初中物理常用科學方法

劉明燕

初中物理教材的各個章節(jié)都有意識、有步驟地滲透了物理學的科學研究方法，使同學們在學習物理知識的同時受到科學方法的熏陶和訓(xùn)練，逐步地掌握最基本、最主要的科學方法，達到促進知識學習、培養(yǎng)能力和提高科學素質(zhì)的目的。新課程標準中的課程目標與義務(wù)教育大綱中的教學目標相比，不僅有知識與技能的目標，還有其他領(lǐng)域的目標。新課程標準中的過程與方法目標要求在物理知識與技能的探索與學習過程中，使學生掌握一些簡單的科學探究方法，形成比較有效的物理思想。方法的掌握是能力形成的標志。

一、控制變量法：

為了弄清事物變化的原因和規(guī)律，必須設(shè)法把其中的一個或幾個因素用人為的方法控制起來，使它保持 不變，然后來比較、研究其他兩個變量之間的關(guān)系，這種研究問題的科學方法就是控制變量法。 任何物理實驗，都要按照實驗?zāi)康?、原理和方法控制某些條件來研究。如：電流與電壓、電阻的關(guān)系； 導(dǎo)體的電阻大小與哪些因素有關(guān)，滑動摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān)，蒸發(fā)的快慢與哪些因素的有關(guān)；液體 壓強與哪些因素有關(guān)；浮力大小與哪些因素有關(guān)；壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)；滑輪組的機械效率與哪 些因素有關(guān)；動能、重力勢能大小與哪些因素有關(guān)；電流做功的多少跟哪些因素有關(guān)系；電流的熱效應(yīng)與哪 些因素有關(guān)；研究電磁鐵的磁性強弱跟哪些因素有關(guān)系等。

二、類比法：

類比法是指由一類事物所具有的屬性，可以推出與其類似事物也具有這種屬性的思考和處理問題的方法.如在認識電流、電壓的概念、研究電源的作用和影響電阻大小的因素等概念或規(guī)律時，與水流水壓模擬實驗、抽水機的作用和水渠對水流的影響等物理現(xiàn)象進行類比，會使學生理解和掌握這些抽象的物理概念或規(guī)律產(chǎn)生其他方法無法替代的作用。

三、觀察法

觀察法是人們?yōu)榱苏J識事物的本質(zhì)和規(guī)律，有目的，有計劃地對在自然條件下所顯現(xiàn)的有關(guān)事物進行考察的一種方法，是人們收集，獲取，記載和描述感性材料的常用方法之一。從某種意義上說，沒有觀察就沒有科學研究。要在科學研究上有所發(fā)現(xiàn)，有所創(chuàng)造，必須掌握觀察方法。

四、轉(zhuǎn)換法

一些比較抽象的看不見、摸不著的物質(zhì)的微觀現(xiàn)象，要研究它們的運動等規(guī)律，使之轉(zhuǎn)化為學生熟知的看得見、摸得著的宏觀現(xiàn)象來認識它們。這種方法在科學上叫做“轉(zhuǎn)換法”。如：分子的運動，電流的存在等，如：空氣看不見、摸不到，我們可以根據(jù)空氣流動（風）所產(chǎn)生的作用來認識它；分子看不見、摸不到，不好研究，可以通過研究墨水的擴散現(xiàn)象去認識它；電流看不見、摸不到，判斷電路中是否有電流時，我們可以根據(jù)電流產(chǎn)生的效應(yīng)來認識它；磁場看不見、摸不到，我們可以根據(jù)它產(chǎn)生的作用來認識它。再如，有一些物理量不容易測得，我們可以根據(jù)定義式轉(zhuǎn)換成直接測得的物理量。在由其定義式計算出其值，如電功率（我們無法直接測出電功率只能通過P=UI利用電流表、電壓表測出U、I計算得出P）、電阻、密度等。

