时间:2023-06-13 16:27:18
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科学方法是连接知识和能力的纽带。“掌握一种科学方法胜过解答十个问题。”对研究方法的学习和考查体现着一种新的教学理念,同学们只有真正掌握了研究方法,才能有效解决实际问题,真正提高自己的创新意识和能力。
《新课程标准》要求,在突出科学探究内容的同时,重视研究方法的指导,使学生在进行科学探究、学习物理知识的过程中,逐渐拓宽视野,初步领悟到科学研究方法的真谛。因此初中物理论文初中物理论文,考查研究物理问题的方法,成为当前和今后中考的热点。
初中物理常用的研究方法有:控制变量法、等效替代法、转换法、推理法、模型法、类比法等。
一、控制变量法
所谓控制变量法,就是在研究和解决问题的过程中,对影响事物变化规律的因素和条件加以人为控制,只改变某个变量的大小,而保证其它的变量不变,最终解决所研究的问题。控制变量法是中学物理中最常用的方法,也是中考出题最多的方法。
在初中物理课本中,应用这种方法的实验有:
理想斜面实验、探究力与运动的关系、探究影响滑动摩擦力大小的因素、探究影响压力的作用效果的因素、探究影响液体压强大小的因素、探究影响浮力大小的因素、蒸发的快慢与哪些因素有关、探究影响滑轮组的机械效率的因素、探究影响动能大小的因素、探究影响重力势能大小的因素、探究影响导体电阻大小的因素、验证欧姆定律、探究影响电流做功多少的因素、探究影响电流的热效应的因素、探究影响电磁铁磁性强弱的因素、比热容概念的引入等
二、等效替代法
在物理实验中有许多物理特征、过程和物理量要想直接观察和测量很困难,这时往往把所需观测的变量换成其它间接的可观察和测量的变量进行研究,这种研究方法就是等效法。
等效替代法是常用的科学思维方法。等效是指不同的物理现象、模型、过程等在物理意义、作用效果或物理规律方面是相同的。它们之间可以相互替代,而保证结论不变。等效的方法是指面对一个较为复杂的问题,提出一个简单的方案或设想,而使它们的效果完全相同,从而将问题化难为易,求得解决。
初中物理课本中应用这种方法的有:
1、探究平面镜成像特点时用另一支蜡烛在玻璃板后面去等效像2、等效电路 3、串并联总电阻 4、多个分力与合力等效 5、物体的重心等论文参考文献格式。
三、转换法
对于不易研究或不好直接研究的物理问题,而是通过研究其表现出来的现象、效应、作用效果间接研究问题的方法叫转换法。
初中物理中应用了这种方法的有:
1.研究物体内能与温度的关系(我们无法直接感知内能的变化,只能转换成测出温度的改变来说明内能的变化);
2.在研究电热与电流、电阻的关系时,将电热的多少转换成温度计液柱上升的高度;
3.我们在研究电功与什么因素有关的时候,将电功转换成砝码上升的高度;
4.在我们回答动能与什么因素有关时,我们将动能转化为小木块在平面上被推动的距离,距离越远则动能越大。
5.证明声音是由振动产生的,敲击音叉后放入水中,水花四溅。
注意:等效法与转换法很相似,它们的区别是“等效替代法” 中相互替代的两个量种类相同,大小相等 ,而“转换法”中的两个物理量有因果关系,并且性质往往发生了改变如
转换法: 电流大小用灯泡亮度体现; 磁场的强弱用小磁针偏转的幅度体现
等效替代法: 分力相叠加是合力 ;小石块体积用排开水的体积代替
四、理想模型法
实际现象和过程一般都十分复杂,涉及到众多因素,采用模型方法可起到简化和纯化的作用.忽略次要因素,从复杂事物中抽象出理想模型,合理近似的反应所研究事物的本质特征,这种研究问题的方法叫理想模型法.
在初中物理课本中,应用这种方法的有
1.光线(光线是看不见的,我们使用一条看得见的实线来表示,就将问题简化利用了理想化模型)
2.磁感线
3.电路图是实物电路的模型
4.力的示意图或力的图示是实际物体和作用力的模型。
5.实验室常用手摇交流发电机及挂图来研究交流发电机的原理和工作过程
6.研究连通器原理时用到液片模型。
7.研究肉眼观察不到的原子结构时建立原子核式结构模研究肉眼观察不到的原子结构时建立原子核式结构模型。
五、科学推理法
推理法是根据已知物理现象和规律,通过想象和推理对未知的现象做出科学的推理和预见.推理法是在观察实验的基础上,忽略次要因素初中物理论文初中物理论文,进行合理的推理,得出结论,达到认识事物本质的目的。理想实验是研究物理规律的一种重要的思想方法,它以大量的可靠的事实为基础,以真实的实验为原形,通过合理的推理得出物理规律.
在初中物理课本中,应用这种方法的有
1、声音不能在真空中传播用推理法得出
2、研究物体运动状态与力的关系时,推理得出惯性定律。
六.类比法
类比法是指将两个相似的事物做对比,从已知对象具有的某种性质推出未知对象具有相应性质的方法.类比法在物理中有广泛的应用。所谓类比,实际上是一种从特殊到特殊或从一般到一般的推理。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它们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维。在物理教学中,类比方法可以帮助理解较复杂的实验和较难的物理知识。
在初中物理课本中,应用这种方法的有
1、用水流类比电流 2、用水压类比电压 3、用水波类比声波 4、用太阳系的结构类比原子的结构。
一、控制变量法
控制变量法在初中物理实验探究过程中最常用的方法。控制变量法是解决复杂问题的一种有效方法。当一个物理量与多个因素有关时,为了确定这个物理量与某个因素的关系,就要控制其他因素不变,只改变这个因素,看所研究的物理量与这个因素的变化关系,这种研究方法就是控制变量法。
例如在探究影响导体电阻的大小的因素的实验中,影响导体电阻大小的因素有导体的长度、横截面积、材料这三个变量,怎样才能确定其中一个因素对导体电阻的影响及影响程度呢?这就需要用控制变量法。如下一练习题:两个同学在做探究影响导体的电阻的大小实验时他准备在电路中接入待研究的电阻丝,电源电压恒定,待用电阻丝规格如下表:
1、要研究电阻与材料的关系应选择序号___和___的两组电阻丝
2、选择2和3两组电阻丝能研究电阻和___的关系
3、将2和4号电阻丝接入两个完全相同的电路发现接有4号电阻丝的电路中的电流表示数大于接有2号的电路中电流表的示数,可得出的结论是:_______
4、这种方法在初中物理中经常用到,以下实验中与此方法不同的是()
A液体蒸发的快慢与哪些因素有关
B动能与质量和速度的关系
C电流与电压和电阻的关系
D电流时用水流类比
