初中物理常用科學(xué)方法

劉明燕

初中物理教材的各個(gè)章節(jié)都有意識(shí)、有步驟地滲透了物理學(xué)的科學(xué)研究方法，使同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)物理知識(shí)的同時(shí)受到科學(xué)方法的熏陶和訓(xùn)練，逐步地掌握最基本、最主要的科學(xué)方法，達(dá)到促進(jìn)知識(shí)學(xué)習(xí)、培養(yǎng)能力和提高科學(xué)素質(zhì)的目的。新課程標(biāo)準(zhǔn)中的課程目標(biāo)與義務(wù)教育大綱中的教學(xué)目標(biāo)相比，不僅有知識(shí)與技能的目標(biāo)，還有其他領(lǐng)域的目標(biāo)。新課程標(biāo)準(zhǔn)中的過(guò)程與方法目標(biāo)要求在物理知識(shí)與技能的探索與學(xué)習(xí)過(guò)程中，使學(xué)生掌握一些簡(jiǎn)單的科學(xué)探究方法，形成比較有效的物理思想。方法的掌握是能力形成的標(biāo)志。

一、控制變量法：

為了弄清事物變化的原因和規(guī)律，必須設(shè)法把其中的一個(gè)或幾個(gè)因素用人為的方法控制起來(lái)，使它保持 不變，然后來(lái)比較、研究其他兩個(gè)變量之間的關(guān)系，這種研究問(wèn)題的科學(xué)方法就是控制變量法。 任何物理實(shí)驗(yàn)，都要按照實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理和方法控制某些條件來(lái)研究。如：電流與電壓、電阻的關(guān)系； 導(dǎo)體的電阻大小與哪些因素有關(guān)，滑動(dòng)摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān)，蒸發(fā)的快慢與哪些因素的有關(guān)；液體 壓強(qiáng)與哪些因素有關(guān)；浮力大小與哪些因素有關(guān)；壓力的作用效果與哪些因素有關(guān)；滑輪組的機(jī)械效率與哪 些因素有關(guān)；動(dòng)能、重力勢(shì)能大小與哪些因素有關(guān)；電流做功的多少跟哪些因素有關(guān)系；電流的熱效應(yīng)與哪 些因素有關(guān)；研究電磁鐵的磁性強(qiáng)弱跟哪些因素有關(guān)系等。

二、類比法：

類比法是指由一類事物所具有的屬性，可以推出與其類似事物也具有這種屬性的思考和處理問(wèn)題的方法.如在認(rèn)識(shí)電流、電壓的概念、研究電源的作用和影響電阻大小的因素等概念或規(guī)律時(shí)，與水流水壓模擬實(shí)驗(yàn)、抽水機(jī)的作用和水渠對(duì)水流的影響等物理現(xiàn)象進(jìn)行類比，會(huì)使學(xué)生理解和掌握這些抽象的物理概念或規(guī)律產(chǎn)生其他方法無(wú)法替代的作用。

三、觀察法

觀察法是人們?yōu)榱苏J(rèn)識(shí)事物的本質(zhì)和規(guī)律，有目的，有計(jì)劃地對(duì)在自然條件下所顯現(xiàn)的有關(guān)事物進(jìn)行考察的一種方法，是人們收集，獲取，記載和描述感性材料的常用方法之一。從某種意義上說(shuō)，沒(méi)有觀察就沒(méi)有科學(xué)研究。要在科學(xué)研究上有所發(fā)現(xiàn)，有所創(chuàng)造，必須掌握觀察方法。

四、轉(zhuǎn)換法

一些比較抽象的看不見(jiàn)、摸不著的物質(zhì)的微觀現(xiàn)象，要研究它們的運(yùn)動(dòng)等規(guī)律，使之轉(zhuǎn)化為學(xué)生熟知的看得見(jiàn)、摸得著的宏觀現(xiàn)象來(lái)認(rèn)識(shí)它們。這種方法在科學(xué)上叫做“轉(zhuǎn)換法”。如：分子的運(yùn)動(dòng)，電流的存在等，如：空氣看不見(jiàn)、摸不到，我們可以根據(jù)空氣流動(dòng)（風(fēng)）所產(chǎn)生的作用來(lái)認(rèn)識(shí)它；分子看不見(jiàn)、摸不到，不好研究，可以通過(guò)研究墨水的擴(kuò)散現(xiàn)象去認(rèn)識(shí)它；電流看不見(jiàn)、摸不到，判斷電路中是否有電流時(shí)，我們可以根據(jù)電流產(chǎn)生的效應(yīng)來(lái)認(rèn)識(shí)它；磁場(chǎng)看不見(jiàn)、摸不到，我們可以根據(jù)它產(chǎn)生的作用來(lái)認(rèn)識(shí)它。再如，有一些物理量不容易測(cè)得，我們可以根據(jù)定義式轉(zhuǎn)換成直接測(cè)得的物理量。在由其定義式計(jì)算出其值，如電功率（我們無(wú)法直接測(cè)出電功率只能通過(guò)P=UI利用電流表、電壓表測(cè)出U、I計(jì)算得出P）、電阻、密度等。

