物理学是由实验和理论两部分组成,物理学实验是人类认识世界的一种重要活动,是进行科学研究的基础。它不仅能够提供丰富的感性材料,帮助学生理解物理现象和物理规律,而且能够提供科学的思维方法,激发学习兴趣和求知欲望,培养学生探索世界的能力。现将初中物理教材中的实验方法做如下总结:
一、观察法
是人们为了认识事物的本质和规律有目的有计划的对所显现的有关事物进行考察的一种方法,是收集获取记载和描述材料的常用方法之一。
实例:水的沸腾实验中在使用温度计前,应该先观察它的量程,认清它的分度值。实验过程中要注意观察水沸腾前和沸腾时水中气泡上升过程的两种情况,温度计在沸腾前和沸腾时的示数变化;在学习声音的产生时观察小纸片在扬声器中的运动状态,观察正在发声的音叉插入水中激起水花,发现发出声音的物体都在振动;还有光的反射规律;光的折射规律;凸透镜成像特点等。
二、比较法
是确定研究对象之间的差异点和共同点的思维过程和方法,各种物理现象和过程都可以通过比较确定它们的差异点和共同点。
实例:汽车轮船火车飞机它们的发动机各不相同,但都是把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的装置。而汽油机和柴油机虽然都是内燃机,但它们的构造、吸入的气体、点火方式、使用范围等方面都有不同;再如蒸发与沸腾的比较。
三、控制变量法
是指讨论多个物理量的关系时通过控制其中几个物理量不变,只改变其中一个物理量从而转化为多个单一物理量影响某一个物理量的问题的研究方法。这种方法在实验数据的表格上的反映为某两次试验只有一个条件不同,若两次试验结果不同则与该条件有关,否则无关。
实例:研究导体的电阻跟哪些因素有关;研究影响力的作用效果的因素;研究液体蒸发快慢的因素;研究液体内部压强;研究动能势能大小与哪些因素有关;研究琴弦发声的音调与弦粗细、松紧、长短的关系;研究物体吸收的热量与物质的种类质量温度的变化的关系;研究电流与电压电阻的关系;研究通电导体在磁场中受力与哪些因素有关;研究影响感应电流的方向的因素等都采用此法。
四、等效替代法
所谓等效替代法是在保证效果相同的前提下,将陌生复杂的问题变换成熟悉简单的模型进行分析和研究的思维方法。
实例:研究串联并联电路关系时引入总电阻(等效电阻)的概念,在串联电路中把几个电阻串联起来,相当于增加了导体的长度,所以总电阻比任何一个串联电阻都大,把总电阻称为串联电路的.等效电阻。在并联电路中把几个电阻并联起来,相当于增加了导体的横截面积,所以总电阻比任何一个并联电阻都小,把总电阻称为并联电路的等效电阻;在电路分析中可以把不易分析的复杂电路简化成为较为简单的等效电路;在研究同一直线上的二力的关系时引入合力的概念。
五、转换法
物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法。
实例:物体发生形变或运动状态改变可证明一些物体受到力的作用;马德堡半球实验可证明大气压的存在;雾的出现可以证明空气中含有水蒸气;影子的形成可以证明光沿直线传播;月食现象可证明月亮不是光源;奥斯特实验可证明电流周围存在着磁场;指南针指南北可证明地磁场的存在;扩散现象可证明分子做无规则运动;铅块实验可证明分子间存在着引力。
六、类比法
所谓类比就是“触类旁通”“举一反三”,它是根据两个或两类对象之间在某些方面的相同或相似而推出他们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维。从而可以帮助我们理解较复杂的实验和较难的物理知识。
实例:电压与水压;电流与水流;内能与机械能;原子结构与太阳系;水波与电磁波;通信与鸽子传递信件;功率概念与速度概念的形成等。
七、建立模型法
是用物理模型使抽象的理论加以形象化,便于想象和思考。物理学的发展过程就是一个不断建立物理模型和用新的物理模型代替旧的或不完善的物理模型的过程。