在初中物理中用到控制变量法的实验除了上题中提到的A、B、C三个选项的实验外,还有如下实验:研究不同物质的吸热能力、研究电磁铁的磁性与线圈匝数和电流大小的关系、研究物体运动的快曼、研究滑动摩擦力与压力的大小和接触面的粗糙程度的关系、研究压力的作用效果与压力大小和受力面积大小的关系、研究液体压强的大小与液体的密度和深度的关系等等。
二、转换法
有某些物质或现象我们看不见摸不着,但是可以通过研究该物质或现象所产生的可见效果,对物质和现象进行进一步的分析的方法叫做转换法。
在声音的产生和传播这一节课中,音叉的振动我们看不清楚,把正在振动的音叉放入水中溅起水花可来认识它。电流看不见但我们可以通过它表现出来年的热效应和磁效应来认识它;磁场看不到可以通过放入其中的小磁针转动方向发生偏转来认识。
例如下面的一个习题:磁场是一种看不见的特殊物质,我们可以通过磁场对小磁针的作用效果来认识他。这是科学研究的一种常用方法。下列选项中不是采用这种研究方法的是()
A比较温度高低,通过液体受热后的体积变化
B学习了电压,通过水压来认识它
C电磁铁磁性的强弱可以观察吸引的大头针的数目
D电路是否有电流可以观察电流表指针是否发生偏转
在下列问题的研究中还可以用到转化法:通过扩散现象来研究分子的运动;研究物理的动能与质量和速度的关系时通过木块被撞击后移动的距离来判断动能的大小等等。
三、等效替代法
当两个物理量或两个物理过程产生的效果相同时就可以利用其中的一个物理量来代替另一个物理量,或利用一个物理过程来代替另一个物理过程的方法叫等效替代法。等效法是物理方法中应用广泛的重要方法,是科学研究中常用的一种思维方法。在效果等同的前提下,把实际的、复杂的物理过程变成理想的简单的等效过程来处理,可加深对物理概念、规律的理解。
例如用等效替代法测电阻:实验设计方案如图1所示:电源电压保持不变,S是单刀双掷开关、R'是电阻箱、R0是已知阻值的电阻、Rx是待测电阻。
实验步骤:
①将开关S拨到a,读出电流表的示数为I;
②再将开关S拨到b,调节电阻箱R'的阻值,使电流表的示数为I,读出电阻箱的阻值为R,则被测电阻Rx的阻值为R。另外,在研究平面镜成像的实验中也用到等效替代法。
等效替代法还可以在如下实验探究中:排水法测小块固体的体积;求多个电阻组成的串联、并联电路的总电阻等等。
四、理想化法
二、转换法
对于微观规律、抽象概念以及不便直接测量的物理量,教师可以通过宏观表现出来的现象及其他方面的现象进行分析,从而把微观的宏观化、抽象的具体化、间接的直接化,这有利于提高学生解决和处理具体事务的能力,养成寻找巧妙解决问题方案的习惯。如判断电流的存在,学生可从电流的效应来分析、判断磁场的情况,也可以通过放入其中的小磁针的偏转来分析;又如比较压力作用的效果,学生可以通过下陷的深度来判定。
三、理想模型法
理想模型法就是对事物形象化,抓住事物的主要矛盾及矛盾的主要方面,去掉次要因素而建立起来的一种物理模型,它可使事物形象化,突出其主要特性。如用光线、磁感线可以形象地描绘光和磁场,但实际中并不存在光线和磁场线;又如光滑表面、无内阻电源、杠杆、理想滑轮组抓住了事物的主要特征,而分子模型及固、液、气分子结构模型、原子结构模型则对事物的特性作了粗略处理。因此,为了使学生形成形象处理物理问题、抓住矛盾的主要方面及主要矛盾的意识,教师就必须引导学生借鉴物理模型的规律快速处理相关问题。
四、等效替代法
等效替代法是指用一个量等效替代一个或两个以上量的方法,以便建立一些新的概念,并简洁表达其规律,同时也可将一些不便直接测量的物理量变得可操作化。如总电阻、合力概念的建立;又如在测量不规则固体的体积时,学生可以采用排水法等效测量出排出的水的体积,然后算出固体的体积;再如在托利拆利实验中,学生可以将大气化的数值用水银柱压强值等效替代。当学生掌握了等效替代法,在处理物理问题时便可寻找出多种途径和方法,有利于培养学生的发散思维,拓宽学生的思维空间。
五、推理法
在现实中,受重力、摩擦力和空气阻力的影响,很多物理规律不能直接由实验证实,经常会使人们对事物的认识简单化和错误化。如力和运动的关系,在科学史上经历了漫长、激烈的争斗,最后,牛顿采用推理法建立了牛顿第一定律,因而推理法也是研究物理学的一种基本方法。教学中,教师可以通过其他实例进行推理、分析,以便使学生摆脱传统思维的束缚,发展抽象思维和创新思维。如在探究真空不能传声、在光滑表面上物体所受的滑动摩擦力为零等时,学生就可以采用推理法来进行分析和推理。
一、控制变量法
所谓控制变量法就是指一个物理量受到多个物理因素的影响和制约。那么在讨论这个物理量与其中某个因素的关系时,只让这个因素发生变化,需要先控制其他几个因素不变,确定相关物理量之间的关系,这种方法叫控制变量法。比如在“探究影响电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关”的实验活动中。学生猜想:①可能跟电流大小有关;②可能跟线圈匝数多少有关。要验证猜想①跟电流大小有关,只改变通过电磁铁线圈中电流的大小,要控制线圈的匝数不变;要验证猜想②可能跟线圈匝数多少有关,就应该只改变电磁铁线圈的匝数,而要控制通过电磁铁线圈电流大小不变。最后我们利用电磁铁吸引大头针的数量来分析判断出它们之间的关系。
初中物理涉及的实验主要有:
1.探究影响液体蒸发快慢的因素有哪些;
2.探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关;
3.探究压力的作用效果与哪些因素有关;
4.探究液体内部的压强与哪些因素有关;
5.探究液体浮力的大小与哪些因素有关;
6.探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关;
7.探究动能、重力势能大小与哪些因素有关;
8.探究物体温度升高(或降低)时,吸收(或放出)的热量与哪些因素有关;
9.探究研究通过导体的电流与导体两端的电压以及导体电阻的关系;
10.探究探究影响导体电阻大小的因素;
11.探究研究电流做功的多少跟哪些因素有关;
12.探究探究电流的热效应与哪些因素有关。
二、转换法
在物理学中对一些不易观察的物理现象或不易直接测量的物理量,通常用一些较直观、易观察的现象去认识,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。在初中物理概念、规律学习和实验中经常应用这种方法。比如说电流看不见、摸不着,不易研究它的大小,但是我们可以通过电流通过导体产生的三大效应(热效应、磁效应、化学效应)来研究它的存在及大小;磁场看不见、摸不着,我们可以通过观察放入其中的小磁针的偏转情况来判断磁场的存在;空气看不见、摸不着,我们可以根据空气流动所产生的作用效果来认识它。
