王芳平
摘要:掌握一種科學方法,勝過解答十個科學問題。領悟科學探究方法比掌握科學知識重要得多。為此,以具體案例探討了常用的科學探究方法在初中電學中的具體應用。
關鍵詞:初中物理 ;初中電學;科學探究方法
曾有科學家這樣認為:“認識一個科學家的方法遠比認識他的成果價值要大?!鳖I悟科學探究方法比掌握科學知識重要得多。在近幾年的中考中,科學探究方法的考察已成為熱點內(nèi)容之一。浙江省寧波地區(qū)中考試卷中探究題的分值很大,分4大題,每空3分,共39分,而且4大題中必定有一題是電學。因此,筆者單從電學著手,舉例科學探究方法在電學教學中的應用,供同仁賞析,意在拋磚引玉。
一、控制變量法
物理學中對于多因素的問題,常常采用控制變量的方法,把多因素的問題變成單因素的問題,控制某些量保持不變,只改變其中的某個量,從而研究這個量對事物的影響,分別加以研究,最后綜合解決。在教學實踐中,采用這種科學研究方法所形成的表格數(shù)據(jù),在多次實驗中只要某一個量不同,其實驗結果的物理量也不同,那么所研究問題就與該量有關;反之,就無關??刂谱兞糠ㄊ浅踔锌茖W探究中最重要的研究方法,當然在電學中也有廣泛應用。
如在研究電流與電壓、電阻的關系時,就用到了控制變量法。探究電流與電壓的關系,必須控制電阻不變,觀察電壓的變化,如表1。
探究電流與電阻的關系,必須控制導體兩端的電壓不變,如表2。
通過實驗,完成以上表格,可以得出:電阻相同,電流與電壓成正比;電壓相同,電流與電阻成反比。
又如在研究影響導體電阻大小的因素時,也需要用到控制變量法。影響電阻大小的因素有4個:長度、材料、橫截面積、溫度。探究材料對電阻大小的影響, 必須控制長度、橫截面積、溫度相同,改變材料,觀察電阻大小,最后設計表格。
通過分析實驗現(xiàn)象,我們可以得出結論: 導體的長度、橫截面積和溫度相同時,導體的電阻和導體的材料有關。
在用控制變量法研究物理問題時,最關鍵的是找出變量和相同量。變量一定是一個,相同量可以是一個或多個,學生往往找不出所有的相同量,這是使用控制變量解決物理問題的重點和難點,需要教師著重引導。
二、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且與之很相似的量來進行對照學習,指導學生在類似的事物之間尋求相同點。比如在學習電流的形成和電壓的作用時,我是通過以學生熟悉的水流和水壓進行類比,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,這樣水管中形成了水流;類似地,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;類似地,電源是提供電壓的裝置。水流通過渦輪時,消耗水能轉(zhuǎn)化為渦輪的機械能;類似地,電流通過電燈時,消耗的電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能。 由此得出一一類比關系:抽水機——水壓——水流——渦輪,電源——電壓——電流——用電器,使同學們在學習電壓電流時化難為易。
三、轉(zhuǎn)換法
電學實驗中有一些不易直接觀察、不易直接測量的量,我們就采用轉(zhuǎn)換法,即把這些量轉(zhuǎn)換為易觀察、易測量的量,從而間接進行研究。通過轉(zhuǎn)換法為學生搭建了一座從已知通往未知的橋梁,降低了學生獲取新知識的難度,增強了學生學習電學的積極性。
如在研究導體的電阻大小這一特性時,電阻大小看不見摸不著,我們就適時地用到了轉(zhuǎn)換法,即把不同的導體接到同一電源的兩端,通過電流表的示數(shù)大小,間接得出不同導體的電阻大小不同。
又比如在研究電流的熱效應時,電流通過導體產(chǎn)生的熱量多少無法用手感知,而且有被燙傷的危險,所以就利用火柴棒只有達到一定溫度時才會點燃的特性,把電流通過導體產(chǎn)生的熱量多少轉(zhuǎn)化為誰先把火柴棒點燃,先點燃者產(chǎn)生的熱量就多。
四、等效代替法
在物理實驗中有許多物理特征、過程和物理量是很難直接觀察和測量的,這時往往需要把所要觀測的量轉(zhuǎn)換成其他間接可觀測的量進行研究,這種方法就是等效法。等效法與轉(zhuǎn)化法有區(qū)別,可以簡單理解為:轉(zhuǎn)換法是把微小量放大,等效法是面對一個復雜的問題,提出一個簡單的方案或設想,從而使它們的效果完全相同,將復雜問題簡單化,求得結果。電學中學習串、并聯(lián)電阻大小時用到了等效法。串聯(lián)電阻相當于增加了導體的長度,并聯(lián)電阻相當于增加了導體的橫截面積,相關題目如下:下列四組電阻,分別并聯(lián)后,等效電阻最小的是()
A.R1=8歐,R2=14歐 ? ? ? B.R1=6歐,R2=16歐
C.R1=4歐,R2=18歐 ? ? ? D.R1=2歐,R2=20歐
物理學科是一門特別注重理論和實踐相結合的綜合學科,隨著時代變遷,越來越多的問題會呈現(xiàn)在學生面前,要求學生必須掌握科學探究方法。只有當學生真正掌握了一定的科學探究方法,才會有效地解決各種實際問題,提升自身的物理綜合能力。
教無定法,學無定式,盡管科學探究方法體現(xiàn)了新課程理念,然而方法不能脫離內(nèi)容而孤立存在。我們教師在教學實踐中指導學生運用科學探究方法時,要立足教材,從學情出發(fā),靈活運用,摒棄機械灌輸,使學生在物理學習中張開科學探究的翅膀,自由暢快地遨游在物理學的蔚藍天空。
(責任編輯:奚春皓)