实例:研究肉眼观察不到的原子结构时,建立原子核式结构模型;研究光现象时用到光线模型;研究磁现象是用到磁感线模型;力的示意图或力的图示是实际物体和作用力的模型;电路图是实物电路的模型;研究发电机的原理和工作过程用挂图及模型;研究内燃机结构和工作原理用挂图及模型。
八、理想实验
理想实验是人们在思想中塑造的理想过程,是逻辑推理和理论研究的重要方法。理想实验虽然也叫实验,但它同所说的真实的科学实验是有原则区别的,真实的科学实验是一种实践活动,而理想实验则是一种思维的活动。
实例:研究真空是否能够传声;牛顿第一定律等。
九、图像法
图象表示一个量随另一个量的变化关系,很直观。由于物理学中经常要研究一个物理量随另一个物理量的变化情况,因此图象在物理中有着广泛的应用。如:在探究固体熔化时温度的变化规律和水的沸腾情况的实验中,就是运用图象法来处理数据的。它形象直观地表示了物质温度的变化情况,学生在亲历实验自主得出数据的基础上,通过描点、连线绘出图象就能准确地把握住晶体和非晶体的熔化特点、液体的沸腾特点了。
初中物理五大实验方法:
一、观察法:
是人们为了认识事物的本质和规律有目的有计划的对所显现的有关事物进行考察的一种方法,是收集获取记载和描述材料的常用方法之一。
实例:水的沸腾实验中在使用温度计前,应该先观察它的量程,认清它的分度值。实验过程中要注意观察水沸腾前和沸腾时水中气泡上升过程的两种情况,温度计在沸腾前和沸腾时的示数变化。
在学习声音的产生时观察小纸片在扬声器中的运动状态,观察正在发声的音叉插入水中激起水花,发现发出声音的物体都在振动;还有光的反射规律;光的折射规律;凸透镜成像特点等。
二、比较法:
是确定研究对象之间的差异点和共同点的思维过程和方法,各种物理现象和过程都可以通过比较确定它们的差异点和共同点。
实例:汽车轮船火车飞机它们的发动机各不相同,但都是把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的装置。而汽油机和柴油机虽然都是内燃机,但它们的构造、吸入的气体、点火方式、使用范围等方面都有不同;再如蒸发与沸腾的比较。
三、控制变量法:
是指讨论多个物理量的关系时通过控制其中几个物理量不变,只改变其中一个物理量从而转化为多个单一物理量影响某一个物理量的问题的研究方法。这种方法在实验数据的表格上的反映为某两次试验只有一个条件不同,若两次试验结果不同则与该条件有关,否则无关。
实例:研究导体的电阻跟哪些因素有关;研究影响力的作用效果的因素;研究液体蒸发快慢的因素;研究液体内部压强;研究动能势能大小与哪些因素有关;研究琴弦发声的音调与弦粗细、松紧、长短的关系;研究电流与电压电阻的关系;研究通电导体在磁场中受力与哪些因素有关;研究影响感应电流的方向的因素等都采用此法。
四、等效替代法:
所谓等效替代法是在保证效果相同的前提下,将陌生复杂的问题变换成熟悉简单的模型进行分析和研究的思维方法。
实例:研究串联并联电路关系时引入总电阻的概念,在串联电路中把几个电阻串联起来,相当于增加了导体的长度,所以总电阻比任何一个串联电阻都大,把总电阻称为串联电路的等效电阻。
在并联电路中把几个电阻并联起来,相当于增加了导体的横截面积,所以总电阻比任何一个并联电阻都小,把总电阻称为并联电路的等效电阻;在电路分析中可以把不易分析的复杂电路简化成为较为简单的等效电路;在研究同一直线上的二力的关系时引入合力的概念。
五、转换法
物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法。
实例:物体发生形变或运动状态改变可证明一些物体受到力的作用;马德堡半球实验可证明大气压的存在;雾的出现可以证明空气中含有水蒸气;影子的形成可以证明光沿直线传播;月食现象可证明月亮不是光源;奥斯特实验可证明电流周围存在着磁场;指南针指南北可证明地磁场的存在;扩散现象可证明分子做无规则运动;铅块实验可证明分子间存在着引力。
一.控制变量法
当研究的一个物理量与2个或2个以上的其它物理量有关时,常采用只改变一个物理量,而使其余物理量保持不变,从而得出被研究物理量和改变量的关系.