中學(xué)物理課本中，測(cè)不規(guī)則小石塊的體積我們轉(zhuǎn)換成測(cè)排開水的體積；我們測(cè)曲線的長(zhǎng)短時(shí)轉(zhuǎn)換成細(xì)棉線的長(zhǎng)度；在測(cè)量滑動(dòng)摩擦力時(shí)轉(zhuǎn)換成測(cè)拉力的大??；大氣壓強(qiáng)的測(cè)量（無(wú)法直接測(cè)出大氣壓的值，轉(zhuǎn)換成求被大氣壓壓起的水銀柱的壓強(qiáng)）測(cè)硬幣的直徑時(shí)轉(zhuǎn)換成測(cè)刻度尺的長(zhǎng)度；測(cè)液體壓強(qiáng)（我們將液體的壓強(qiáng)轉(zhuǎn)換成我們能看到的液柱高度差的變化）；通過(guò)電流的效應(yīng)來(lái)判斷電流的存在（我們無(wú)法直接看到電流）；通過(guò)磁場(chǎng)的效應(yīng)來(lái)證明磁場(chǎng)的存在（我們無(wú)法直接看到磁場(chǎng)）；研究物體內(nèi)能與溫度的關(guān)系（我們無(wú)法直接感知內(nèi)能的變化，只能轉(zhuǎn)換成測(cè)出溫度的改變來(lái)說(shuō)明內(nèi)能的變化）；在研究電熱與電流、電阻的因素時(shí)，我們將電熱的多少轉(zhuǎn)換成液柱上升的高度；在我們研究電功與什么因素有關(guān)的時(shí)候，我們將電功的多少轉(zhuǎn)換成砝碼上升的高度；密度、功率、電功率、電阻、壓強(qiáng)（大氣壓強(qiáng)）等物理量都是利用轉(zhuǎn)換法測(cè)得的；在我們回答動(dòng)能與什么因素有關(guān)時(shí)，我們回答說(shuō)小球在平面上滑動(dòng)的越遠(yuǎn)則動(dòng)能越大，就是將動(dòng)能的大小轉(zhuǎn)換成了小球運(yùn)動(dòng)的遠(yuǎn)近。以上列舉的這些問(wèn)題均應(yīng)用了這種科學(xué)方法。

五、圖象法。

圖像可以用來(lái)表示一個(gè)物理量隨另一個(gè)物理量變化的情況，很直觀。所以各門科學(xué)都常用到它。如物態(tài)變化中固體的熔化、凝固圖象，水的沸騰圖象，電阻上的電流跟電壓的關(guān)系圖象，同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積的關(guān)系圖象，重力與質(zhì)量的關(guān)系圖象。

六、比值法。就是在定義一個(gè)物理量的時(shí)候采取比商的形式定義。如電流I=Q/t，歐姆定律I=U/R，電功率P=W/t，密度ρ=m/V，速度v=s/t，重力常數(shù)g=G/m，壓強(qiáng)P=F/S，機(jī)械效率η=W有用/W總。

七、等效替代法：

在物理學(xué)中，我們研究某物體或物理現(xiàn)象的作用效果時(shí)，有時(shí)為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化，常用一個(gè)物理量來(lái)代替其他所有物理量，但不會(huì)改變物理效果。這種研究問(wèn)題的方法給問(wèn)題的闡釋或解答帶來(lái)極大方便，我們稱這種研究問(wèn)題的方法為等效替代法.如用合力替代各個(gè)分力，用總電阻替代串聯(lián)、并聯(lián)的部分電阻，用浮力替代液體對(duì)物體的各個(gè)方向的壓力等。

八、歸納法

是通過(guò)樣本信息來(lái)推斷總體信息的技術(shù)。要做出正確的歸納，就要從總體中選出的樣本，這個(gè)樣本必須足夠大而且具有代表性。在我們買葡萄的時(shí)候就用了歸納法，我們往往先嘗一嘗，如果都很甜，就歸納出所有的葡萄都很甜的，就放心的買上一大串。比如銅能導(dǎo)電，銀能導(dǎo)電，鋅能導(dǎo)電則歸納出金屬能導(dǎo)電。在實(shí)驗(yàn)中為了驗(yàn)證一個(gè)物理規(guī)律或定理，反復(fù)的通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證他的正確性然后歸納、分析整理得出正確的結(jié)論。在阿基米德原理中，為了驗(yàn)證F浮=G排，我們分別利用石塊和木塊做了兩次實(shí)驗(yàn)，歸納、整理均得出F浮=G排，于是我們驗(yàn)證了阿基米德原理的正確性，使用的正是這種方法。在驗(yàn)證杠桿的平衡條件中，我們反復(fù)做了三次實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證F1×L1=F2×L2也是利用這種方法。

一切發(fā)聲體都在振動(dòng)結(jié)論的得出（在實(shí)驗(yàn)中對(duì)多種結(jié)論進(jìn)行分析整理并得出最后結(jié)論時(shí)），都要用到這一方法。在驗(yàn)證導(dǎo)體的電阻與什么因素有關(guān)的時(shí)候，經(jīng)過(guò)多次的實(shí)驗(yàn)我們得出了導(dǎo)體的電阻與長(zhǎng)度，材料，橫截面積，溫度有關(guān)，也是將實(shí)驗(yàn)的結(jié)論整理到一起后歸納總結(jié)得出的。在所有的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和原理的得出中，我們幾乎都用到了這種方法。

以上是初中物理教學(xué)中常用的幾種研究方法。在指導(dǎo)學(xué)生研究物理現(xiàn)象、概念和規(guī)律時(shí)，潛移默化地滲透科學(xué)研究方法，長(zhǎng)此以往不但加深對(duì)物理現(xiàn)象、概念或規(guī)律的認(rèn)識(shí)和理解，而且培養(yǎng)學(xué)生了科學(xué)思維習(xí)慣，提高了科學(xué)素養(yǎng)，對(duì)學(xué)生今后的發(fā)展終身受益。