運用物理研究方法 引導學生設計實驗

潘志能

道縣紹基學校 湖南永州 425300

新課程背景下初中物理教學強調培養學生的探究能力，要求學生在學習中由被動接受學習轉變為積極主動獲取知識，由強調知識的傳授和積累轉變為學生積極主動的探究知識，而初中物理實驗便是一門知識探究活動，并符合新課改下對初中物理教學的要求，本文對如何引導學生做好初中物理實驗展開討論。物理研究的常用方法有很多，比如：等效替代法、控制變量法、比值定義法、歸納法、累積法、類比法、圖像法、轉換法、理想化方法、假設法等等，在教學中注意培養學生學習這些研究方法，有利于他們制定計劃和設計實驗。

一、運用等效替代法，引導學生設計實驗

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，而且容易被學生理解和接受。

如在探究“平面鏡成像規律”的實驗中，難點是：怎樣比較像與物的大小，像的虛實。教學中，首先拿塊較大的平面鏡讓學生看鏡中自己的像，并逐漸遠離平面鏡，然后問學生，你看到自己的像的大小有沒有變化？學生答：有變化，人距鏡越遠，像就越小（多數學生都會這樣回答）。這是學生的感性認識形成的思維定勢，在物理學習中，學生的思維定勢還有著相當程度的影響作用。筆者并沒有馬上否定這個結論，而是要求學生用實驗來驗證這個結論是否正確。該如何設計實驗呢？先請學生看課本第57頁活動2：“探究平面鏡成像的特點”，同時用多媒體展示問題請學生回答。①如果不用玻璃板而用平面鏡又將怎樣？②為什么蠟燭A和B要等長？③如果玻璃板未放豎直又會怎樣？通過以上問題讓學生進行操作并回答后，學生就可順利完成實驗并得出正確結論。

二、運用控制變量法，引導學生設計實驗

所謂控制變量法，就是物理學中對于多因素（多變量）的題，常常采用控制因素（變量）的辦法，把多因素的問題變成多個單因素的問題，分別加以研究，最后再綜合解決，這種方法叫控制變量法。

如在“探究電磁鐵的磁性強弱”活動中，學生猜想：①跟電流大小有關；②可能跟線圈匝數多少有關；③可能跟鐵釘的大小有關。要驗證上述猜想是否正確，如何設計實驗呢？這是一個難點。先讓學生討論，然后教師引導提問：怎樣判斷電磁鐵磁性強弱？要驗證猜想①該怎樣做？要驗證猜想②又如何設計？引導：就要用兩個電磁鐵，只改變匝數多少，而控制其它量均不變；要驗證猜想③就要控制電流和線圈匝數多少不變，只改變鐵釘的大小做實驗。引導學生分析后選擇器材：兩個干電池、一個滑動變阻器、幾根導線、三根鐵釘（兩根相同、一根稍小）、兩根漆包線，接著設計電路來完成實驗。

通過以上問題的提出和分析討論，學生對整個設計實驗的過程和方法都有了一個清醒的認識，接下來的實驗和收集證據就相對容易完成了，難點的突破為科學探究過程以下各步的開展奠定了基礎。

三、綜合運用多種研究方法，引導學生設計實驗

有些比較復雜的物理問題，不能用一種方法來解決，而要用到多種物理研究方法，這時就要學生明白哪一步用到什么方法，對設計實驗有什么作用。

比如，在“探究滑動摩擦力的大小”的教學中，本節的難點是：滑動摩擦力是發生在兩個物體之間的，不能直接測量出，怎么辦？而另一難點是怎樣判斷木塊做勻速直線運動？學生猜想出滑動摩擦力的大小可能跟接觸面的粗糙程度和壓力大小有關后，引導學生思考：

（一）怎樣測量摩擦力的大小

先讓學生看課本第18頁“制定計劃”部分以及“金鑰匙”，讓學生明白在這個實驗中要用到兩種探究方法：控制變量法和等效替代法。當研究滑動摩擦力跟壓力的關系時，要控制接觸面的粗糙程度不變；當研究滑動摩擦力跟接觸面的粗糙程度的關系時，要控制壓力不變；而滑動摩擦力的大小不能直接測出，要用彈簧測力計拉著物體勻速滑動時，摩擦力的大小等于彈簧測力計的拉力大小。提醒學生注意：怎樣才能判斷彈簧測力計拉著物體做勻速直線運動呢？當拉著物體運動時，要看彈簧測力計的示數基本不變時的讀數即為拉力大小。

（二）要選用哪些實驗器材

引導學生思考：實驗時，怎樣保持接觸面的粗糙程度改變？（用兩塊粗糙程度明顯不同的木板），而改變壓力時又如何保持壓力不變（改變壓力可增加砝碼），學生就容易正確的選擇實驗器材。讓學生掌握物理研究方法，就容易明白制定計劃與設計實驗的整個過程，學生在做實驗時就能順利完成。

初中物理教學過程中要增強物理實驗教學，注重培養學生的探究能力，使學生由被動的“要我學”轉變為主動的“我要學”，使學生的思維能力、實踐能力和探究能力得到真正的提高，最終提升學生的綜合能力。