初中物理常用的幾種實(shí)驗(yàn)探究方法

張如山

新課標(biāo)給教與學(xué)的雙方都提出了新要求，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在新課標(biāo)教學(xué)中占有非常重要的地位，正確理解和恰當(dāng)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探究方法，無論是對(duì)教學(xué)還是日常生活都具有積極的意義.

物理學(xué)涉及到的探究方法很多，有猜想法、觀察法、實(shí)驗(yàn)法、分析法、綜合法、歸納法、分類法、隔離法、假設(shè)法、比較法、等效替代法、建立理想模型法、控制變量法、實(shí)驗(yàn)推理法、轉(zhuǎn)換法、類比法等.下面以滬科版初中物理教材為例，淺析常用的幾種實(shí)驗(yàn)探究方法.

一、控制變量法

在研究物理問題時(shí)，某一物理量往往受幾個(gè)不同物理量的影響．為了確定各個(gè)不同物理量之間的關(guān)系，就需要控制其中的某些物理量，使其固定不變，通過改變某一個(gè)量，來觀察該改變量對(duì)被研究的物理量的影響，從而判定它們之間的變化關(guān)系，這種探究方法叫控制變量法.如探究滑動(dòng)摩擦力與壓力和接觸面之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)；探究壓力的作用效果（壓強(qiáng)）與壓力和受壓面積關(guān)系的實(shí)驗(yàn)；探究物體的動(dòng)能與質(zhì)量和速度關(guān)系的實(shí)驗(yàn)；探究弦樂器的音調(diào)與弦的松緊、長(zhǎng)短和粗細(xì)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)；探究電流與電阻、電壓之間的關(guān)系（即歐姆定律）實(shí)驗(yàn)；探究導(dǎo)體電阻大小跟隨導(dǎo)體的材料、長(zhǎng)度、橫截面積關(guān)系的實(shí)驗(yàn)；探究電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻和通電時(shí)間的關(guān)系（即焦耳定律的實(shí)驗(yàn)）；探究蒸發(fā)快慢與液體溫度、液體的表面積和液體上方空氣的流動(dòng)速度關(guān)系實(shí)驗(yàn)；等等.這些探究性實(shí)驗(yàn)都分別控制了一個(gè)或兩個(gè)物理量不變，以便于探究另外兩個(gè)物理量之間的變化關(guān)系，運(yùn)用了控制變量法.

二、等效替代法

在物理學(xué)中，將一個(gè)或多個(gè)復(fù)雜的研究對(duì)象用一種物理裝置、一個(gè)物理狀態(tài)或過程來替代，以得到同樣的結(jié)論的研究方法稱為等效替代法.運(yùn)用等效替代的方法可以使所研究的問題簡(jiǎn)單化、直觀化.如在研究串聯(lián)電路的總電阻、并聯(lián)電路的總電阻都可以用一個(gè)等效電阻去替代；在研究平面鏡成像實(shí)驗(yàn)中，取兩根完全相同的蠟燭，用未點(diǎn)燃的那根蠟燭去等效正在燃燒的那根蠟燭的像，從而探究出平面鏡成像的特點(diǎn)；等等．這些探究性實(shí)驗(yàn)都采用了等效替代法.

