初中物理科學探究方法的歸納

吳玉茹

摘 要： 新課程要求在突出科學探究內容的同時，重視研究方法指導。科學探究方法是連接知識和能力的紐帶，為培養學生創新精神與實踐能力提供了廣闊的施展空間。物理蘊含大量的科學方法，我們必須給予足夠重視，并滲透到教學活動中，適時向學生介紹、點撥，不僅有利于學生理解和掌握物理概念和規律，更有利于學生探究思維培養和創新能力提高。在平常教學過程中滲透科學探究方法至關重要。考查科學探究物理問題的方法，成為今后中考的熱點。本文結合作者教學實踐歸納初中物理科學探究方法。

關鍵詞： 科學探究方法 初中物理 歸納

“掌握一種科學方法勝過解答十個問題”。對研究方法的學習和考查體現著一種新的教學理念，學生只有真正掌握了研究方法，才能有效解決實際問題，真正提高創新意識和能力。以下介紹初中物理常用的科學探究方法。

一、微小量放大法

微小量放大法：物理實驗中常遇到一些微小量的測量。為提高測量精度，常需要采用合適的放大方法，選用相應的測量裝置將被測量進行放大后再進行測量。常用的放大法有累計放大法、形變放大法、光學放大法等。

1.累計放大法（疊加放大法）：在被測量能夠簡單重疊的條件下，將它延展若干倍再進行測量的方法。如測量一張紙的厚度時，我們先測量100張紙的厚度再將結果除以100，這樣使測量的結果更接近真實的值。要測量出一張郵票的質量，心跳一下的時間，導線的直徑，均可用累計放大法完成。累計放大法的優點是在不改變測量性質的情況下，將被測量擴展若干倍后再進行測量，從而增加測量結果的有效數字位數，減小測量的相對誤差。在使用累計放大法時，應注意兩點：一是擴展過程中被測量不能發生變化；二是擴展過程中應努力避免引入新的誤差因素。

2.形變放大法：形變是力作用的效果，在力學中形變的基本表現形式為體積、長度、角度的改變。而顯示形變的方法可用力學的方法，也可用電學、光學的方法。如體積的變化，由液柱的長度變化顯示。

3.光學放大法：常用的光學放大法有兩種：一種是使被測物通過光學裝置放大視角形成放大像，便于觀察判別，從而提高測量精度，如放大鏡、顯微鏡、望遠鏡等。另一種是使用光學裝置將待測微小量進行間接放大，通過測量放大了的量獲得微小量。如測量微小長度和微小角度變化的光杠桿鏡尺法，就是一種常用的光學放大法。

二、建立理想模型法

建立理想模型法：通過建立模型揭示原型的形態、特征和本質的方法。實際現象和過程一般都十分復雜，涉及眾多因素，把某一類具體事物抽象為某個物理概念，采用模型方法可起到簡化的作用。忽略次要因素，從復雜事物中抽象出理想模型，合理近似反映研究事物的本質特征。使用這種方法的根本目的在于使人們能集中全力掌握研究對象在某些方面表現出的本質特征或運動規律。事實證明，這是一種研究物理問題的有效方法，也是我們理解有關物理知識的基礎。

在初中物理課本中，應用這種方法的有：光線、力的圖示、力的示意圖、將撬棒看做杠桿、單擺磁感應線、電路圖……

三、科學推理法

科學推理法：物理學中，常常有難以達到條件的時候，這時，我們常常需要將實驗想象為理想情況達到目的，在實驗基礎上經過概括、抽象、推理得出規律。科學推理法是研究物理規律的一種重要思想方法，能體現物理學本質的一種方法。它以大量的可靠事實為基礎，以真實的實驗為原形，在觀察實驗的基礎上，忽略次要因素，進行合理推理，得出物理規律，達到認識事物本質的目的。

初中物理課本中，應用這種方法的有：斜面實驗、推導出聲音不能在真空中傳播、推導出牛頓第一定律、推導出電荷的種類……

四、等效替代法

等效替代法：在保證某種效果（特性和關系）相同的前提下，將實際的、復雜的物理問題和物理過程轉化為等效的、簡單的、易于研究的物理問題和物理過程研究和處理的方法。

等效替代法是常用的科學思維方法。掌握等效替代法及應用，體會物理等效思想的內涵，有助于提高考生的科學素養，命題愈加明顯地滲透著物理思想、物理方法的考查，等效思想和方法作為一種迅速解決物理問題的有效手段，仍將體現于中考命題的突破過程中。