三、类比法
从两类不同事物之间找出某些相同或相似的量的思维方法,为了把要表述的物理事物说得清楚明白,往往用具体的、易理解的、人们所熟知的事物来类比那些抽象的、不易理解的、陌生的事物。比如在物理教材中用水流来类比电流;用水压来类比电压;用抽水机类比电源;用速度概念类比机械功率及电功率概念等。
四、等效替代法
等效替代法简称“等效法”,所谓“等效法”就是在特定的某种意义上,在保证效果相同的前提下,将陌生的、复杂的、难处理的问题转换成熟悉的、容易的、易处理的一种方法。初中物理教材中,在二力的合成中用合力等效代替分力;研究串、并联电路中电阻关系时引入等效电阻的概念;在电路分析中可以把不易分析的复杂电路简化成较为简单的等效电路。
五、建立理想模型法
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,它使物理教学简单化、形象直观化,易于学生理解。如:磁场是客观存在的一种特殊物质,而“磁感线”并不存在,为了描述磁场而引入的“磁感线”是假想的物理模型;光是客观存在的,为了研究光的传播路径和方向而引入“光线”,也是“假想模型法”;用图示的方法表示力;电路图是实物电路的模型;“管涌”是连通器模型;杠杆模型;轮轴模型;斜面模型等等。
六、科学推理法
有些物理实验结论或规律单凭物理实验是无法完成的,它需要大量可靠事实为基础,以真实的实验为原形,通过大胆、科学、合理的推理得出结论,深刻地解释物理规律的本质,是物理学研究的一种重要的思想方法。例如在进行牛顿第一定律的实验时,根据把物体放在越光滑的平面上就运动的越远的知识,我们可以推理出:如果平面绝对光滑且不受其他摩擦阻力,物体将永远做匀速直线运动;在做真空是否能传声的实验时,当我们发现装置中空气越少,传出的声音就越小时,我们可以推理出:真空是不能传声的。
其实物理研究方法不仅仅是以上所谈,还有观察法、实验法、归纳法、累积法、微小放大法、比较法、比值法、图像法等等。
学生在进行科学探究、学习物理知识的过程中,逐渐拓宽视野,初步感受科学研究方法带来的思维灵感火花,能够从中领略物理学科的奥妙,从而感受“另类思维”给他们带来“柳暗花明又一村”的效果。
参考文献:
[1]陈兵.初中物理学习方法浅析[J].新课程,2010(12).
初中物理教材中,很多物理概念的形成、规律的产生、实验的设计等等,都采用了控制变量法.控制变量法是初中物理知识中最重要最常见的研究方法,同学们一定要认真对待.
例1 (2006年三明)某物理学习小组,选择如图1所示的四个透镜进行探究实验(其中A、B和C、D是两组形状相同的凸透镜,它们分别用玻璃、塑料和水晶制作而成):
(1) 为了探究凸透镜的焦距大小与透镜球形表面弯曲程度的关系,小组同学应选择图1中的哪两个凸透镜做实验?答:____(选填字母序号).器材确定后,接着小组同学让一束与主光轴平行的光,分别经过两凸透镜后会聚于焦点处,如图1的甲、乙所示.
比较两次实验的现象,可以得到的结论是:凸透镜表面越凸,凸透镜的焦距越____.
(2) 如果选择A、B两个透镜,他们还可以探究凸透镜的焦距大小与____的关系.
分析与解答:(1) 探究凸透镜的焦距大小与透镜球形表面弯曲程度的关系时,应选择材料相同的凸透镜,因此应选择A、C两个凸透镜做实验.比较两次实验的现象,可以得到的结论是:凸透镜表面越凸,凸透镜的焦距越小(或短).(2) A、B两个透镜的球形表面弯曲程度相同,但材料不同,因此可以探究凸透镜的焦距大小与材料的关系.
例2 在探究导体的电阻跟哪些因素有关时,某老师引导学生作了如下的猜想:
猜想1:导体的电阻可能跟导体的横截面积有关;
猜想2:导体的电阻可能跟导体的长度有关;
猜想3:导体的电阻可能跟导体的材料有关.
图2是他们进行实验探究的器材,演示板上固定了四条金属电阻丝.a、b、c长度均是1 m,d的长度是0.5 m;a、b的横截面积相同,材料不同;a、c的材料相同,但c的横截面积大于a;a、d的材料和横截面积都相同.
(1) 在探究电阻跟横截面积的关系时,可依次把M、N跟____的两端连接,闭合开关,记下电流表的示数,分析比较这两根金属丝电阻的大小.
(2) 依次把M、N跟a、d的两端连接,闭合开关,记下电流表示数,分析比较a、d两根金属丝电阻的大小,可探究电阻跟____的关系,其结论是:____.
(3) 以上方法在研究物理问题时经常用到,被称为控制变量法.试根据学过的物理知识再列出两例用这种方法研究的问题:____.
(4) 一般说来,所有物体都有电阻,探究过程中,又有同学提出猜想4:电阻还可能跟温度有关.请用一个废灯泡的灯芯设计一个实验来研究这个问题,要求:① 说出方法;② 画出电路图.
分析与解答:导体的长度、横截面积、材料和温度是本实验中的四个变量,因此,要研究电阻与其中一个变量的关系,需要控制其他三个量不变.
(1) 研究电阻跟横截面积的关系时,应控制长度、材料、温度不变,由题设条件,应依次把M、N跟a、c的两端连接.
(2) a、d的材料、横截面积相同,显见,比较它们电阻的大小,可探究电阻跟长度的关系.其结论是:在导体的材料、横截面积相同时,导体越长,电阻越大(或导体电阻跟长度成正比等).
(3) 控制变量法应用十分普遍,除此之外还有:研究电流与电压、电阻的关系;研究压强与压力、受力面积的关系等.
(4) 略.
例3 滑动摩擦力在研究相关物体运动情况时起着重要的作用.通过实验探究已经知道,滑动摩擦力与接触面的粗糙程度有关,也与接触面之间的压力有关.有些同学猜想“滑动摩擦力可能还与接触面的大小有关”.请你从以下器材中选出部分器材,设计实验对此猜想进行检验.
器材:a. 斜面 b. 带钩的正方体木块 c. 带钩的长方体木块 d. 表面平整的长木板 e. 几条毛巾 f. 直尺 g. 弹簧测力计 h. 硬纸板
(1) 你所需要的实验器材(用器材前面的字母表示):____.
(2) 简述主要的实验步骤:____.
分析与解答:本题中提出问题的方法叫“假说”,设计实验的思想是控制变量法.因此在设计实验时,一定要保证接触面粗糙程度和压力不变,仅让接触面的大小发生变化.(1) 实验器材为c、d、g.(2) 实验步骤为:① 将长方体木块平放在水平放置的长木板上,用弹簧测力计拉着它匀速前进,观察并记录这时弹簧测力计的示数;② 将长方体木块侧放在长木板上,用弹簧测力计拉着它匀速前进,观察并记录这时弹簧测力计的示数;③ 比较两次弹簧测力计的示数,即可初步检验上述猜想;④ 重复几次上述3个步骤.
