“司南版”初中物理教材中實(shí)驗(yàn)探究方法舉隅

《九年義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》倡導(dǎo)探究式的學(xué)習(xí)，注重學(xué)生自己動手、動腦探究科學(xué)規(guī)律，體驗(yàn)科學(xué)研究的方法，科學(xué)探究既是一種重要的教育方式，又是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)。因此，在初中物理教學(xué)中，不僅要教給學(xué)生物理知識，更重要的是要引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷一次物理學(xué)知識的“再發(fā)現(xiàn)”的過程，從而培養(yǎng)學(xué)生獲取新知識的能力，收集和處理信息的能力，分析和解決問題的能力，體驗(yàn)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。所以，初中物理探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)施顯得尤為重要。如何使實(shí)驗(yàn)教學(xué)達(dá)到課程標(biāo)準(zhǔn)確定的目標(biāo)，其中蘊(yùn)含的大量的科學(xué)方法，我們必須給予足夠的重視，并且滲透到教學(xué)活動中去，適時向?qū)W生介紹、點(diǎn)撥，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中去體驗(yàn)，逐步提高學(xué)生科學(xué)探究的能力。下面，以\"司南版\"物理教材為例，談?wù)劤Ｒ姷膸追N探究方法。

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1 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研究物理量與影響它的多個因素中的一個因素的關(guān)系，將除這個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。

這種方法在整個初中物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用比較普遍。例如八年級《物理》第三章第一節(jié)關(guān)于探究聲音是怎樣傳播的實(shí)驗(yàn)中，就開始滲透控制變量的思想。因?yàn)楣腆w，液體和氣體都是傳聲的介質(zhì)，我們逐一研究它們分別可以傳聲時，就必須控制其它兩個因素。如果在進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)時就給學(xué)生恰當(dāng)?shù)攸c(diǎn)撥，提出：“把兩張課桌緊緊地挨在一起，一個同學(xué)輕敲桌面，另一個同學(xué)把一只耳朵貼在另一張桌子上，并用手捂住另一只耳朵，聽到敲擊聲為什么就能認(rèn)為是桌子傳來而不是空氣傳來的？”引導(dǎo)學(xué)生去分析比較，就能使學(xué)生體驗(yàn)到控制變量的思想。在接著的探究影響音調(diào)、響度等因素的實(shí)驗(yàn)中，把控制變量的思想對學(xué)生給予簡要的介紹，就會使學(xué)生逐步領(lǐng)悟到控制變量法的實(shí)質(zhì)要領(lǐng)，為以后的探究實(shí)驗(yàn)作好方法上的準(zhǔn)備。

在初中物理中，探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素、電流跟電壓電阻的關(guān)系、影響電功率大小的因素、影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素、影響滑動摩擦力大小的因素、影響壓力作用效果的因素影響蒸發(fā)快慢的因素等實(shí)驗(yàn)，都運(yùn)用了控制變量法。

2 轉(zhuǎn)換法

有的物理量不便于直接測量，有的物理現(xiàn)象不便于直接觀察，通過轉(zhuǎn)換成為容易測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。例如，在探究電流做功與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中，電流通過阻值不等的兩根電阻絲所做功的多少無法直接觀測和比較，而我們通過轉(zhuǎn)換為讓相同容器中質(zhì)量相等的煤油吸熱，觀察插在煤油中溫度計(jì)示數(shù)的變化情況，從而推導(dǎo)出哪個電阻放熱多，判定出電流做功與電壓、電流和時間的關(guān)系。教學(xué)時不妨設(shè)計(jì)一問：為什么研究電流做功多少與電壓、電流等的關(guān)系時，還用到似乎與實(shí)驗(yàn)無關(guān)的煤油呢？并且煤油的質(zhì)量要相等呢？促使學(xué)生思維得以發(fā)散，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。

在初中物理實(shí)驗(yàn)中，利用軟細(xì)繩測量地圖上鐵路線上的長度、刻度尺和三角板配合測量硬幣的直徑、圓錐的高等，都運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法的思想。

