物理量的比值，就能確定一個表征此種屬性特征的新物理量。應(yīng)用比值法定義物理量，往往需要一定的條件；一是客觀上需要，二是間接反映特征屬性的的兩個物理量可測，三是兩個物理量的比值必須是一個定值。