在初中物理课本中,用到控制变量法的实验比较多,例如:
1. 研究滑动摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度的关系;
2. 研究物体的动能的大小与质量和速度的关系;
3. 研究压力的作用效果与压力的大小和受力面积大小的关系;
4. 研究电磁铁的磁性与线圈的匝数和电流大小的关系;
5. 研究导体电阻大小跟导体的材料、长度、横截面积的关系;
6. 研究电流与电压、电阻的关系(即欧姆定律);
7. 研究不同物质的吸热能力.
在研究看不见的物质或现象时,可以通过研究该物质或现象所产生的可见的效果,由此进一步分析物质或现象,这种方法叫转换法.值得注意的是,等效替代法虽然也包含有转换法的思想,但其研究主体已发生转移,而转换法则是通过研究主体所产生的效果来上溯其原因的一种研究方法.
例4 在体育课上练习投掷铅球时,小楠想借此探究重力势能的大小与哪些因素有关.请你帮他完成设计过程.
(1) 你将选择哪些实验器材?
(2) 写出实验步骤.
(3) 说出实验中判断重力势能大小的方法.
分析与解答:此题将同学们所熟悉的体育课场景转化为物理情景,同学们一般会想到利用铅球陷入沙子的深浅程度来判断重力势能的大小,这种方法就是转换法的应用.(1) 质量不同的两个铅球(也可添加刻度尺).(2) 根据课本知识可知,重力势能的大小与重力和高度有关,所以在设计实验步骤时应考虑这两方面,并注意控制变量法的使用.实验步骤为:① 让同一铅球从不同的高度落下;② 使质量不同的两个铅球从同一高度落下.(3) 观察沙子凹陷程度,凹陷程度越大,则重力势能越大.
例5 (2006年南京)小明和小华做“探究导体电阻大小与长度的关系”的实验.他们准备在图3中的A、B两点间接入待研究的电阻丝,电源电压恒定,忽略灯丝电阻受温度变化的影响,待用电阻丝的规格如下表.
(1) 他们应选择序号为____的两根电阻丝来探究.
(2) 正确选择后,他们将所选电阻丝分别接入A、B两点间,闭合开关,通过观察灯泡的亮暗或电流表的示数来比较电阻丝电阻的大小.实验中,两次电流表指针均有偏转,但第二次的示数小于第一次的示数,说明第二次接入电路的电阻丝的阻值____(填“较大”或“较小”),同时小华发现第二次实验中灯泡不亮,你认为原因是____.
(3) 以上(2)中判断电阻大小关系的方法在初中物理中经常用到,以下描述中能体现这种方法的是().
A. 水压使水管中形成水流,类似地,电压使电路中形成电流
B. 根据物质在常态下的形状和体积是否固定,可将物质分为三态
C. 通过观察木块被运动物体撞击后移动距离的大小,可比较运动物体动能的大小
D. 研究滑动摩擦力大小与压力大小的关系,应控制接触面粗糙程度相同
(4) 科学研究表明:在导体的材料、横截面积和温度相同的条件下,导体电阻的大小与长度成正比.你认为他们用上述(2)中的方案能否得到这个结论?请用欧姆定律加以解释.
(5) 若电流表损坏,换用一只电压表,仍然利用上述器材来探究导体电阻的大小与长度是否成正比,请画出一个能反映该实验原理的电路图.(电阻丝用电阻符号表示,导线根数不限)
分析与解答:此题考查设计实验、分析与论证、评估等方面的能力.在第(3)问中用到了转换法.另外在设计探究过程中,还应注意控制变量法这一最常用物理研究方法的应用.(1) 因为是“探究导体电阻大小与长度的关系”,所以应选择序号为2和4的两根电阻丝.(2) 由于第二次电流表的示数变小了,说明第二次接入电路的电阻丝的阻值较大;第二次实验中灯泡不亮,是因为灯泡两端的电压太小,实际功率太小,不足以发光.(3) 此实验中判断电阻大小关系的方法用到了转换法,只有选项C用到了这种方法.(4) 不能得到这个结论.根据欧姆定律可知,在电压一定的条件下,通过导体的电流与导体的电阻成反比,而此方案不能控制电阻丝两端的电压一定.(5) 如图4.
在初中物理课本中,用到转换法的实验比较多,例如:
1. 利用小球的振动来判断发声体在振动;
2. 判断电路中是否有电流时,可通过电路中的灯泡是否发光去确定;
3. 通过扩散现象研究分子的热运动;
4. 电磁铁的磁性强弱可通过它吸引大头针的多少来确定;
5. 判断磁场是否存在时,可用小磁针放在其中看是否转动来判断;
6. 利用小桌陷入海绵的深度判断压力的作用效果;
7. 根据小球将木块推动的远近来判断小球动能的大小.
将某个物理量、物理装置、物理状态(或过程),用另外一个物理量、物理装置、物理状态(或过程)来替代,得到同样的结论,这种方法叫“等效替代法”.在间接测量中,有许多物理量的测量都利用了等效替代法.
例6 (2007年大连)图5是探究平面镜成像规律的实验装置.
(1) 用玻璃板代替平面镜,主要是利用玻璃板透明的特点,便于____.
(2) 如果有3 mm厚和2 mm厚的两块玻璃板,应选择____mm厚的玻璃板做实验.
(3) 如果玻璃板没有放正,将对实验产生什么影响?____.
(4) 使点燃的蜡烛在两个不同的位置,分别测出了物距和像距相等的两组数据,得出实验结论之一:“像距与物距相等”.你认为这种方法是否合理?____.理由是:____.
分析与解答:“探究平面镜成像的规律”是光学中的一个重要实验,该实验中为了明确像和物体的大小、距离等关系,用到了等效替代法,即用一根同样大小的未点燃的蜡烛和玻璃后面已燃蜡烛的像去重合,从而替代已燃蜡烛的像.在第(1)问中用玻璃板代替平面镜,主要是为了看到玻璃板后面的蜡烛.在第(2)问中,由于玻璃板的两个表面都会成像,实验中应尽量选择较薄的玻璃,减小两个像的距离,从而减小误差.在第(3)问中,如果玻璃板没有放正,倾斜了,所成的像在白纸上方或下方,不利于找到像的位置.在第(4)问中,寻找规律时一般最少有三组数据.答案是:(1) 透过玻璃看到像,进而找到并画出像的位置 (2) 2 (3) 有可能找不到像 (4) 不合理 两组数据太少
例7 (2007年玉溪)“曹冲称象”的故事流传至今,最为人称道的是曹冲采用的方法,他把船上的大象换成石头,而其他条件保持不变,使两次的效果(船体浸入水中的深度)相同,于是得出大象的重就等于石头的重.人们把这种方法叫“等效替代法”.请尝试利用“等效替代法”解决下面的问题.
