谈初中物理教学中常用科学方法

谈初中物理教学中常用科学方法 巴甫洛夫认为：“认识一个科学家的方法远比认识他的成果价值要大。”为培养学生科学探究精神、实践能力和创新 意识，帮助学生提高素质，我们在教学中要十分重视科学方法的培养。近几年的中考中，科学方法的考察已逐渐成为 热点内容之一。在初中物理教学中经常用到的有观察法、实验法、比较法、类比法、等效法、转换法、控制变量法、 模型法、科学推理法等。下面我们将一些重要的科学方法进行一下分析。 一、 控制变量法 所谓控制变量法，就是在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的因素或条件加以人为控制，使其中的 一些条件按照特定的要求发生变化或不发生变化，最终解决所研究的问题。可以说任何物理实验，都要按照实验目的、 原理和方法控制某些条件来研究。 比如：导体中的电流与导体两端的电压以及导体的电阻都有关系，中学物理实验难以同时研究电流与导体两端的 电压和导体的电阻的关系，而是在分别控制导体的电阻与导体两端的电压不变的情况下，研究导体中的电流跟这段导 体两端的电压和导体的电阻的关系，分别得出实验结论。通过学生实验，让学生在动脑与动手、理论与实践的结合上 找到这“两个关系”，最终得出欧姆定律 I＝U/R。 又如：为了研究导体的电阻大小与哪些因素有关， 控制导体的长度、材料和温度不变，研究导体电阻与横截面积 的关系。 再如：为了研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关，保证压力相同时，研究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系。 利用控制变量法研究物理问题，注重了知识的形成过程，有利于扭转重结论、轻过程的倾向，有助于培养学生的 科学素养，使学生学会学习。 二、转换法 一些比较抽象的看不见、摸不着的物质的微观现象，要研究它们的运动等规律，使之转化为学生熟知的看得见、 摸得着的宏观现象来认识它们。这种方法在科学上叫做“转换法”。 比如：空气看不见、摸不到，我们可以根据空气流动（风）所产生的作用来认识它；分子看不见、摸不到，不好 研究，可以通过研究墨水的扩散现象去认识它；电流看不见、摸不到，判断电路中是否有电流时，我们可以根据电流 产生的效应来认识它；磁场看不见、摸不到，我们可以根据它产生的作用来认识它。 再如：有一些物理量不容易测得，我们可以根据定义式转换成直接测得的物理量。在由其定义式计算出其值，如 电功率（我们无法直接测出电功率，只能通过 P＝UI 利用电流表、电压表测出 U、I 计算得出 P）、电阻、密度等。 例题：分子运动看不见、摸不着，不好研究，但科学家可以通过研究墨水的扩散现象去认识它，这种方法在科学 上叫做“转换法’。下面四个研究实例，其中采取的方法与刚才研究分子运动的方法相同的是( ) A、利用磁感应线去研究磁场问题 B、电流看不见、摸不着，判断电路中是否有电流时，我们可通过电路中的灯泡是否发光去确定 C、研究电流与电压、电阻关系时，先使电阻不变去研究电流与电压的关系：然后再让电压不变去研究电流与电阻 的关系 D、研究电流时，将它比做水流 答：B。 三、放大法 在有些实验中，实验的现象我们是能看到的，但是不容易观察。我们就将产生的效果进行放大再进行研究。 比如：音叉的振动很不容易观察，所以我们利用小泡沫球将其现象放大。 再如：观察压力对玻璃瓶的作用效果时我们将玻璃瓶密闭，装水，插上一个小玻璃管，将玻璃瓶的形变引起的液 面变化放大成小玻璃管液面的变化。 四、积累法 在测量微小量的时候，我们常常将微小的量积累成一个比较大的量。 比如：在测量一张纸的厚度的时候，我们先测量 100 张纸的厚度，再将结果除以 100，使测量的结果更接近真实 的值，这就是采取的积累法。 再如：要测量出一张邮票的质量、测量出心跳一下的时间、测量出导线的直径，均可用积累法来完成。 五、类比法 在我们学习一些十分抽象的，看不见、摸不着的物理量时，由于不易理解，我们就拿出一个大家能看见的与之很 相似的量来进行对照学习。 比如：电流的形成、电压的作用通过以熟悉的水流的形成，水压使水管中形成了水流进行类比，从而得出电压是 形成电流的原因的结论。学生在老师的引导下，联想到：水压迫使水沿着一定的方向流动，使水管中形成了水流；类 似的，电压迫使自由电荷做定向移动使电路中形成了电流。