如研究蒸发快慢决定因素;摩擦力大小决定因素;研究压强和压力、受力面积的关系;液体压强和液体密度、深度的关系;浮力大小的决定因素.动能大小和物体质量、速度的关系;重力势能大小和质量、举高高度的关系;物体吸热多少和物质种类、质量、升高温度三者之间的关系;电流和电压及电阻之间的关系;电功和电流、电压、及通电时间的关系.
二.等效替代法
根据作用效果相同的原理,作用在同一物体上的两个力,我们可以用一个合力来代替它.这种“等效方法”是物理学中常用的研究方法之一,它可使我们将研究的问题得到简化.
三.对比(比较法):
寻找几个事物共同点或不同点的研究方法叫对比,这是一种常用的研究方法.
例研究不同色光混合及不同颜料混合;研究蒸发和沸腾的相同点和不同点;研究凸透镜和凹透镜的相同点和不同点.在研究蒸发快慢的决定因素时,在应用控制变量的同时,也采用了对比的方法,比较哪一个蒸发快.
四.实验推理法(理想化实验)
人们常用推理的方法研究物理问题.在研究物体运动状态与力的关系时,伽利略通过如图2(甲)所示的实验和对实验结果的推理得到如下结论:运动着的物体,如果不受外力作用,它的速度将保持不变,并且一直运动下去.
推理的方法同样可以用在“研究声音的传播”实验中,现有的抽气设备总是很难将玻璃罩内抽成真空状态,在这种情况下,你是怎样通过实验现象推理得出“声音不能在真空中传播”这下结论的?
五.模(拟)型法
①为了研究的需要,把物理实体或物理过程经过科学抽象转化为一定的模型,这种转化忽略了一些次要因素,突出主要因素,所以这种模型叫“假想模型法”又叫“理想模型”.它是物理教学的基础,可使物理教学简单化,形象直观化,又可使具体问题普遍化,便于学生发挥抽象思维、形象思维、发散思维.
②建立模型可以帮助人们透过现象,忽略次要因素,从本质认识和处理问题;建立模型还可以帮助人们显示复杂事物及过程,帮助人们研究不易甚到无法直接观察的现象.例如:①研究分子、原子结构时,提出一种结构模型的猜想——原子核式模型(行星模型);②研究撬棒撬石块时,把撬棒当做是杠杆模型
六.类比的方法
两类不同事物之间某种关系上的相似叫类似,从两类不同事物之间找出某些相似的关系的思维方法,叫类比.借助类比,常能创造性地解决一些十分陌生、十分困难的问题,在物理学中,现象、属性、概念、规律、理论和描述手段等涉及的种种关系,都可以是类比的对象.
七、转换法
对于看不见,摸不着的东西或不易直接观察认识的问题,我们可以通过它所产生的作用或其他途径来认识它,这是物理学中常用的一种方法—转换法.
八、观察法
观察法是指人们在自然存在的条件下,对自然、实验的现象和过程,通过人的感觉器官或借助科学仪器对有关物理现象,有目的、有计划地进行观察、研究的一种基本方法.
所谓“自然存在的条件”,是指对观察对象不加控制、不加干预、不影响其常态,所谓“有目的、有计划”,是指根据科学研究的任务,对于观察对象、观察范围、观察条件和观察方法作了明确的.选择,而不是观察能作用于人感官的任何事物.