【探究目的】粗略测量待测电阻Rx的值.
【探究器材】待测电阻Rx、一个标准的电阻箱(符号为)、若干开关、干电池、导线和一个刻度不准确但灵敏度良好的电流表(电流表量程足够大).
【设计实验和进行实验】
(1) 画出你设计的实验电路图.
(2) 将下面的实验步骤补充完整,并用字母表示需要测出的物理量.
第一步:开关断开,并按设计的电路图连接电路;____.
(3) 写出Rx的表达式:Rx=____.
分析与解答:题中明确指出用“等效替代法”解决问题,因此设计实验时应设法利用电阻箱的阻值来替代待测电阻的阻值,这是解题的关键.
(1) 电路图如图6所示.(2) 第二步:闭合开关S1,观察并记录电流表的指针偏转位置;第三步:断开开关S1,闭合开关S2,调节电阻箱电阻大小,观察电流表的指针,使它指向前面记录的位置;第四步:读出此时电阻箱电阻大小R.(3) Rx=R.
在初中物理课本中,用到等效替代法的实验有:
1. 探究多个用电器组成的串、并联电路的总电阻;
2. 测量不规则小块固体的体积时,用它排开水的体积替代固体的体积;
3. 托里拆利实验中,利用水银柱产生的压强与大气压相等测定大气压的数值.
理想模型是物理学中的一个重要的研究方法,运用这种方法的目的,就是为了摒弃次要因素,突出主要因素,对实际问题进行理想化、简单化处理,从而方便对物理本质的研究.在物理学中,常常把实际研究对象或实际过程抽象成为理想模型或物理模型.
例8 物理学常常把实际的研究对象或实际的过程抽象成物理模型.如用铡刀铡草时,可以把铡刀看做是一个能够绕轴转动的硬杆,而不必考虑刀的形状、刀的材质,在物理学中把它称为“杠杆”,这时“杠杆”就是铡刀的物理模型.汛期,江河中的水有时会透过大坝的底层从坝外的地面冒出来,形成“管涌”.初中物理讲过的什么装置可以作为“管涌”的物理模型?自行车的车把可以控制车的方向,它的物理模型又是什么?
分析与解答:江河中的水有时会透过大坝的底层从坝外的地面冒出来,说明大坝的底层有洞穴连通,所以管涌的物理模型是连通器.当转动自行车的车把时,可以使车把和车子的前叉一起转动,达到控制方向的作用,车把和前叉构成一个轮轴.
在初中物理课本中,用到理想模型法的实验有:
1. 在研究磁场的分布时,引入磁感线;
2. 在研究光的传播路径和方向时,引入光线;
3. 将光滑表面看做是没有摩擦的理想表面;
4. “电流表”、“电压表”也是一种理想模型,在实际应用时,不考虑电流表本身的电阻对电路的影响;而电压表在接入电路时,则认为其“断路”.
在研究某些较为抽象的物理问题时,往往用具体的、形象的事物来进行类比说明,找出共性的特点,使得被研究对象变得易于理解,这种方法叫做类比法.进行类比的两个对象应具备较多的共同点或相似之处.
例9 自从汤姆逊发现了电子,人们开始研究原子内部结构.科学家提出了许多原子结构的模型,在20世纪上半叶,最为大家接受的原子结构与图7中哪个图最相似?()
分析与解答:此题考查对原子内部结构的掌握情况.原子由原子核与电子组成,其中原子核位于原子的中央,电子在周围绕原子核高速运动.因此原子的结构与太阳系的结构最为相似,在理解原子的结构时可以类比太阳系的结构.正确答案是D.
在初中物理课本中,用到类比法的还有:
1. 用水波类比声波;
2. 在学习电流时,将它比作水流;
3. 在研究分子的作用力时,用弹簧的作用力进行类比.
推理法是在大量可靠事实的基础上,以实际的实验过程为原形,通过合理的推理总结出结论,从而深刻地揭示物理规律的本质.这种方法是物理学中进行研究的一种重要方法.
例10 图8所示是伽利略著名的斜面理想实验,实验设想的步骤有:
① 减小第二个斜面的倾角,小球在该斜面上仍然要达到原来的高度.
② 两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个斜面.
③ 继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成水平面,小球将沿水平面做持续的匀速运动.
④ 如果没有摩擦,小球将上升到原来释放时的高度.
(1) 请将上述步骤按照正确的顺序排列:____(只要填写序号).
(2) 在上述设想步骤中,有的属于可靠事实,有的则是理想化的推论.下面关于这些事实和推论的分类正确的是().
A. ①是事实,②③④是推论
B. ②是事实,①③④是推论
C. ③是事实,①②④是推论
D. ④是事实,①②③是推论
分析与解答:(1) 分析实验过程,可得出正确的顺序排列是②④①③;(2) 步骤②中的现象是可以观察到的事实,而步骤①、③、④中的结论都必须建立在光滑斜面的基础上,所以这些步骤是推论.正确选项是B.
此题用到了控制变量法、理想模型法和推理法.步骤③中讲到“继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成水平面,小球将沿水平面做持续的匀速运动”,这一过程是在前面三个步骤(即步骤②④①)的基础上通过合理的推理得出的,这里用到了推理法.
在初中物理课本中,用到推理法的过程不多,例如:
1. 研究真空中不能传声;
2. 研究牛顿第一定律.
借助于图象来研究物理问题,是物理学中对数据进行处理的常用方法,目的是使问题形象化.作图最基本的方法是描点法,即在坐标系中,先找出对应的点,用平滑的曲线(或直线)连接各点,从而直观地反映出物理量之间的变化.
例11 某初中科技活动小组的同学们准备自己动手制作弹簧测力计,他们选了甲、乙两种规格不同的弹簧进行测试,绘出如图9所示的图象,图中只有OA段和OB段是弹性形变.若他们要制作量程较大的弹簧测力计,应选用弹簧____;若要制作精确程度较高的弹簧测力计,应选用弹簧____.从图象中你还可以获得的信息有:____.
分析与解答:此题应结合图象与弹簧的有关性质综合分析.从图象中可以看出,在弹性限度内,弹簧乙所能承受的拉力更大,所以要制作量程较大的弹簧测力计,应选用弹簧乙;在受到相同的拉力时,弹簧甲的伸长量更大,所以要制作精确程度较高的弹簧测力计,应选用弹簧甲,因为它的刻度间隔大.从图象中还可以获得的信息有:在弹性限度内,弹簧的伸长量与拉力成正比.
例12 在“观察水的沸腾”实验中,当水温升到90 ℃时,随着加热过程,每隔1 min记录一次水的温度.某同学记录的数据如下表.
(1) 根据记录,在图10中画出水的沸腾图象.
(2) 试根据实验现象归纳水沸腾时的特点:____.