抽水机是提供水压的装置；类似的，电源是提供电压的装 置。水流通过涡轮时，消耗水能转化为涡轮的动能；类似的，电流通过电灯时，消耗的电能转化为内能。 通过类比， 用大家熟悉的水流、水压的直观认识，使得看不见、摸不着的抽象的电流、电压等知识跃然纸面，栩栩如生。 再如：我们学习分子动能的时候与物体的动能进行类比；学习功率时，将功率和速度进行类比。 例题： 某同学在学习电学知识时，在老师的引导下，联想力学实验现象，进行比较并找出了一些相类似的规律， 其中不准确的是( ) A、水压使水管中形成水流；类似地，电压使电路中形成电流 B、抽水机是提供水压的装置；类似地，电源是提供电压的装置 C、抽水机工作时消耗水能；类似地，电灯发光时消耗电能 D、水流通过涡轮时，消耗水能转化为涡轮的动能：类似地，电流通过电灯时，消耗电能转化为内能和光能 答：C 六、理想化物理模型 实际现象和过程一般都十分复杂的，涉及到众多的因素，采用模型方法对学习和研究起到了简化和纯化的作用。 但简化后的模型一定要表现出原型所反映出的特点。模型法有较大的灵活性。每种模型有限定的运用条件和运用范围。 比如： 液柱：在求液体对竖直的容器底的压强的时候，我们就选了一个液柱作为研究的对象简化，简化后的模型依然保 留原来的特点和知识。 光线：在我们学习光线的时候光线是一束的，而且是看不见的，我们使用一条看的见的实线来表示就是将问题简 化，利用了理想化模型。 匀速直线运动：生活中很少有一个物体真正的做匀速直线运动，在我们研究问题的时候匀速直线运动只是一个模 型。 磁感线：磁感线是不存在的一条线，但是我们为了便于研究磁场我们人为的引入了一条线，将我们研究的问题简 化。 例题：在我们学习物理知识的过程中，运用物理模型进行研究的是( A、建立速度概念 C、用磁感应线描述磁场 ) B、研究声音的产生 D、分析物体的质量 答：C。 七、科学推理法 当你在对观察到的现象进行解释的时候就是在进行推理，或说是在做出推论，例如当你家的狗在叫的时，你可能 会推想有人在你家的门外，要做出这一推论，你就需要把现象（狗的叫声）与以往的知识经验，即有陌生人来时狗会 叫结合起来。这样才能得出符合逻辑的答案。 比如：在进行牛顿第一定律的实验时，当我们把物体在越光滑的平面运动的就越远的知识结合起来我们就推理出， 如果平面绝对光滑物体将永远做匀速直线运动。 再如：在做真空不能传声的实验时，当我们发现空气越少，传出的声音就越小时，我们就推理出，真空是不能传 声的。 八、等效替代法 比如：在研究合力时，一个力与两个力使弹簧发生的形变是等效的，那么这一个力就替代了两个力，这就叫等效 替代法。 又如：在研究串、并联电路的总电阻时，也用到了这样的方法。 再如：在平面镜成像的实验中我们利用两个完全相同的蜡烛，验证物与像的大小相同，因为我们无法真正的测出 物与像的大小关系，所以我们利用了一个完全相同的另一根蜡烛来等效替代物体像的大小。 九、归纳法 归纳法是通过样本信息来推断总体信息的技术。要做出正确的归纳，就要从总体中选出样本，这个样本必须足够 大而且具有代表性。在我们买葡萄的时候就用了归纳法，我们往往先尝一尝，如果都很甜，就归纳出所有的葡萄都很 甜，就放心的买上一大串。 比如：我们从铜能导电、银能导电、锌能导电等现象中归纳出金属能导电。 又如：在阿基米德原理中，为了验证 F 浮＝G 排，我们分别利用石块和木块做了两次实验，归纳、整理均得出 F 浮＝G 排，于是我们验证了阿基米德原理的正确性。 再如 ：在验证杠杆的平衡条件中，我们反复做了三次实验来验证“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”；在验证导体的电 阻与什么因素有关的时候，经过多次的实验我们得出了导体的电阻与长度、材料、横截面积、温度有关，也是将实验 的结论整理到一起后归纳总结得出的。 十、比较法 当你想寻找两件事物的相同和不同之处，就需要用到比较法，可以进行比较的事物和物理量很多，对不同或有联 系的两个对象进行比较，我们主要从中寻找它们的不同点和相同点，从而进一步揭示事物的本质属性。 比如：比较蒸发和沸腾的异同点。 又如：比较汽油机和柴油机的异同点。 再如：电压表和电流表的使用。 利用比较法不仅加深了对它们的理解和区别，使同学们很快地记住它们，还能发现一些有趣的东西。