楊建華
授之以魚不如授之以漁,可見授人知識的同時,教會別人認識知識的方法更為重要。物理學是一門以實驗為基礎的自然科學,物理新課程要求改變過分強調知識傳承的傾向,注重讓學生經歷科學探究的過程,通過活動掌握探究物理知識的技能和掌握學習物理的思想方法。
在初中物理中涉及的物理方法很多,下面我分析一下一些常見物理方法。
一、控制變量法
當某物理現象與多個因素(變量)相關時,為探究該物理現象與某個因素之間的關系時,只改變這個因素,而控制其它因素不變,然后根據結果是否隨變量改變,從而確定物理現象與該因素的相關性。這種研究問題的科學方法就是控制變量法。
控制變量法普遍應用于科學探究中,是物理方法中最重要的方法之一,它貫穿初中物理的始終。如:蒸發的快慢與哪些因素的有關;滑動摩擦力的大小與哪些因素有關;液體壓強與哪些因素有關;研究浮力大小與哪些因素有關;壓力的作用效果與哪些因素有關;滑輪組的機械效率與哪些因素有關;動能、重力勢能大小與哪些因素有關;導體的電阻與哪些因素有關;研究電阻一定、電流與電壓的關系;研究電壓一定、電流和電阻的關系;研究電流做功的多少跟哪些因素有關系;電流的熱效應與哪些因素有關;研究電磁鐵的磁性強弱跟哪些因素有關系等均應用了這種科學方法。
在利用控制變量法研究物理問題時,要強調了科學探究的過程,改變以前重結論、輕過程的教學方法,在老師的指導下,讓學生領會控制變量法這一方法,同時學生的科學探究的素養不斷得到提高,使學生學會學習。
二、歸納法
歸納法就是在已有的生活經驗或大量的個別屬性推理出一般屬性的方法。幾乎在所有的科學實驗和原理的得出中,都用到了這種方法。
在使用歸納法時,為了能使得出的結論準確更具有普遍性,列舉的事例或實驗數據盡量多(不少于三次),并且要具有代表性。
三、類比法
物理是一門比較抽象的學科。有些物理量看不見、摸不著,學生很難理解,如果我們拿出一個大家能看見的與之很相似的量來進行對照學習。化抽象為形象,學生理解起來就容易多了。如電流的形成、電壓的作用通過以熟悉的水流的形成,水壓使水管中形成了水流進行類比,從而得出電壓是形成電流的原因的結論。學生在學習電學知識時,在老師的引導下,聯想到:水壓迫使水沿著一定的方向流動,使水管中形成了水流;類似的,電壓迫使自由電荷做定向移動使電路中形成了電流。抽水機是提供水壓的裝置;類似的,電源是提供電壓的裝置。水流通過渦輪時,消耗水能轉化為渦輪的動能;類似的,電流通過電燈時,消耗的電能轉化為內能。
四、比較法(對比法)
當你想尋找兩件事物的相同和不同之處,就需要用到比較法,可以進行比較的事物和物理量很多,對不同或有聯系的兩個對象進行比較,我們主要從中尋找它們的不同點和相同點,從而進一步揭示事物的本質屬性。
利用比較法不僅加深了對物理規律的理解,而且能對物理概念有更清晰的認識。使學生們很快地記住它們。
五、等效替代法
在研究串、并聯電路的總電阻時,當用一個電阻接入電路中產生的效果和電路中幾個電阻產生的效果一樣,則該電阻就可以稱為這幾個電阻的總電阻。利用等效替代法還可以測一未知電阻。
六、轉換法
一些比較抽象的看不見、摸不著的物質的微觀現象,要研究它們的運動等規律,使之轉化為學生熟知的看得見、摸得著的宏觀現象來認識它們。這種方法在科學上叫做“轉換法”。如:空氣看不見、摸不到,我們可以根據空氣流動(風)所產生的作用來認識它;分子看不見、摸不到,不好研究,可以通過研究墨水的擴散現象去認識它。
七、理想化物理模型
我們在學習光線的時候,光線是一束的,而且是看不見的,我們使用一條看的見的實線來表示就是將問題簡化,利用了理想化模型;
在研究磁場時,引入磁感線來描述磁場,磁感線是不存在的一條線,但是我們為了便于研究磁場我們人為的引入了一條線,將我們研究的問題簡化。
八、放大法
在有些實驗中,實驗的現象我們是能看到的,但是不容易觀察。我們就將產生的效果進行放大再進行研究。比如音叉的振動很不容易觀察,所以我們利用小泡沫球將其現象放大。觀察壓力對玻璃瓶的作用效果時我們將玻璃瓶密閉,裝水,插上一個小玻璃管,將玻璃瓶的形變引起的液面變化放大成小玻璃管液面的變化。
九、累積法
在測量微小量的時候,我們常常將微小的量積累成一個比較大的量、比如在測量一張紙的厚度的時候,我們先測量100張紙的厚度在將結果除以100,這樣使測量的結果更接近真實的值就是采取的積累法。要測量出一張郵票的質量、測量出心跳一下的時間,測量出導線的直徑,均可用積累法來完成。
十、科學推理法
在從物理現象得出物理規律的過程中,經常會用到這一方法:
如:在進行牛頓第一定律的實驗時,當我們把物體在越光滑的平面運動的就越遠的知識結合起來我們就推理出,如果平面絕對光滑物體將永遠做勻速直線運動。
十一、比值定義法
就是當一個物理量與幾個因素有關時,為了能定量的反映它們之間的關系,將這些因素通過比值來反映它們之間的關系。
學生要掌握科學方法不是一朝一夕的事情,教師要根據初中學生的特定年齡所具有的思維特征,遵循循序漸進的原則,要逐步滲透這些思想方法,由簡單到復雜,讓學生逐漸領會這一思想方法,掌握其中的要點,并且能準確將這一方法應用于新的科學探究學習中。
教師在物理教學中,首先要明確教材中所隱含的物理方法,在指導學生研究物理現象、概念和規律時,潛移默化地滲透科學研究方法,長此以往不但加深對物理現象、概念或規律的認識和理解,而且培養學生了科學思維習慣,提高了科學素養。對學生今后的發展終身受益。
(作者單位:江蘇省常州市新北區百丈中學)