分析与解答:根据实验数据,采用描点法作出水的沸腾图象可直观地反映出水温随时间变化的特点.(1) 见图11.(2) 水沸腾时的特点有:由液体变为气体;沸腾时继续吸热;沸腾时水的温度保持不变等.
在初中物理课本中,用到图象法的过程较多,例如:
1. 研究固体的熔化过程;
2. 研究水的沸腾过程的特点;
3. 研究同种物质质量与体积的关系;
4. 研究重力与质量的关系.
归纳与分类是研究事物的重要方法之一.在物理实验中,经常要对实验现象或实验数据进行归纳总结,比如上例中的第(2)问,就用到了归纳法.对于要分类的事物,应当进行仔细的分析,找到它们之间相同之处与不同的特点,就不难正确地进行分类了.归纳与分类是科学研究中最常用的方法,归纳与分类往往是从事物的某一特征出发,而不能有双重标准.
例13 有下列光学器具:照相机、潜望镜、幻灯机、穿衣镜、放大镜、牙医内窥镜.可以把它们分成两类:
一类包括____,其特征为____.二类包括____,其特征为____.
控制变量法是初中物理实验中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一。所谓控制变量法是指为了研究物理量同影响它的多个因素中的一个因素的关系,可将除了这个因素以外的其他因素人为地控制起来,使其保持不变,再比较、研究该物理量与该因素之间的关系,得出结论,最后综合起来得出规律的方法。这种方法在整个初中物理实验中的应用比较普遍。例如在人教版实验教科书《物理》(八年级上册)第一章第一节关于探究声是怎样传播的实验中,就开始渗透控制变量的思想。因为固体、液体和气体都是传声的介质,我们逐一研究它们分别可以传声时,就必须控制其它两个因素。如果在进行该实验时就给予学生恰当点拨,提出:“把两张课桌紧紧地挨在一起,一个同学轻敲桌面,另一个同学把耳朵贴在另一张桌子上,听到的敲击声为什么就能认为是桌子传来而不是空气传来的?”引导学生去分析比较,就能使学生体验到控制变量的思想。在接着的探究影响音调、响度等因素的实验中,把控制变量的思想对学生给予简要的介绍,就会使学生逐步领悟到控制变量法的实质要领,为以后的探究实验做好方法上的准备。
在初中物理中,探究影响导体电阻大小的因素、电流跟电压电阻的关系、影响电热功率大小的因素、影响电磁铁磁性强弱的因素、影响滑动摩擦力大小的因素、决定压力作用效果的因素等实验,都运用了控制变量法。
二、等效替代法
等效替代法是指在研究某一个物理现象和规律中,因实验本身的特殊限制或因实验器材等限制,不可以或很难直接揭示物理本质,而采取与之相似或有共同特征的等效现象来替代的方法。这种方法若运用恰当,不仅能顺利得出结论,而且容易被学生接受和理解。例如,在探究平面镜成像规律的实验中,用玻璃板替代了平面镜,因两者在成像特征上有共同之处,容易使学生接受,而玻璃板又是透明的,能通过它观察到玻璃板后面的蜡烛,便于研究像的特点,揭示出规律。在学生亲历实验过程的基础上,教师应注重引导学生进行方法的总结,使他们在思维方式上受到启发,这样当他们以后遇到有关的实验设计时,就会自觉地加以运用。比如在学习伏安法测电阻之后,要求学生设计一个实验:在上述实验中缺少电压表或电流表,其他器材不变,另有一个已知阻值的定值电阻供选用,要求测出未知电阻,应该怎么办?学生此时就可以用等效替代的思想进行设计。
三、转换法
物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想方法,广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中。
在初中常见实例如:探究琴弦发声的音调与弦粗细、松紧、长短的关系等;探究影响力的作用效果的因素;探究滑动摩擦力与哪些因素有关;探究二力平衡的条件;探究压力的作用效果与哪些因素有关;探究液体内部的压强与哪些因素有关;探究浮力的大小与哪些因素有关;探究动能(或重力势能)与哪些因素有关等;探究影响液体蒸发快慢的因素;探究物体吸热与物质种类、质量、温度变化的关系等;探究影响电阻大小的因素;探究电流与电压、电阻的关系;探究影响电流做功多少的因素;探究影响电流的热效应的因素;探究电磁铁的磁性与哪些因素有关;探究影响感应电流方向的因素;探究通电导体在磁场中受力的方向与电流的方向、磁感线的方向的关系等。
二、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。所谓“转换法”,主要是指在保证效果相同的前提下,将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象;将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题;将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法。初中物理在研究概念规律和实验中多处应用了这种方法。
在初中常见实例如:可以通过敲动音叉所引起的乒乓球的弹开来说明发声体在振动;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;物体发生形变或运动状态改变可证明此物体受到力的作用;在测量滑动摩擦力时转换成测拉力的大小;通过小桌陷入沙坑的深浅来比较压力的作用效果;马德堡半球实验可证明大气压的存在;运动的物体能对外做功可证明它具有能;研究影响动能大小的因素时,物体动能的大小无法直接测量和比较,通过比较物体滚到斜面底端对其它物体做的功的多少,间接比较动能的大小;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;雾的出现可以证明空气中含有水蒸气;用加热时间长短来显示吸收热量的多少;研究电流时通过电流的热效应和磁效应去研究;研究磁场时用放在磁场中的磁体会受到力的作用去研究;指南针能指南北可证明地磁场的存在;可以通过电磁铁吸引铁钉的多少来显示电磁铁的磁性强弱等。
测量仪器:秒表、电流表、电压表、电阻表、弹簧测力计、气压计、微小压强计、温度计、托盘天平、电能表、测电笔等都是转换法的体现。
三、等效替代法
等效替代法是在保证某种效果(特性和关系)相同的前提下,将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法。
在初中常见实例如:把不易分析的复杂电路简化为简单的等效电路;研究串、并联电路电阻的关系时引入总电阻(等效电阻)的概念;研究同一直线上二力的关系时引入合力;在研究平面镜成像实验中,用两根完全相同的蜡烛,用未点燃的蜡烛等效替代另一根点燃的蜡烛的像,用玻璃板等效替代平面镜等。
四、建立模型法
即将抽象的物理现象用简单易懂的具体模型表示。在初中常见实例如:研究运动时建立匀速直线运动的模型;研究液体压强时用液柱模型;研究连通器原理时用液片模型;用简单的线条代表杠杆;研究光现象时用到光线模型;研究磁现象时用到磁感线模型;电路图是实物电路的模型;研究肉眼观察不到的原子结构时建立原子核式结构模型等。
五、类比法
在认识一些物理概念时,我们常将它与生活中熟悉且有共同特点的现象进行类比,以帮助我们理解它。在初中常见实例如:内能与机械能类比;用弹簧连接的小球类比存在着相互作用力的分子;在研究电流时,用水流进行类比;认识电压时,用水压进行类比;用抽水机类比电源;原子结构与太阳系;水波和电磁波等。
六、理想实验法