九、放大法
在物理实验中,常常需要对一些微小的物理量,如微小的长度,微小的机械振动、很短的时间,微弱的光信号和微弱的电信号等等加以测量,如果采用常规的测量方法,则很难进行,即使勉强测出也因为与实际的精度要求相差太远而失去意义,这时通常需将被测量放大后再进行测量.因此,放大法与比较法一样,也是物理实验中最普遍、最基本的实验方法之一(缩小可看成是放大倍数小于1的一种放大).
十、分析归纳法
归纳方法是透过现象抓本质,将一定的物理事实(现象、过程)归入某个范畴,并找到支配的规律性.完成这一归纳任务的方法是:在观察和实验的基础上,通过审慎地考察各种事例,并运用比较、分析、综合、抽象、概括以及探究因果关系等一系列逻辑方法,推出一般性猜想或假说,然后再运用演绎对其进行修正和补充,直至最后得到物理学的普遍性结论.
十一、假设(猜想)法
物理解题中的假设,从内容要素看有现象假设和过程假设等,从运用策略看有极端假设、反面假设等.利用假设,我们可以方便地对问题进行分析、推理、判断,恰当地运用假设,可以起到化拙为巧、化难为易的效果.
十二、列举法
列举法是一种借助对一具体事物的特定对象(如特点、优缺点等)从逻辑上进行分析并将其本质内容全面地一一地罗列出来的手段,再针对列出的项目一一提出改进的方法.列举法基本上有三种:希望点列举法、优点列举法和缺点列举法.
十三、探究法:
探究法是指用科学的方法深入探讨、反复研究事物的本质和规律它既是一种研究方法,也是一种学习方法.
初中物理学习方法
(1)立足课堂,夯实基础。 课堂是学习物理基础知识和基本技能的主阵地,只有把握课堂,抓牢“双基”,学习必要的方法,才会有拓展、提高的可能。
(2)注重探究过程,学习研究方法。 物理是一门实验科学,学习物理要注重科学探究的过程,对于每一个实验探究不仅要知道怎样做,而且要理解为什么要这样做,并能对探究过程和结果作出适当的评估除了学习物理知识,还应学习相关的研究方法,如:转化法,控制变量法,对比法,理想实验推理法,归纳法、等效法、类比法、建立理想模型法等。
(3)强化训练,提高知识的迁移应用能力。 课外适当做一些补充练习是消化、巩固所学知识,拓展提高的一种较为有效的措施。在解题过程中注意培养、提高审题能力。
(4)优化学习方法,提高学习效率。 如遇到学习的难点、疑点,由于初三阶段的学习较为紧张,不能花很多的时间去慢慢“磨”,应做好标记,跟同学讨论,最好求得老师的解答,理解过程,掌握方法。
(5)归纳概括、串前联后,形成综合能力。 在平时的学习过程中,对所学的知识进行必要的归纳总结,并将新学的知识和前面的内容联系起来,注意它们的相同点与不同点,做到前后贯通。如学习功率的概念时可以对照已经学过的速度概念进行综合思考。
(6)规范解答,注意细节。 “规范”在考试中主要体现在简答题、作图题、计算题中。历年中考中,因解答不规范而失分的情况屡见不鲜。
具体来说,要学习的物理概念和物理现象主要有功、功率、机械效率、机械能、内能、热量、电路、电流、电压、电阻、电功、电功率、电流的磁效应、电磁感应、磁场对电流的作用等要学习的物理规律主要有杠杆原理、功的原理,串、并联电路的特点、欧姆定律、焦耳定律、能量守恒定律等要学习的物理模型主要有杠杆、滑轮等要了解的物质主要有磁场、电磁波、能源等要学会使用的仪器仪表主要有电流表、电压表、滑动变阻器等。其中学习要求较高的主要有:理解功率的概念,理解机械效率,理解欧姆定律,理解电功,理解电功率,这些既是学习的重点,也是学习的难点。