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探究物理实验的科学方法有许多种, 常用的有观察法、控制变量法、转换法、等效替代法、科学推理归纳法。下面笔者将这些常用方法总结如下。 一、观察法 观察是学习物理最基本的方法,是科学归纳的必要条件, 学生对学习活动的外部表现进行有目的、有计划的观察、记录, 能够为物理概念的形成、物理知识的理解、物理规律的探究提供信息和依据。常用观察方法有: 1.观察重点, 排除无关因素的干扰。如做气体膨胀对外做功的实验时,学生只听到“嘭”的一声, 看到瓶塞跳得很高, 对真正需要看的现象———塑料瓶口出现的酒精烟雾却视而不见, 这就需要教师及时交待, 提醒学生, 然后再进行分析。 2.前后对比观察, 抓住因果关系。如学习密度一节时, 我首先让学生区分铜块、铁块、铝块、石块、酒精、水等物体, 通过观察它们的颜色、状态、软硬来辨认。然后出示用纸包住的相同体积的铜块、铁块、铝块, 怎样区分它们? 学生通过实验发现, 它们的质量不同, 因而得出相同体积的物体质量不同, 也是物质的一种特性,从而引入密度概念。 3.正、反对比观察, 深化认识。在指导学生观察时, 多采用一些正反对比的方法, 可以加深学生理解知识, 拓宽思路。如探究声音的产生, 即无声又有声; 探究沸点与气压的关系时, 即增大气压, 沸点升高, 减小气压, 沸点降低。 二、控制变量法 控制变量法是指一个物理量与多个物理量有关, 把多因素的问题变成多个单因素的问题, 分别加以研究, 最后再综合解决。利用控制变量法研究物理问题, 有利于扭转“重结论、轻过程”的倾向, 有利于培养学生的科学素养, 使学生学会学习。如导体中的电流与导体两端的电压和导体的电阻都有关系, 研究导体中的电流跟这段导体两端的电压时, 控制导体的电阻不变, 改变导体两端电压, 看导体中电流的变化, 通过学生实验, 得出欧姆定律I=U/R。另外,研究导体的电阻大小、滑动摩擦力的大小、液体压强的大小、浮力大小、动能和重力势能大小、电流的热量的大小、压力的作用效果、滑轮组的机械效率、电磁铁的磁性强弱、产生感应电流方向也都用到了控制变量法。 三、转换法 转化法是指将抽象的、看不见、摸不着或者是微小变化的现象或规律, 使之转化为学生熟知的看见的现象来认识它们。如电流看不见、摸不到, 但可以根据电流产生的效应来认识, 磁场也可以根据地磁场的基本性质来认识; 研究电热与电流、电阻有关时, 将产生的电热多少转换成液柱上升的高度; 回答动能与什么因素有关时, 将动能的大小转换成了小球运动的远近。对于不容易测得物理量, 可以根据定义式转换成能够直接测量的物理量。如测量灯泡的电功率, 转化成利用电流表通过灯泡的电流, 用电压表测出灯泡两端电压U, 通过P=IU计算得出电功率P。类似的实验还有, 将测不规则小石块的体积转换成测石块排开水的体积; 测曲线的长短时转换成测细棉线的长度, 测硬币的直径转换成测刻度尺的长度; 测量滑动摩擦力大小转换成测拉力的大小; 测量大气压强值转换成求被大气压压起的水银柱的压强。对于能看到的实验现象, 但是不容易观察, 将它产生的效果放大再研究。如音*的振动借助于乒乓球被弹起的幅度将其现象放大来观察; 压力对玻璃瓶的形变时将玻璃瓶密闭, 装满红水,插上一个小玻璃管, 将玻璃瓶形变引起液面变化放大成小玻璃管液面的变化。 四、积累法 积累法是指在测量微小量的时候,常常将微小的量, 积累成一个比较大的量。如测量铜丝的直径先把细铜丝在铅笔上紧密排绕N圈( N数根据情况确定) , 再用刻度尺测量细铜丝直径长度,然后用线圈直径的总长度再除以N, 这样测量结果更接近真实值。相似的实验还有: 测一个大头针、一张邮票的质量;测量一张纸的厚度; 测量出心跳一下的时间。 五、等效替代法 等效替代法是指抓住两个看似不同的物理过程, 寻求其共同效果。如用合力替代物体所受几个力时, 合力与原来几个力的作用效果相同; 研究串、并联电路的总电阻时, 用总电阻大小代替分电阻大小; 在平面镜成像的实验中,由于我们无法真正的测出物与像的大小, 所以利用了一个完全相同的另一根蜡烛来等效替代像的大小, 从而验证物与像的大小相同。 六、科学推理、归纳法 a科学推理、归纳法是指验证一个物理规律或定理, 反复通过实验验证, 对观察到的现象加以解释, 并做出合理推论, 从而归纳出符合逻辑的结论。在所有的科学实验和原理的得出中, 几乎都用到了这种方法。如进行牛顿第一定律的实验时, 物体在越光滑的平面上, 运动就越远的知识, 合理推出平面绝对光滑时物体将永远做匀速直线运动; 做真空不能传声的实验时, 当真空罩内空气越来越少时, 传出的声音就越小, 推理出真空不能传声; 通过感觉声带振动发声, 橡皮筋振动发声, 水流动发声, 气球爆破发声, 最后归纳出声音是由发声体的振动产生的。 |