中學物理課本中，測不規(guī)則小石塊的體積我們轉(zhuǎn)換成測排開水的體積；我們測曲線的長短時轉(zhuǎn)換成細棉線的長度；在測量滑動摩擦力時轉(zhuǎn)換成測拉力的大??；大氣壓強的測量（無法直接測出大氣壓的值，轉(zhuǎn)換成求被大氣壓壓起的水銀柱的壓強）測硬幣的直徑時轉(zhuǎn)換成測刻度尺的長度；測液體壓強（我們將液體的壓強轉(zhuǎn)換成我們能看到的液柱高度差的變化）；通過電流的效應(yīng)來判斷電流的存在（我們無法直接看到電流）；通過磁場的效應(yīng)來證明磁場的存在（我們無法直接看到磁場）；研究物體內(nèi)能與溫度的關(guān)系（我們無法直接感知內(nèi)能的變化，只能轉(zhuǎn)換成測出溫度的改變來說明內(nèi)能的變化）；在研究電熱與電流、電阻的因素時，我們將電熱的多少轉(zhuǎn)換成液柱上升的高度；在我們研究電功與什么因素有關(guān)的時候，我們將電功的多少轉(zhuǎn)換成砝碼上升的高度；密度、功率、電功率、電阻、壓強（大氣壓強）等物理量都是利用轉(zhuǎn)換法測得的；在我們回答動能與什么因素有關(guān)時，我們回答說小球在平面上滑動的越遠則動能越大，就是將動能的大小轉(zhuǎn)換成了小球運動的遠近。以上列舉的這些問題均應(yīng)用了這種科學方法。

五、圖象法。

圖像可以用來表示一個物理量隨另一個物理量變化的情況，很直觀。所以各門科學都常用到它。如物態(tài)變化中固體的熔化、凝固圖象，水的沸騰圖象，電阻上的電流跟電壓的關(guān)系圖象，同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積的關(guān)系圖象，重力與質(zhì)量的關(guān)系圖象。

六、比值法。就是在定義一個物理量的時候采取比商的形式定義。如電流I=Q/t，歐姆定律I=U/R，電功率P=W/t，密度ρ=m/V，速度v=s/t，重力常數(shù)g=G/m，壓強P=F/S，機械效率η=W有用/W總。

七、等效替代法：

在物理學中，我們研究某物體或物理現(xiàn)象的作用效果時，有時為了使問題簡化，常用一個物理量來代替其他所有物理量，但不會改變物理效果。這種研究問題的方法給問題的闡釋或解答帶來極大方便，我們稱這種研究問題的方法為等效替代法.如用合力替代各個分力，用總電阻替代串聯(lián)、并聯(lián)的部分電阻，用浮力替代液體對物體的各個方向的壓力等。

八、歸納法

是通過樣本信息來推斷總體信息的技術(shù)。要做出正確的歸納，就要從總體中選出的樣本，這個樣本必須足夠大而且具有代表性。在我們買葡萄的時候就用了歸納法，我們往往先嘗一嘗，如果都很甜，就歸納出所有的葡萄都很甜的，就放心的買上一大串。比如銅能導(dǎo)電，銀能導(dǎo)電，鋅能導(dǎo)電則歸納出金屬能導(dǎo)電。在實驗中為了驗證一個物理規(guī)律或定理，反復(fù)的通過實驗來驗證他的正確性然后歸納、分析整理得出正確的結(jié)論。在阿基米德原理中，為了驗證F浮=G排，我們分別利用石塊和木塊做了兩次實驗，歸納、整理均得出F浮=G排，于是我們驗證了阿基米德原理的正確性，使用的正是這種方法。在驗證杠桿的平衡條件中，我們反復(fù)做了三次實驗來驗證F1×L1=F2×L2也是利用這種方法。

一切發(fā)聲體都在振動結(jié)論的得出（在實驗中對多種結(jié)論進行分析整理并得出最后結(jié)論時），都要用到這一方法。在驗證導(dǎo)體的電阻與什么因素有關(guān)的時候，經(jīng)過多次的實驗我們得出了導(dǎo)體的電阻與長度，材料，橫截面積，溫度有關(guān)，也是將實驗的結(jié)論整理到一起后歸納總結(jié)得出的。在所有的科學實驗和原理的得出中，我們幾乎都用到了這種方法。

以上是初中物理教學中常用的幾種研究方法。在指導(dǎo)學生研究物理現(xiàn)象、概念和規(guī)律時，潛移默化地滲透科學研究方法，長此以往不但加深對物理現(xiàn)象、概念或規(guī)律的認識和理解，而且培養(yǎng)學生了科學思維習慣，提高了科學素養(yǎng)，對學生今后的發(fā)展終身受益。