胡志強(qiáng)

江西省贛州市安遠(yuǎn)縣鶴子初中

初中物理常用的科學(xué)方法

胡志強(qiáng)

江西省贛州市安遠(yuǎn)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(dòng)手動(dòng)腦,通過物理學(xué)知道“再發(fā)現(xiàn)”過程,體驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(gè)因素中的一個(gè)因素的關(guān)系，可將除了這個(gè)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(dòng)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(qiáng)的大小的因素；影響動(dòng)能大小的因素；影響重力勢(shì)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(qiáng)弱的因素；影響磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)體力的大小的因素等等實(shí)驗(yàn)，運(yùn)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(gè)物理現(xiàn)象和規(guī)律中，因?qū)嶒?yàn)本身的特殊限制或因?qū)嶒?yàn)器材等限制，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。這種方法若運(yùn)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)，揭示出規(guī)律。我們?cè)趯W(xué)習(xí)中，在親歷實(shí)驗(yàn)過程的基礎(chǔ)上，要進(jìn)行方法的總結(jié)，在以后遇到有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，就會(huì)自覺地加以運(yùn)用。比如在學(xué)習(xí)伏安法測(cè)電阻之后，要求設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在上述實(shí)驗(yàn)中缺少電壓表或電流表，其它器材不變，另有一個(gè)已知阻值的定值電阻供選用，要求測(cè)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(jìn)行設(shè)計(jì)了。

三、轉(zhuǎn)換法

有的物理量不便于直接測(cè)量，有的物理現(xiàn)象不便于直接觀察，通過轉(zhuǎn)換為容易測(cè)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(shí)驗(yàn)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(cè)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(gè)電阻放熱多。教學(xué)時(shí)不妨設(shè)計(jì)一問：為什么研究電熱與電阻大小的關(guān)系時(shí)，還用到似乎與實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中煤油的作用的基礎(chǔ)上，進(jìn)而再問：該實(shí)驗(yàn)?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(jì)實(shí)驗(yàn)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(dá)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(gè)比較熟悉的對(duì)象的某些特征，去理解和掌握另一個(gè)有相似性的對(duì)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(shí)，借助于看得見而學(xué)生比較熟悉的“水壓形成水流”的實(shí)驗(yàn)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(chǎng)的實(shí)驗(yàn)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(dòng)性，還可以找到更符合學(xué)生實(shí)際的類比方法。

五、圖象法

圖象是一個(gè)數(shù)學(xué)概念，用來表示一個(gè)量隨另一個(gè)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(gè)物理量隨另一個(gè)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(shí)驗(yàn)中，運(yùn)用圖象來處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，探究內(nèi)在的物理規(guī)律，具有獨(dú)特之處。如：在探究固體熔化時(shí)溫度的變化規(guī)律和水的沸騰情況的實(shí)驗(yàn)中，就是運(yùn)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(shí)驗(yàn)自主得出數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過描點(diǎn)、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(diǎn)、液體的沸騰特點(diǎn)了。

在其他的實(shí)驗(yàn)中，教師也可以有意識(shí)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(shí)驗(yàn)中，把各點(diǎn)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)中都運(yùn)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(jìn)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(gè)物理量的時(shí)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(qiáng)、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(yùn)動(dòng)特征的定義。由于它們?cè)谂c外界接觸作用時(shí)會(huì)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(shí)驗(yàn)尋求一個(gè)只與物質(zhì)或物體的某種屬性特征有關(guān)的兩個(gè)或多個(gè)可以測(cè)量的物理量的比值，就能確定一個(gè)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(gè)物理量可測(cè)，三是兩個(gè)物理量的比值必須是一個(gè)定值。