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3 等效替代法

等效替代法是指在研究某一個物理現(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。我們在教學(xué)中，在學(xué)生親歷實(shí)驗(yàn)過程的基礎(chǔ)上，教師注重引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行方法的總結(jié)，在思維方式上受到啟發(fā)，他們以后遇到有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時，就會自覺地加以運(yùn)用。比如在學(xué)習(xí)伏安法測電阻之后，要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個實(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，另有一個已知阻值的定值電阻供選用，要求測出未知電阻，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。

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4 類比法

類比法是一種推理方法。為了把要表達(dá)的物理問題說清楚說明白，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，通過借助地一個比較熟悉的對象的某些特征，去理解和掌握另一個有相似性的對象的某些特征。如：在研究電壓的作用時，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，則大拇指的一端為北極。這樣形象直觀很容易被學(xué)生理解并記憶牢固。當(dāng)然，這里還可以用其他方式來類比，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，還可以找到更符合學(xué)生實(shí)際的類比方法。

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5 圖象法

圖象是一個數(shù)學(xué)概念，用來表示一個量隨另一個量的變化關(guān)系，很直觀。由于物理學(xué)中經(jīng)常要研究一個物理量隨另一個物理量的變化情況，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)生在親自動手實(shí)驗(yàn)并得出實(shí)驗(yàn)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，教師也可以有意識地引導(dǎo)學(xué)生采用圖象來處理數(shù)據(jù)。例如在探究電阻不變時電流與電壓的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，把實(shí)驗(yàn)收集到的電壓值為橫座標(biāo)、電流值為縱座標(biāo)，作出的電流與電壓的關(guān)系，很直觀地表示出當(dāng)電阻一定時、電流與電壓成正比的規(guī)律，這樣學(xué)生非常容易理解和記憶。在探究同種物質(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。

6 理想化方法

理想化方法是指在物理教學(xué)中通過想象建立模型和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的一種科學(xué)方法?？煞譃槔硐牖Ｐ秃屠硐牖瘜?shí)驗(yàn)。

理想化模型就是指把復(fù)雜的問題簡單化，把研究對象的一些次要因素舍去，抓住主要因素，對實(shí)際問題進(jìn)行理想化處理去再現(xiàn)原形的本質(zhì)的東西，構(gòu)建理想化的物理模型。這是一種重要的物理研究方法。例如探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)，杠桿就是一種理想化的模型。杠桿在使用時，由于受到力的作用，都會引起或多或少的形變，然而在研究中把此時的形變忽略不計(jì)，這里我們就把杠桿經(jīng)過理想化的處理，認(rèn)為它無形變，視為一個硬棒，從而使學(xué)生在研究時不被細(xì)枝末節(jié)的因素影響，順利地得出杠桿平衡原理。

又比如在研究光的傳播時，我們用一條帶箭頭的直線來形象地表示光的傳播方向和路徑，在研究力的作用時用力的示意圖來表示力的三要素等均采用了建立模型的方法，這樣便于學(xué)生理解和掌握。

理想化實(shí)驗(yàn)是一種科學(xué)的抽象方法。它既要以實(shí)驗(yàn)事實(shí)作基礎(chǔ)，但又不能直接由實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論。比如， 我們在探究空氣能傳聲的實(shí)驗(yàn)中，逐漸將真空罩內(nèi)的空氣抽出，聽到罩內(nèi)的鬧鐘的聲音逐漸變?nèi)?，于是我們推理得出將真空罩?nèi)的空氣抽完（即真空），就聽不到鬧鐘的聲音了，從而得出空氣能傳聲而真空不能傳聲的結(jié)論。這里采用的方法就是理想化，因?yàn)闊o論怎樣抽氣是不可能將真空罩內(nèi)的空氣抽完的。又如牛頓第一定律就是理想化實(shí)驗(yàn)得出的一條重要物理規(guī)律。如果教師在教學(xué)中注意很好地滲透這一方法，有利培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思想，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

總之，在初中物理實(shí)驗(yàn)中，蘊(yùn)含著許多科學(xué)方法，我們既不能視而不見忽視它，又不能為方法講方法，要時時做有心人，把握時機(jī)，把科學(xué)方法滲透到教學(xué)活動中，恰當(dāng)點(diǎn)撥，就能不斷提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。