理想实验法是在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律的一种研究问题的方法。
在初中常见实例如:伽利略斜面实验;推导出声音不能在真空中传播;推导出牛顿第一定律;推导出电荷的种类等。
七、比值定义法:
比值定义法就是用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法。
在初中常见实例如:速度、密度、压强、功率、比热容、热值、电流等概念公式采取的都是这样的方法。
八、积累法
在测量微小量的时候,我们常常将微小的量积累成一个比较大的量。
在初中常见实例如:测量一枚大头针的质量;测量出一张邮票的质量;测量出心跳一下的时间;测量出导线的直径等。
九、比较法
比较法是通过对不同的物理概念、定义或事物进行比较,发现它们之间的内在联系和根本区别,找出研究对象的相同点和不同点,从而进一步揭示事物的本质属性,它是认识事物的一种基本方法。
在初中常见实例如:比较惯性和惯性定律的区别;比较蒸发和沸腾的特征;比较汽油机和柴油机的结构和工作原理;比较发电机和电动机的结构、原理、能量转化;比较电压表和电流表的使用规则等。
十、归纳法
归纳法是从个别性知识,引出一般性知识的推理,是由已知真的前提,引出可能真的结论。
在初中常见实例如:在日常生活中了解到各种声音都是由于物体振动产生的,从而归纳出:一切发声体都在振动的结论;通过铜、铁、铝、银等金属能导电归纳出金属都能导电等。
一、控制变量法
自然界中发生的各种物理现象往往是错综复杂的,因此影响物理学研究对象的因素在许多情况下并不是单一的,而是多种因素相互交错、共同起作用的。要想精确地把握研究对象的各种特性,弄清事物变化的原因和规律,单个自然条件下整体观察研究对象是远远不够的,还必须对研究对象施加人为的影响,造成特定的便于观察的条件,这就是“控制变量”的方法。
在初中物理实验过程中,控制变量法是一种最常用的、非常有效的探索客观物理规律的科学方法。其在初中物理教材中的应用有:
1.研究蒸发的快慢与哪些因素有关;
2.研究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关;
3.研究液体压强与哪些因素有关;
4.研究浮力大小与哪些因素有关;
5.研究压力的作用效果与哪些因素有关;
6.研究滑轮组的机械效率与哪些因素有关;
7.研究动能、重力势能大小与哪些因素有关;
8.研究导体的电阻与哪些因素有关;
9.研究电阻一定,电流与电压的关系;
10.研究电压一定,电流和电阻的关系;
11.研究电流做功的多少与哪些因素有关;
12.研究电流的热效应与哪些因素有关;
13.研究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关;
14.研究物体吸收放热的多少与哪些因素有关;
15.研究电功大小与哪些因素有关;
16.研究通电螺线管的极性与哪些因素有关;
17.研究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关;
18.研究感应电流的方向与哪些因素有关;
19.研究通电导体在磁场中受力方向与哪些因素有关。
二、等效替代法
等效替代法是指在研究某一个物理现象和规律中,因实验本身的特殊限制或因实验器材等限制,不可以或很难直接揭示物理本质,而采取与之相似或有共同特征的等效现象来替代的方法。这种方法若运用恰当,不仅能顺利得出结论,而且容易被学生接受和理解其在初中物理教材中的应用有:
1.研究串、并联电路时,引入总电阻的概念;
2.等效替代法测电阻;
3.滑动摩擦力的测量;
4.“曹冲称象”;
5.通过导体时产生的一些现象(如小灯泡发光)来确定是否有电流通过;
6.研究大气压的值时,用水银柱高所产生的压强来研究大气压;
7.在平面镜成像的实验中用两个完全相同的蜡烛,验证物与像的大小相同。
三、推理法
有一些物理现象,由于受实验条件所限,无法直接验证,需要我们先进行实验,再进行合理推理得出正确结论。其在初中物理教材中的应用有:
1.研究声音不能在真空中传播;
2.研究牛顿第一定律。
四、类比与归纳法
类比法是指由一类事物所具有的属性,可以推出与其类似事物也具有这种属性的思考和处理问题的方法。从一般性较小的前提出发,推出一般性较大的结论的推理方法叫归纳法。在科学研究中,归纳法发挥着重要的作用,许多物理概念、定律及规律的获得都是借助了归纳法的力量,由实验(演示实验或学生实验)归纳获得的。其在初中物理教材中的应用有:
1.研究电流和电压时,用水流和水压类比;
2.用水波类比声波;
3.类比磁极间和电荷间的相互作用。
大多数定理和规律的提出都应用了归纳法,比如铜能导电,银能导电,锌能导电,则归纳出金属能导电。在实验中为了验证一个物理规律或定理,反复通过实验来验证它的正确性,然后归纳、分析整理得出正确的结论。在阿基米德原理中,为了验证F浮=G排,我们分别利用石块和木块做了两次实验,归纳、整理后均得出F浮=G排,于是验证了阿基米德原理的正确性,而我们使用的正是这种方法。
五、转换法
对于一些看不见、摸不着的物质或物理问题我们往往要抛开事物本身,通过观察和研究它们在自然界中表现出来的外显特性、现象或产生的效应等去认识事物的方法。其在初中物理教材中的应用有:
1.用细线测量地图上铁路线的长度,用直尺和三角板测硬币的直径;
2.用小磁针研究磁场方向;
3.用电磁铁吸引大头针的多少来比较磁性的强弱;
4.根据电灯的亮暗程度比较电流的功率;
5.通过比较电流的大小来比较电阻的大小;
6.通过观察木块被运动物体撞击后移动的距离大小来比较物体动能的大小;
7.通过观察木桩被打入沙中的深浅来比较重物的重力势能的大小;
8.通过墨水滴入水中的扩散现象来说明分子的运动特点;
9.通过物体形变量的大小来说明物体受力的大小。
一、恰当的创造活动情境,活跃课堂气氛
物理教学活动,不应只是教师教授物理知识的舞台,它应该是师生之间共同发展、交往互动的舞台,出色的物理教学活动应将学生变为课堂的主体,发挥学生的主观能动性,进而完成教师教学与学生学习的有机统一。课堂中,教师应注意自己的定位,教师只是物理学习的合作者、引导者和组织者。教师进行教学的前提应是学生的已有经验、已学知识及其认知水平,并且教学需面向全体学生,注重因材施教和分层教学。
著名教育家曾定义了游戏与兴趣之间的关系,游戏是一个缓冲地带,一个情感兴趣与认识兴趣的缓冲地带。处于初中阶段的学生,由于其年龄的关系,大都不喜欢呆板枯燥的课堂氛围。孩子的天性便是爱玩,物理教师进行课堂教学时切忌一味讲解教材中的知识点,完全不顾及学生的感受,即使有一个好的出发点,可能最终也很难得到一个好的结果。教师应当清楚的知道,教学的目的在于学生能够取得好的成绩,为学生以后学习更高的层次的理论打下坚实的基础,若是单凭教书一厢情愿的做法,一味的向学生灌输知识点,会给学生带来巨大的压力,最终的结果反倒不尽如人意。教师应尝试从孩子的角度去理解,不论是教师课堂上密集的知识讲解,还是家长望女成凤、望子成龙的心态,都会极大的抑制孩子的天性,扼杀孩子活跃的思维和创新的能力。因此,课堂中教师应创设一种轻松的课堂氛围,减轻甚至消除学生的压力,让学生在课堂中感受到学习的快乐,激发学生的学习积极性。
二、导入趣味性因素,提升学生的学习热情
