初中物理科學(xué)探究方法的歸納

吳玉茹

摘 要： 新課程要求在突出科學(xué)探究內(nèi)容的同時(shí)，重視研究方法指導(dǎo)?？茖W(xué)探究方法是連接知識(shí)和能力的紐帶，為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力提供了廣闊的施展空間。物理蘊(yùn)含大量的科學(xué)方法，我們必須給予足夠重視，并滲透到教學(xué)活動(dòng)中，適時(shí)向?qū)W生介紹、點(diǎn)撥，不僅有利于學(xué)生理解和掌握物理概念和規(guī)律，更有利于學(xué)生探究思維培養(yǎng)和創(chuàng)新能力提高。在平常教學(xué)過程中滲透科學(xué)探究方法至關(guān)重要。考查科學(xué)探究物理問題的方法，成為今后中考的熱點(diǎn)。本文結(jié)合作者教學(xué)實(shí)踐歸納初中物理科學(xué)探究方法。

關(guān)鍵詞： 科學(xué)探究方法 初中物理 歸納

“掌握一種科學(xué)方法勝過解答十個(gè)問題”。對(duì)研究方法的學(xué)習(xí)和考查體現(xiàn)著一種新的教學(xué)理念，學(xué)生只有真正掌握了研究方法，才能有效解決實(shí)際問題，真正提高創(chuàng)新意識(shí)和能力。以下介紹初中物理常用的科學(xué)探究方法。

一、微小量放大法

微小量放大法：物理實(shí)驗(yàn)中常遇到一些微小量的測(cè)量。為提高測(cè)量精度，常需要采用合適的放大方法，選用相應(yīng)的測(cè)量裝置將被測(cè)量進(jìn)行放大后再進(jìn)行測(cè)量。常用的放大法有累計(jì)放大法、形變放大法、光學(xué)放大法等。

1.累計(jì)放大法（疊加放大法）：在被測(cè)量能夠簡單重疊的條件下，將它延展若干倍再進(jìn)行測(cè)量的方法。如測(cè)量一張紙的厚度時(shí)，我們先測(cè)量100張紙的厚度再將結(jié)果除以100，這樣使測(cè)量的結(jié)果更接近真實(shí)的值。要測(cè)量出一張郵票的質(zhì)量，心跳一下的時(shí)間，導(dǎo)線的直徑，均可用累計(jì)放大法完成。累計(jì)放大法的優(yōu)點(diǎn)是在不改變測(cè)量性質(zhì)的情況下，將被測(cè)量擴(kuò)展若干倍后再進(jìn)行測(cè)量，從而增加測(cè)量結(jié)果的有效數(shù)字位數(shù)，減小測(cè)量的相對(duì)誤差。在使用累計(jì)放大法時(shí)，應(yīng)注意兩點(diǎn)：一是擴(kuò)展過程中被測(cè)量不能發(fā)生變化；二是擴(kuò)展過程中應(yīng)努力避免引入新的誤差因素。

2.形變放大法：形變是力作用的效果，在力學(xué)中形變的基本表現(xiàn)形式為體積、長度、角度的改變。而顯示形變的方法可用力學(xué)的方法，也可用電學(xué)、光學(xué)的方法。如體積的變化，由液柱的長度變化顯示。

3.光學(xué)放大法：常用的光學(xué)放大法有兩種：一種是使被測(cè)物通過光學(xué)裝置放大視角形成放大像，便于觀察判別，從而提高測(cè)量精度，如放大鏡、顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡等。另一種是使用光學(xué)裝置將待測(cè)微小量進(jìn)行間接放大，通過測(cè)量放大了的量獲得微小量。如測(cè)量微小長度和微小角度變化的光杠桿鏡尺法，就是一種常用的光學(xué)放大法。

二、建立理想模型法

建立理想模型法：通過建立模型揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)的方法。實(shí)際現(xiàn)象和過程一般都十分復(fù)雜，涉及眾多因素，把某一類具體事物抽象為某個(gè)物理概念，采用模型方法可起到簡化的作用。忽略次要因素，從復(fù)雜事物中抽象出理想模型，合理近似反映研究事物的本質(zhì)特征。使用這種方法的根本目的在于使人們能集中全力掌握研究對(duì)象在某些方面表現(xiàn)出的本質(zhì)特征或運(yùn)動(dòng)規(guī)律。事實(shí)證明，這是一種研究物理問題的有效方法，也是我們理解有關(guān)物理知識(shí)的基礎(chǔ)。

