初中物理教學中的科學研究方法例談

《物理課程標準》要求，在突出科學探究內容的同時，重視研究方法的指導，使學生在進行科學探究、學習物理知識的過程中，逐漸拓寬視野，初步領悟到科學研究方法的真諦。巴甫洛夫認為:“重要的是科學方法，科學是思想的總結，認識一個科學家的方法遠比認識他的成果價值要大。”為培養學生科學探究精神、實踐能力和創新意識，幫助學生提高素質，我們在教學中要十分重視科學方法的培養。

初中物理涉及到的研究方法有很多，以下試舉數例加以說明。

一、控制變量法

自然界中發生的各種物理現象往往是錯綜復雜的，因此影響物理學研究對象的因素在許多情況下并不是單一的，而是多種因素相互交錯、共同起作用的。要想精確地把握研究對象的各種特性，弄清事物變化的原因和規律，單個自然條件下整體觀察研究對象是遠遠不夠的，還必須對研究對象施加人為的影響，造成特定的便于觀察的條件，這就是“控制變量”的方法。

在初中物理實驗過程中，控制變量法是一種最常用、非常有效的探索客觀物理規律的科學方法，其在初中物理教材中的應用有:

1.研究蒸發的快慢與哪些因素的有關;

2.研究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關;

3.研究液體壓強與哪些因素有關;

4.研究浮力大小與哪些因素有關;

5.研究壓力的作用效果與哪些因素有關;

6.研究滑輪組的機械效率與哪些因素有關;

7.研究動能、重力勢能大小與哪些因素有關;

8.研究導體的電阻與哪些因素有關;

9.研究電阻一定、電流與電壓的關系;

10.研究電壓一定、電流和電阻的關系;

11.研究電流做功的多少與哪些因素有關系;

12.研究電流的熱效應與哪些因素有關;

13.研究電磁鐵的磁性強弱跟哪些因素有關系;

14.研究物體吸收放熱的多少與哪些因素有關;

15.研究電功大小與哪些因素有關;

16.研究通電螺線管的極性與哪些因素有關;

17.研究電磁鐵的磁性強弱與哪些因素有關;

18.研究感應電流的方向與哪些因素有關;

19.研究通電導體在磁場中受力方向與哪些因素有關。

二、等效替代法

等效替代法是指在研究某一個物理現象和規律中，因實驗本身的特殊限制或因實驗器材等限制，不可以或很難直接揭示物理本質，而采取與之相似或有共同特征的等效現象來替代的方法。這種方法若運用恰當，學生不僅能順利得出結論，而且容易接受和理解。

在初中物理教材中的應用有:

1.研究串、并聯電路時，引入總電阻的概念;

2.等效替代法測電阻;

3.滑動摩擦力的測量;

4.“曹沖稱象”;

5.通過導體時產生的一些現象(如小燈泡發光)來確定是否有電流通過;

6.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;

7.在平面鏡成像的實驗中用兩個完全相同的蠟燭，驗證物與像的大小相同。

三、推理法

有一些物理現象，由于受實驗條件所限，無法直接驗證，需要我們先進行實驗，再進行合理推理得出正確結論。

在初中物理教材中的應用有:

1.研究聲音不能在真空中傳播;

2.研究牛頓第一定律。

四、類比與歸納法

類比法是指由一類事物所具有的屬性，可以推出與其類似的事物也具有這種屬性的思考和處理問題的方法。從一般性較小的前提出發，推出一般性較大的結論的推理方法叫歸納法。在科學研究中，歸納法發揮著重要的作用，許多物理概念、定律及規律的獲得都是借助了歸納法的力量，由實驗(演示實驗或學生實驗)歸納獲得的。

在初中物理教材中的應用有:

1.研究電流和電壓時，用水流和水壓類比;

2.用水波類比聲波;

3.類比磁極間和電荷間的相互作用。

大多數定理和規律的提出都應用了歸納法，比如銅能導電、銀能導電、鋅能導電，則歸納出金屬能導電。在實驗中為了驗證一個物理規律或定理，我們要反復地通過實驗來驗證它的正確性;然后歸納、分析整理得出正確的結論。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。

五、圖像法

圖像是一個數學概念，用來表示一個量隨另一個量的變化關系，很直觀。由于物理學中經常要研究一個物理量隨另一個物理量的變化情況，因此圖像在物理中有著廣泛的應用。在實驗中，運用圖像來處理實驗數據，探究內在的物理規律，具有獨特之處。

在初中物理教材中的應用有:

1.固體的熔化和液體的凝固圖像;

2.研究歐姆定律的電壓與電流圖像;

3.研究物體勻速直線運動的路程與時間圖像;

4.液體的沸騰實驗圖像;

5.探究物質的密度的圖像。

六、轉換法

對于一些看不見、摸不著的物質或物理問題我們往往要拋開事物本身，通過觀察和研究它們在自然界中表現出來的外顯特性、現象或產生的效應等去認識事物的方法。

在初中物理教材中的應用有:

1.用細線測量地圖上鐵路線的長度，直尺和三角板測硬幣的直徑;

2.用小磁針研究磁場方向;

3.用電磁鐵吸引大頭針的多少來比較磁性的強弱;

4.根據電燈的亮暗程度比較電流的功率;

5.通過比較電流的大小來比較電阻的大小;

6.通過觀察木塊被運動物體撞擊后移動的距離大小來比較物體動能的大小;

7.通過觀察木樁被打入沙中的深淺來比較重物的重力勢能的大小;

8.通過墨水滴入水中的擴散現象來說明分子的運動特點;

9.通過物體形變量的大小來說明物體受力的大小。

研究方法多種多樣，每一種方法都有自己的特點。在指導學生研究物理現象、概念和規律時，教師應潛移默化地滲透科學研究方法，正確地認識各種教學方法的功能和效果，在具體教學過程中，根據實際情況選擇不同的教學方法。

另外，研究某些物理知識或物理規律，并不是僅僅用到一種方法，往往要同時用到幾種研究方法。如在研究電阻的大小與哪些因素有關時，我們同時用到了觀察法(觀察電流表的示數)、轉換法(把電阻的大小轉換成電流的大小、通過研究電流的大小來得到電阻的大小)、歸納法(將分別得出的電阻與材料、長度、橫截面積、溫度有關的信息歸納在一起)和控制變量法(在研究電阻與長度有關時控制了材料、橫截面積)等方法。可見，物理的科學方法題無法細致分類，我們在教學過程中應注意培養學生的綜合能力。

參考文獻:

[1]高貴書，楊德元.從一道試題談初中物理研究方法.中國民族教育，2006.2.

[2]黃生強.例談中考物理研究方法類試題.物理教學探討，2005.5.