初中物理實驗常用的研究方法

物理學是一門實驗科學，實驗教學是物理教學的基礎。物理實驗教學不僅要引導學生學習物理學的初步知識，更重要的是指導學生學會適宜的學習方法，為學生終身學習打下良好的基礎。全日制義務教育《物理課程標準(實驗稿)》(以下簡稱《標準》)中明確指出:“通過科學探究，使學生經歷基本的科學探究過程，學習科學探究方法，發展初步的科學探究能力，形成尊重事實，探索真理的科學態度。”因此在教學中教師要重視科學探究的教學，使學生各方面的能力得到提高，為學生的終身發展提供幫助。我通過教學實踐發現探究的方法大致有:控制變量法、對比法、類比法、抽象法和理想化法、圖像法等。下面是我在教學中的點滴體會，供同行參考。

一、控制變量法

控制變量法是運用一定手段(實驗儀器、設備等)主動干預或控制自然事物、自然現象發展的過程，在特定的觀察條件下探索客觀規律的一種研究方法。即把多因素的問題變成多個單因素的問題，分別加以研究，然后綜合解決的一種常用的研究方法。

控制變量法常用于探究物理規律的實驗教學，我在“研究導體的電阻與哪些因素有關”的實驗教學中采用這種方法，首先確定研究對象是電阻，之后選取長短粗細相同但材料不同的金屬絲，比較它們電阻的大小，然后確定材料和橫截面積相同，改變導體的長度，研究電阻與導體長度的關系，接著保持材料和長度相同，改變導體的橫截面積的大小，探究電阻與導體的橫截面積的關系，最后將這些單一關系綜合、歸納，找出它們之間的規律，得出決定電阻大小的因素是導體的材料、長度和橫截面積。經過認真的分析，學生掌握了這一探究方法的精髓。在歐姆定律的實驗教學中，我用這一方法組織學生討論了怎樣研究I、U、R之間的關系。

二、對比法(比較法)

“比較”即找出事物之間相似的地方，通過事物間相同特征或相異特征的比較可以很快認識新事物的研究方法，是比較常用的研究方法。

在比熱容的教學中，我引導學生通過比較實驗裝置，來判斷哪些相同、哪些不同:在兩個燒杯中分別倒入質量相等的水和煤油，用同樣的電熱器加熱，測出它們的溫度升高相同值時所需通電時間不同，也就是吸收熱量不同;同樣的加熱時間，它們升高的溫度不同，這反映了不同物質吸收相同的熱量但溫度變化不同的物質的特性——比熱容，使非常抽象的概念具體化，學生順利理解了比熱容的物理意義。在“研究物體浮沉條件”時，我用同一支錫制牙膏殼，先做成盒狀放入水中，牙膏殼漂浮于水面，然后把牙膏殼擠成一團放入水中，結果牙膏殼沉底，通過對比得出物體浮沉的條件。對比學習不但使學生對易混淆的知識學習掌握起來十分容易，而且印象更加深刻，應用起來更加得心應手。

三、類比法

類比是指在新事實與已知事物間具有相似的方面作比較。它能啟發和開拓我們的思維，能給我們提供解決問題的線索，是提出科學假設和探索新理論的重要途徑，它對物理學的發展有著不可磨滅的功勞，對學生物理的學習也發揮著巨大的作用。

在教材中用橡皮繞繩運動與月亮繞地球運動作類比引入引力;研究電壓的作用時，將電壓類比為水壓來認識電壓，使電路中形成了電流;通電螺線管的磁場分布很抽象，規律的總結也不容易理解，課本中用螞蟻沿著電流爬行說“N極就在我的左邊”，猴子用右手把螺線管夾在腋下，說“如果電流沿著我右臂所指的方向，N極就在我的前方”來類比……這樣把晦澀難懂的理論具體化，學生被生動的圖像和有趣的類比所吸引，學習物理的興趣被調動起來，效果是明顯的。

四、變抽象為具體和理想化法

變抽象為具體指分析概括一類事物共同的本質特征，把學生不容易理解的知識與熟悉的事物或知識聯系起來，幫助他們理解知識的含義。例如大氣壓是看不見摸不著的，但我們可以通過研究大氣壓產生的現象來認識它。學生在初中物理學習電流時，對導體中有電流時產生的一些現象(如小燈泡發光，發熱)來確定是否有電流通過;在研究大氣壓的值時，用水銀柱高所產生的壓強來研究大氣壓;由小磁針N、S極指向偏轉，可以知道磁場的存在、強弱和方向;通過擴散現象，可以知道分子在不停地做無規則運動;在研究磁場時引入磁感線;用光線描述光的傳播，等等，都用到了這種方法。

科學的理想化絕不是無根據的幻想，而是對于客觀世界的一種超現實的認識。客觀存在的復雜事物具有多方面的特性，處于多種條件下，但是在一定的條件下只有一種或少數幾種起主要作用，并不是所有性質和條件都起同樣重要的作用。我們為了能更加清楚地認識事物的某一性質才使用理想化這一分析問題的方式。為了突出事物的本質，教師必然要忽略一些次要性質，因此在實驗探究時，應該對一些理想化條件加以限制。例如在杠桿一節的教學中，為什么使用的杠桿是一根粗細均勻的直桿，用線把它的中心位置懸掛起來的目的又是什么?通過討論，學生會明確實驗用的杠桿可以看作理想的輕質杠桿，杠桿只受到動力和阻力作用，這樣研究杠桿的平衡條件問題就簡單化，很容易得出杠桿的平衡條件。

抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，理想實驗是在真實的科學實驗的基礎上，根據邏輯法則，對過程作進一步的分析、推理。伽利略通過對于一系列實驗的分析，并進一步推理得出:如果表面絕對光滑、物體受到的阻力為零，速度不會減慢，將以恒定不變的速度永遠運動下去。這一推理為牛頓的第一定律奠定了理論基礎。教師運用這種理想化的方法，可培養和發展學生的想象能力和邏輯推理能力。

在認識理想化法的特點的同時，教師也應該讓學生認識:在一定理想化條件下得出的規律，只在(或者非常接近)這些條件下適用。

以上是一些常見的研究方法，在初中物理實驗教學中還有其它的研究方法，如觀察法、猜想(假說)法、對稱法、公式法等。有意識地訓練和培養學生的研究方法，目的是啟發學生的想象力，激發學生創造性思維，使學生養成用科學的研究方法發現問題和解決問題的習慣，提高學生的科學素養。