淺談初中物理實驗中的科學方法

《九年義務教育物理課程標準》倡導探究式的學習，注重學生自己動手、動腦探究科學規律，體驗科學研究的方法，科學探究既是一種重要的教學方式，又是學生的學習目標。因此，在初中物理教學中，不僅要教給學生物理知識，更重要的是要引導學生經歷一次物理學知識的“再發現”的過程，從而培養學生獲取新知識的能力，收集和處理信息的能力，分析和解決問題的能力，體驗科學探究的樂趣，學習科學家的科學探究方法，領悟科學的思想和精神。所以，初中物理探究實驗的設計和實施顯得尤為重要。如何使實驗教學達到課程標準確定的目標，其中蘊含的大量的科學方法，我們必須給予足夠的重視，并且滲透到教學活動中去，適時向學生介紹、點撥，讓學生在學習活動中去體驗，逐步提高學生科學探究能力。下面，筆者就來談談初中物理實驗中的幾種科學方法。

一、控制變量法

控制變量法是初中物理實驗中常用的探索問題和分析解決問題的科學方法之一。所謂控制變量法是指為了研究物理量同影響它的多個因素中的一個因素的關系，可將除了這個因素以外的其它因素人為地控制起來，使其保持不變，再比較、研究該物理量與該因素之間的關系，得出結論，然后再綜合起來得出規律的方法。

這種方法在整個初中物理實驗中的應用比較普遍。例如在人教版實驗教科書《物理》（八年級上冊）第一章第一節關于探究聲是怎樣傳播的實驗中，就開始滲透控制變量的思想。因為固體、液體和氣體都是傳聲的介質，我們逐一研究它們分別可以傳聲時，就必須控制其它兩個因素。如果在進行該實驗時就給學生恰當地點撥，提出：“把兩張課桌緊緊地挨在一起，一個同學輕敲桌面，另一個同學把耳朵貼在另一張桌子上，聽到的敲擊聲為什么就能認為是桌子傳來而不是空氣傳來的？”引導學生去分析比較，就能使學生體驗到控制變量的思想。在接著的探究影響音調、響度等因素的實驗中，把控制變量的思想對學生給予簡要的介紹，就會使學生逐步領悟到控制變量法的實質要領，為以后的探究實驗作好方法上的準備。

在初中物理中，探究影響導體電阻大小的因素、電流跟電壓電阻的關系、影響電熱功率大小的因素、影響電磁鐵磁性強弱的因素、影響滑動摩擦力大小的因素、決定壓力作用效果的因素等等實驗，運用了控制變量法。

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，不僅能順利得出結論，而且容易被學生接受和理解。

例如，在探究平面鏡成像規律的實驗中，用玻璃板替代了平面鏡，因兩者在成像特征上有共同之處，容易使學生接受，而玻璃板又是透明的，能通過它觀察到玻璃板后面的蠟燭，便于研究像的特點，揭示出規律。我們在教學中，在學生親歷實驗過程的基礎上，教師注重引導學生進行方法的總結，在思維方式上受到啟發，他們以后遇到有關的實驗設計時，就會自覺地加以運用。比如在學習伏安法測電阻之后，要求學生設計一個實驗，在上述實驗中缺少電壓表或電流表，其它器材不變，另有一個已知阻值的定值電阻供選用，要求測出未知電阻，應該怎么辦？學生就可以用等效替代的思想進行設計了。

三、轉換法

有的物理量不便于直接測量，有的物理現象不便于直接觀察，通過轉換為容易測量到與之相等或與之相關聯的物理現象，從而獲得結論的方法。譬如，在研究電熱的功率與電阻關系的實驗中，電流通過阻值不等的兩根電阻絲產生的熱量無法直接觀測和比較，而我們通過轉換為讓煤油吸熱，觀察煤油溫度變化情況，從而推導出那個電阻放熱多。教學時不妨設計一問：為什么研究電熱的功率與電阻大小的關系時，還用到似乎與實驗無關的煤油呢？引發學生的思考和討論，在小結出該實驗中煤油的作用的基礎上，進而再問：該實驗能否不用煤油而改用其它方式來觀察電阻通電后的發熱情況？這樣促使學生思維得以發散，轉換的思維方法得到訓練，設計實驗的能力也隨著提高了。

在初中物理實驗中，利用軟細繩測量地圖上鐵路線上的長度、刻度尺和三角板配合測量硬幣的直徑、圓錐的高等，都運用了轉換法的思想。

四、類比法

類比法是一種推理方法。為了把要表達的物理問題說清楚明白，往往用具體的、有形的、人們所熟知的事物來類比要說明的那些抽象的、無形的、陌生的事物，通過借助于一個比較熟悉的對象的某些特征，去理解和掌握另一個有相似性的對象的某些特征。如：在研究電壓的作用時，借助于看得見而學生比較熟悉的“水壓形成水流”的實驗作類比，來揭示電壓是形成電流的原因。又比如在研究通電螺線管的磁場的實驗中，為準確記憶通電螺線管的北極與電流方向的關系，以緊握的右拳頭類比為螺線管，四指為線圈并指向電流的方向，則大拇指所指的一端為北極。這樣形象直觀很容易被學生理解記憶牢固。當然，這里還可以用其他方式來類比，充分發揮學生的主觀能動性，還可以找到更符合學生實際的類比方法。