三、建立理想模型法

現(xiàn)實(shí)中，要想將復(fù)雜問題簡(jiǎn)單化，往往要摒棄次要條件，抓住主要因素，對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行理想化處理，構(gòu)建理想化的物理模型．這是一種重要的物理思想.在建立起理想化模型的基礎(chǔ)上，有時(shí)為了更加形象地描述所要研究的物理現(xiàn)象、物理問題，還需要引入一些虛擬的內(nèi)容，以便于更加形象、直觀地描述物理情景.例如，“勻速直線運(yùn)動(dòng)”是一種理想物理模型.在生活實(shí)際中絕對(duì)的勻速直線運(yùn)動(dòng)是無法找到的，但很多運(yùn)動(dòng)情形都近似于勻速直線運(yùn)動(dòng)，按勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來處理，大大降低了處理問題的難度，使得結(jié)果在允許的誤差范圍內(nèi)具有更高的精確度，幾乎能與實(shí)際相吻合.又如，“杠桿”也是一種理想模型.杠桿不但形狀不一，而且在實(shí)際使用時(shí)，由于受到了力的作用，都會(huì)引起或大或小的形變．但是，我們?cè)谘芯扛軛U問題時(shí)，往往將杠桿理想化，將形變忽略不計(jì)，認(rèn)為它無形變.再如，光線、磁感線都不是實(shí)際存在的一種線條，是前人在研究這些看不見、摸不著的物質(zhì)時(shí)，依靠對(duì)事物的深刻認(rèn)識(shí)，通過虛擬的手法構(gòu)建出來的一種理想物理模型，便于后人直觀地、形象地描述物理情景與事實(shí)，更好地認(rèn)識(shí)和解決實(shí)際問題．此后，人們便可以通過“磁感線”來研究磁場(chǎng)的分布，通過“光線”來研究光的傳播路徑和方向了．

四、類比法

若被研究對(duì)象的某種屬性與另一事物的某些屬性類似，則可以通過對(duì)另一事物的這種屬性進(jìn)行類似比較和推理，得出被研究對(duì)象的某種性質(zhì)，像這樣的探究方法叫類比法.當(dāng)然，類比法得出的結(jié)論往往需要通過實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn).例如，在研究并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)時(shí)，往往分別將電流比作自來水供水總表讀數(shù)與分表讀數(shù)之間的大小關(guān)系，將電壓比做自來水供水的各樓層水壓之間的大小關(guān)系.可見，類比法能將較抽象的問題直觀化，有利于增強(qiáng)記憶.

五、轉(zhuǎn)換法

在物理學(xué)習(xí)中，當(dāng)需要研究的對(duì)象是一些看不見的物質(zhì)時(shí)（如電流、分子、力、磁場(chǎng)等），它們的物理現(xiàn)象就很難通過直接觀察的方式來獲得，這時(shí)就必須將研究的方向轉(zhuǎn)移到由它們所產(chǎn)生的各種可見的效應(yīng)、效果上，通過間接的方式去觀察、分析和判斷該物質(zhì)的存在、大小和特性等情況，這種研究方法稱為轉(zhuǎn)換法.例如，電流是看不見、摸不著的，但是，要判斷電路中是否存在電流時(shí)，我們可通過電路中的燈泡是否發(fā)光去判定，即根據(jù)電流產(chǎn)生的效應(yīng)來判斷.又如，磁場(chǎng)是磁體周圍空間里存在的一種看不見、摸不著的物質(zhì)，判斷磁場(chǎng)是否存在時(shí)，可以用小磁針放入其中看是否受力而轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象來確定.轉(zhuǎn)換法的使用有利于培養(yǎng)發(fā)散思維.

六、實(shí)驗(yàn)推理法

實(shí)驗(yàn)推理法是以大量的可靠的事實(shí)為基礎(chǔ)，以真實(shí)的實(shí)驗(yàn)為原形，通過合理的推理和抽象概括，從而得出結(jié)論的一種重要的物理研究方法.如研究牛頓第一定律的實(shí)驗(yàn)，研究真空中是否能傳播聲音的實(shí)驗(yàn)，等等.

初中物理探究的方法多種多樣，只要我們?cè)谌粘５慕虒W(xué)中根據(jù)研究對(duì)象的具體情況，引導(dǎo)學(xué)生選擇恰當(dāng)?shù)奶骄糠椒?，就能找到解決問題的途徑，獲得正確的探究結(jié)論，從而提高學(xué)生科學(xué)探究的能力，激發(fā)他們進(jìn)行科學(xué)探究的熱情.