在初中物理課本中，應(yīng)用這種方法的有：光線、力的圖示、力的示意圖、將撬棒看做杠桿、單擺磁感應(yīng)線、電路圖……

三、科學(xué)推理法

科學(xué)推理法：物理學(xué)中，常常有難以達(dá)到條件的時(shí)候，這時(shí)，我們常常需要將實(shí)驗(yàn)想象為理想情況達(dá)到目的，在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上經(jīng)過概括、抽象、推理得出規(guī)律?？茖W(xué)推理法是研究物理規(guī)律的一種重要思想方法，能體現(xiàn)物理學(xué)本質(zhì)的一種方法。它以大量的可靠事實(shí)為基礎(chǔ)，以真實(shí)的實(shí)驗(yàn)為原形，在觀察實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，忽略次要因素，進(jìn)行合理推理，得出物理規(guī)律，達(dá)到認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)的目的。

初中物理課本中，應(yīng)用這種方法的有：斜面實(shí)驗(yàn)、推導(dǎo)出聲音不能在真空中傳播、推導(dǎo)出牛頓第一定律、推導(dǎo)出電荷的種類……

四、等效替代法

等效替代法：在保證某種效果（特性和關(guān)系）相同的前提下，將實(shí)際的、復(fù)雜的物理問題和物理過程轉(zhuǎn)化為等效的、簡單的、易于研究的物理問題和物理過程研究和處理的方法。

等效替代法是常用的科學(xué)思維方法。掌握等效替代法及應(yīng)用，體會(huì)物理等效思想的內(nèi)涵，有助于提高考生的科學(xué)素養(yǎng)，命題愈加明顯地滲透著物理思想、物理方法的考查，等效思想和方法作為一種迅速解決物理問題的有效手段，仍將體現(xiàn)于中考命題的突破過程中。

在初中物理課本中，應(yīng)用這種方法的有：

1.在平面鏡成像實(shí)驗(yàn)中，我們利用完全相同的另一根蠟燭等效替代物體的大小，從而驗(yàn)證物與像的大小相同。（“蠟燭”替代“蠟燭”）

2.在研究合力時(shí)，一個(gè)力與另兩個(gè)力使彈簧發(fā)生的形變是等效的，那么這一個(gè)力就可以等效替代了另兩個(gè)力。（“力”替代“力”）

3.在托里拆利實(shí)驗(yàn)中，我們用汞柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)等效替代大氣壓強(qiáng)。（“壓強(qiáng)”替代“壓強(qiáng)”）

4.在研究串、并聯(lián)電路的總電阻時(shí)，在保證總電流相同的前提下，用總電阻替代串聯(lián)或并聯(lián)的其他所有電阻。（“電阻”替代“電阻”）

五、控制變量法

控制變量法：物理學(xué)或生物學(xué)中對(duì)于多因素（多變量）的問題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個(gè)單因素的問題，而只改變其中的某一個(gè)因素，從而研究這個(gè)因素對(duì)事物影響，分別加以研究，最后綜合解決。它是科學(xué)探究中的重要思想方法，廣泛運(yùn)用于各種科學(xué)探索和科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究中?？刂谱兞糠ㄊ侵袑W(xué)物理中最常用的方法，也是中考出題最多的方法。

在初中物理課本中，應(yīng)用這種方法的有：

1.研究琴弦發(fā)聲的音調(diào)與弦粗細(xì)、松緊、長短的關(guān)系（聲學(xué)）。

2.蒸發(fā)的快慢與哪些因素有關(guān)（熱學(xué)）。

3.影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素；影響液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小的因素；影響液體浮力大小的因素；影響壓力作用效果（壓強(qiáng)）大小的因素；影響動(dòng)能（重力勢(shì)能）大小的因素（力學(xué)）。

4.影響導(dǎo)體的電阻大小的因素有關(guān)；電流與電壓、電阻的關(guān)系；影響電功大小的因素；影響電流熱效應(yīng)大小的因素（電學(xué)）。