在初中物理課本中，應用這種方法的有：

1.在平面鏡成像實驗中，我們利用完全相同的另一根蠟燭等效替代物體的大小，從而驗證物與像的大小相同。（“蠟燭”替代“蠟燭”）

2.在研究合力時，一個力與另兩個力使彈簧發生的形變是等效的，那么這一個力就可以等效替代了另兩個力。（“力”替代“力”）

3.在托里拆利實驗中，我們用汞柱產生的壓強等效替代大氣壓強。（“壓強”替代“壓強”）

4.在研究串、并聯電路的總電阻時，在保證總電流相同的前提下，用總電阻替代串聯或并聯的其他所有電阻。（“電阻”替代“電阻”）

五、控制變量法

控制變量法：物理學或生物學中對于多因素（多變量）的問題，常常采用控制因素（變量）的方法，把多因素的問題變成多個單因素的問題，而只改變其中的某一個因素，從而研究這個因素對事物影響，分別加以研究，最后綜合解決。它是科學探究中的重要思想方法，廣泛運用于各種科學探索和科學實驗研究中。控制變量法是中學物理中最常用的方法，也是中考出題最多的方法。

在初中物理課本中，應用這種方法的有：

1.研究琴弦發聲的音調與弦粗細、松緊、長短的關系（聲學）。

2.蒸發的快慢與哪些因素有關（熱學）。

3.影響滑動摩擦力大小的因素；影響液體內部壓強大小的因素；影響液體浮力大小的因素；影響壓力作用效果（壓強）大小的因素；影響動能（重力勢能）大小的因素（力學）。

4.影響導體的電阻大小的因素有關；電流與電壓、電阻的關系；影響電功大小的因素；影響電流熱效應大小的因素（電學）。

5.影響電磁鐵磁性大小的因素（磁學）。

六、轉換法

轉換法：物理學中對于一些看不見、摸不著的現象或不易直接測量的物理量，通常用一些非常直觀的現象認識或用易測量的物理量間接測量。初中物理在研究概念、規律和實驗中多處應用了這種方法。

1.有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、摸得著的宏觀現象認識它們，這是一種轉換法的體現。注意：前后兩者本質是相同或有聯系的。

例如：（1）光沿直線傳播——影子的形成；

（2）一些物體受到力的作用——物體發生形變或運動狀態；

（3）分子運動看不見、摸不到——研究墨水的擴散現象；

（4）電流周圍存在著磁場——指南針指南北。

2、有一些物理量不容易直接測得，而我們可以通過觀察其他物理量。

例如：（1）研究壓力作用效果與哪些因素有關時，將壓力的作用效果——海綿的凹陷程度；

（2）研究液體壓強的特點時，將液體壓強大小——U型管液面高度差；

（3）研究動能大小與哪些因素有關時，將小球的動能大小——木塊被推動的距離遠近；

（4）研究電磁鐵的磁性強弱時，將電磁鐵的磁性強弱——電磁鐵吸引鐵釘的多少。

七、類比法

類比法：也叫“比較類推法”，指由一類事物所具有的某種屬性，可以推測與其類似的事物也應具有這種屬性的推理方法。其結論必須由實驗檢驗，類比對象間共有的屬性越多，則類比結論的可靠性越大。

類比法的特點是“先比后推”。“比”是類比的基礎，既要共同點又要不同點。對象之間的共同點是類比法是否能夠施行的前提條件，沒有共同點的對象之間是無法進行類比推理的。在物理教學中，類比法可以幫助理解較復雜的實驗和較難的物理知識。注意：類比法的兩個對象只有一個是研究對象，并且前后兩者往往是本質不相同、沒有直接聯系的。

例如：研究：電流的形成、電壓的作用；類比：水流的形成，水壓對水流的作用；

研究：電源是提供電壓的裝置；類比：抽水機是提供水壓的裝置；

研究：功率的定義或密度的定義；類比：速度的定義。

有時在研究某些物理知識或物理規律時，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得到電阻的大小）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，物理的科學方法無法細致分類，只能根據題意看題中強調的是哪一過程，分析解答。

總之，考生要養成良好思維習慣，在解決問題時要嘗試運用各種物理研究方法，不斷提高科學素質，這既是中考熱點又是為了實現課程改革目標。

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