众所周知,“好的开始等于成功的一半”,一个课时为四十分钟,其中决定整堂课质量高低的往往是开端的几分钟,教师若能在开始的几分钟引起学生对这堂课的兴趣,那么这堂课的效率必然不会低。究竟原因,这与高中生的年龄有着直接的关系,高中生大都活泼好动,刚经历课间十分钟,其心思必然游离在课堂之外,学生的精力在课前几分钟必然难以集中在课堂中。因此,教师在课前几分钟的导入起着及其重大的作用。如何将学生的注意力吸引到课堂中呢?趣味性的导入便成为吸引学生的注意力的绝佳方式,趣味性的导入不仅能够吸引学生注意力,还能帮助课堂气氛的活跃,提升学生的学习效率。
三、合理运用物理处理方法,提升课堂教学质量
运用物理思维、物理方法解决问题的过程中,教师和学生不断总结和积累,最终形成了一些物理问题的常见处理方法。教师在日常的教学中,一定要引导学生去掌握,去体会这些方法,最终使学生能自己运用这些方法去解决物理问题。以下简要介绍三类方法。
1.等效替代法。
所谓等效替代法就是在保证相关过程或对象的某一方面数据不变的前提下,用一个简单的,理想的,熟悉的物理过程或对象来替代原来复杂的,陌生的,隐晦的物理过程或对象。高中物理课本中也有许许多多等效替代法的运用,例如:电阻串并联的研究、合力与分力、交流电的有效值等等。物理问题的解决中也有诸如物理过程等效替代、物理模型等效替代和作用效果等效替代等替代法的运用。我们在运用等效替代法时,应明确等效的指局部等效,即在某方面或特定条件的等效,绝不是完全等效。解决实际问题的过程中,只有明确等效的上一特点才能对等效替代有一个好的掌握。
2.逆向思维法。
有时一个问题从正面着手解决难度很大,为了更加简便的解决问题,我们可以考虑改变自己的思维方式,换个方向,有意识的改变思考问题的顺序,即由原本的由因至果,由前至后的思考方式转化为由果至因,由后至前的思考方式,从而使一个原本复杂的问题变的简单且容易解决,这便是逆向思维法。逆向思维法是一种非常大胆,非常具有创造性的思维方法,学生运用这种方法时一定要有足够扎实的基本功和敢于挑战自己的勇气。通常运用执果索因、反证归谬等来进行逆向思维。
3.估算法。
估算法主要运用在某些精确度要求不太高或对某些物理量的数量级的大致推算中。估算题与通常接触的计算题不同,它虽然并不要求精确严密的计算,但必须的合理的估算。估算题的主要目的是培养学生的思维能力。通常我们依据四步法来解决这类问题---1、抓主要,略次要,合理建模;2、深挖题目,注意隐藏条件;3、分析物理过程,列出已知量、未知量及问题所求量,找出其物理规律;4、明确思路,稳扎稳打一步一步列出式子,最终求的答案(注意:结果一般要求保留一到两位有效数字)。
四、开展实验教学,培养学生实践应用能力
物理指事物的内在规律,事物的道理,是研究物质(质量)结构、物质相互作用和运动规律的自然科学,是一T以实验和观察为基础的自然科学。通过物理实验教学,并能够把抽象的物理知识进行真实、直观展现,使学生在实验过程中发现自身不足,还可培养学生学习兴趣,积极、主动参与到物理实验教学中。现阶段,我国高中物理教师因而受到应试教育的深远影响,忽略了物理实验教学的关键性,即便开展物理实验教学也是教师操作,学生在一旁观看,导致学生很难参与到其中,严重影响学生实践能力的培养,限制学生全方面发展。构建高中物理高效课堂,教师应科学开展实验教学,加强实验教学的有效性。例如教师先通过实验演示,使学生了解相关操作流程,然后为学生创建教学情境,安排学生开展分组实验。如测定电池的电动势与内阻实验教学中,现把学生进行分组,然后组织学生亲手操作。通过学生实践操作,不仅能够巩固之前所学的物理知识,还能培养学生实践操作能力。而学生的讨论与探究,可拓展学生思考范围,加深师生关系,营造良好的教学氛围,同时也可培养学生探究与独立解决问题能力,从而实现学生全方面发展。
实例:在学习声音的产生时可让学生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,观察蟋蟀知了呜叫是的情况,就会发现发出声音的物体都在振动;除此之外还有光的反射规律;光的折射规律;凸透镜成像;滑动摩察力与哪些因素有关水的沸腾……
模型法:建立模型法是一种高度抽象的理想客体和形态用物理模型,用物理模型可以使抽象的假说理论加以形象化,便于想象和思考研究问题。物理学的发展过程可以说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:研究光现象时用到光线模型;的示意图或力的图示是实际物体和作用力的模型;研究肉眼观察不到的原子结构时,建立原子核式结构模型;研究磁现象是用到磁感线模型;力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手摇发电机模型;研究内燃机结构和工作原理用挂图及汽油机柴油模型……
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。初中物理在研究概念规律和实验中多处应用了这种方法。
实例: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;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;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……”
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,它在物理学中有着广泛的应用。
实例:在研究同一直线上的二力的关系时引入合力的概念也是运用了等效替代法;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;研究串联并联电路关系时引入总电阻(等效电阻)的概念……
控制变量法:是指讨论多个物理量的关系时通过控制其几个物理不变,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。反之,若要研究的问题是物理量与某一因素是否有关则应只使该因素不同,而其他因素均应相同。实例:在研究导体的电阻与导体那些因素有关时;在研究影响力的作用效果的因素;在研究导体的电阻跟哪些因素有关时;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;研究电功或电热与哪些因素有关;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采用此法……
比较法: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。比较是抽象与概括的前提,通过比较可以建立物理概念总结物理规律。因此,比较法是物理现象研究中经常运用的最基本的方法。
比较法有三种类型:一、异中求同的比较。即比较两个或两个以上的对象而找出其相同点;二、同中求异的比较。即指比较两个或两个以上的对象而找出其相异点;三、同异综合比较,即比较两个或两个以上的对象的相同点相异点。
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装置;而汽油机和柴油机虽然都是内燃机但是从它们的构造、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两者的相同点都是汽化过程;不同点从发生时液体的温度、发生所在的部位及现象都不同。还可以用比较法来研究质量与体积的关系;重力与质量的关系;重力与压力;电功与电功率……