5.影響電磁鐵磁性大小的因素（磁學(xué)）。

六、轉(zhuǎn)換法

轉(zhuǎn)換法：物理學(xué)中對(duì)于一些看不見、摸不著的現(xiàn)象或不易直接測(cè)量的物理量，通常用一些非常直觀的現(xiàn)象認(rèn)識(shí)或用易測(cè)量的物理量間接測(cè)量。初中物理在研究概念、規(guī)律和實(shí)驗(yàn)中多處應(yīng)用了這種方法。

1.有一些比較抽象的看不見、摸不著的物質(zhì)的微觀現(xiàn)象，要研究它們的運(yùn)動(dòng)等規(guī)律，使之轉(zhuǎn)化為學(xué)生熟知的看得見、摸得著的宏觀現(xiàn)象認(rèn)識(shí)它們，這是一種轉(zhuǎn)換法的體現(xiàn)。注意：前后兩者本質(zhì)是相同或有聯(lián)系的。

例如：（1）光沿直線傳播——影子的形成；

（2）一些物體受到力的作用——物體發(fā)生形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；

（3）分子運(yùn)動(dòng)看不見、摸不到——研究墨水的擴(kuò)散現(xiàn)象；

（4）電流周圍存在著磁場——指南針指南北。

2、有一些物理量不容易直接測(cè)得，而我們可以通過觀察其他物理量。

例如：（1）研究壓力作用效果與哪些因素有關(guān)時(shí)，將壓力的作用效果——海綿的凹陷程度；

（2）研究液體壓強(qiáng)的特點(diǎn)時(shí)，將液體壓強(qiáng)大小——U型管液面高度差；

（3）研究動(dòng)能大小與哪些因素有關(guān)時(shí)，將小球的動(dòng)能大小——木塊被推動(dòng)的距離遠(yuǎn)近；

（4）研究電磁鐵的磁性強(qiáng)弱時(shí)，將電磁鐵的磁性強(qiáng)弱——電磁鐵吸引鐵釘?shù)亩嗌佟?/p>

七、類比法

類比法：也叫“比較類推法”，指由一類事物所具有的某種屬性，可以推測(cè)與其類似的事物也應(yīng)具有這種屬性的推理方法。其結(jié)論必須由實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，類比對(duì)象間共有的屬性越多，則類比結(jié)論的可靠性越大。

類比法的特點(diǎn)是“先比后推”。“比”是類比的基礎(chǔ)，既要共同點(diǎn)又要不同點(diǎn)。對(duì)象之間的共同點(diǎn)是類比法是否能夠施行的前提條件，沒有共同點(diǎn)的對(duì)象之間是無法進(jìn)行類比推理的。在物理教學(xué)中，類比法可以幫助理解較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)和較難的物理知識(shí)。注意：類比法的兩個(gè)對(duì)象只有一個(gè)是研究對(duì)象，并且前后兩者往往是本質(zhì)不相同、沒有直接聯(lián)系的。

例如：研究：電流的形成、電壓的作用；類比：水流的形成，水壓對(duì)水流的作用；

研究：電源是提供電壓的裝置；類比：抽水機(jī)是提供水壓的裝置；

研究：功率的定義或密度的定義；類比：速度的定義。

有時(shí)在研究某些物理知識(shí)或物理規(guī)律時(shí)，往往要同時(shí)用到幾種研究方法。如在研究電阻的大小與哪些因素有關(guān)時(shí)，我們同時(shí)用到了轉(zhuǎn)換法（把電阻的大小轉(zhuǎn)換成電流的大小、通過研究電流的大小得到電阻的大小）和控制變量法（在研究電阻與長度有關(guān)時(shí)控制了材料、橫截面積）等方法?？梢姡锢淼目茖W(xué)方法無法細(xì)致分類，只能根據(jù)題意看題中強(qiáng)調(diào)的是哪一過程，分析解答。

總之，考生要養(yǎng)成良好思維習(xí)慣，在解決問題時(shí)要嘗試運(yùn)用各種物理研究方法，不斷提高科學(xué)素質(zhì)，這既是中考熱點(diǎn)又是為了實(shí)現(xiàn)課程改革目標(biāo)。

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