一、比較法 將待測物理量與選做標準單位的物理量進(jìn)行比較的方法叫比較法。
如測量物體長(cháng)度,用天平稱(chēng)量質(zhì)量,用電橋測電阻等。有時(shí)光有標準量具還不夠,還需要配置比較系統,使被測量量與標準量實(shí)現比較。
如:測量金屬在某溫度下的比熱容。因為金屬的比熱容隨溫度的升高而變大,可以找一個(gè)在該溫度下比熱容的金屬材料,用比較法測,把兩者做成形狀相同的樣品,加熱到一定溫度讓其自然冷卻,作降溫曲線(xiàn)(T-t曲線(xiàn))由牛頓冷卻定律即可得解。
比較法是物理實(shí)驗中最普通、最基本的實(shí)驗方法,也是實(shí)驗設計中設計對照實(shí)驗的基礎。 二、替代法 用已知的標準量去代替未知的待測量,以保持狀態(tài)和效果相同,從而推出待測量的方法叫替代法。
如用合力替代各個(gè)分力,用總電阻替代各部分電阻,浮力替代液體對物體的各個(gè)壓力等。 三、累積法 又稱(chēng)疊加法。
將微小量累積后測量求平均的方法,能減小相對誤差。實(shí)驗中也經(jīng)常涉及這一方法。
如在《用單擺測定重力加速度》實(shí)驗中,需要測定單擺周期,用秒表測一次全振動(dòng)的時(shí)間誤差很大,于是采用測定30-50次全振動(dòng)的時(shí)間T,從而求出單擺的周期T=t/n(n為全振動(dòng)次數)。 四、控制法 在中學(xué)許多物理實(shí)驗中,往往存在著(zhù)多種變化的因素,為了研究它們之間的關(guān)系可以先控制一些量不變,依次研究某一個(gè)因素的影響。
如通過(guò)導體的電流I受到導體電阻R和它兩端電壓U的影響,在研究電流I與電阻R的關(guān)系時(shí),需要保持電壓U不變;在研究電流I與電壓U的關(guān)系時(shí),需要保持電阻R不變。 五、留跡法 有些物理現象瞬間即逝,如運動(dòng)物體所處的位置、軌跡或圖像等,用留跡法記錄下來(lái),以便從容地測量、比較和研究。
如在《測定勻變速直線(xiàn)運動(dòng)的加速度》、《驗證牛頓第不運動(dòng)定律》、《驗證機械能守恒定律》等實(shí)驗中,就是通過(guò)紙帶上打出的點(diǎn)記錄下小車(chē)(或重物)在不同時(shí)刻的位置(位移)及所對應的時(shí)刻,從而可從容計算小車(chē)在各個(gè)位置或時(shí)刻的速度并求出速度;對于簡(jiǎn)諧運動(dòng),則是通過(guò)擺動(dòng)的漏斗漏出的細沙落在勻速拉動(dòng)的硬紙板上而記錄下各個(gè)時(shí)刻擺的位置,從而很方便地研究簡(jiǎn)諧運動(dòng)的圖像;利用閃光照相記錄自由落體運動(dòng)的軌跡等實(shí)驗都采用了留跡法。 六、放大法 在現象、變化、待測物理量十分微小的情況下,往往采用放大法。
根據實(shí)驗的性質(zhì)和放大對象的不同,放大所使用的物理方法也各異。例如:在《測定金屬電阻率》實(shí)驗中所使用的螺旋測微器:主尺上前進(jìn)(或后退)0.5毫米,對應副尺上有5n個(gè)等分,實(shí)際上是對長(cháng)度的機械放大;許多電表如電流表、電壓表是利用一根較長(cháng)的指針把通電后線(xiàn)圈的偏轉角顯示出來(lái)。
七、補償法 補償法是找一種效應與之相抵消,從而對被測物理量進(jìn)行測量的方法。由于被測量的作用在測量中被抵消,故表示標準量與被測量作用之差的儀表示數為0,所以又稱(chēng)零示法。
八、轉換法 某些物理量不容易直接測量,或某些現象直接顯示有困難,可以采取把所要觀(guān)測的變量轉換成其它變量(力、熱、聲、光、電等物理量的相互轉換)進(jìn)行間接觀(guān)察和測量,這就是轉換法。如卡文迪許《利用扭秤裝置測定萬(wàn)有引力恒量實(shí)驗》:其基本的思維方法便是等效轉換。
卡文迪許扭秤發(fā)生扭轉后,引力對T形架的扭轉力矩與石英絲由于彈性形變產(chǎn)主的扭轉力矩這就是等效轉換,間接地達到了無(wú)法達到的目的。又如轉換法還應用于石英絲扭轉角度的測量、根據電流的熱效應來(lái)認識電流大小、根據磁場(chǎng)對磁體有力的作用來(lái)認識磁場(chǎng)等上。
轉換法是一種較高層次的思維方法,是對事物本質(zhì)深刻認識的基礎上才產(chǎn)生的一種飛躍。 九、理想化法 影響物理現象的因素往往復雜多變,實(shí)驗中常可采用忽略某些次要因素或假設一些理想條件的辦法,以突出現象的本質(zhì)因素,便于深入研究,從而取得實(shí)際情況下合理的近似結果。
如在《用單擺測定重力加速度》的實(shí)驗中(假設懸線(xiàn)不可伸長(cháng))懸點(diǎn)的摩擦和小球在擺動(dòng)過(guò)程的空氣阻力不計,在電學(xué)實(shí)驗中把電壓表變成內阻是無(wú)窮大的理想電壓表,電流表變成內阻等于0的理想電流表等實(shí)驗都采用了理想化法。 十、模型法 有時(shí)受客觀(guān)條件限制,不能對某些物理現象進(jìn)行直接實(shí)驗和測量,于是就人為地創(chuàng )造一定的模型,在模型的條件下進(jìn)行實(shí)驗。
但要求模型和原型必須具有一定的相似性。如在《電場(chǎng)中等勢線(xiàn)的描繪》實(shí)驗中,因為對靜電場(chǎng)直接測量很“困難”,故采用易測量的電流場(chǎng)來(lái)模擬。
又如在確定磁場(chǎng)中磁感線(xiàn)的分布,因為磁感線(xiàn)實(shí)際不存在。我們就用鐵屑的分布來(lái)模擬磁感線(xiàn)的存在。
如用太陽(yáng)系模型代表原子結構,用簡(jiǎn)單的線(xiàn)條代表杠桿等。以上僅是中學(xué)物理實(shí)驗中常用的方法,有時(shí)在一個(gè)實(shí)驗中同時(shí)會(huì )用到多種方法。
同時(shí),具體用運中還會(huì )遇到實(shí)驗設計的方法、實(shí)驗結果的處理方法等,在此不再贅述。 記得采納哦。
一、控制變量法:通過(guò)固定某幾個(gè)因素轉化為多個(gè)單因素影響某一量大小的問(wèn)題。
1、影響蒸發(fā)快慢的因素; 2、壓力作用效果與哪些因素有關(guān);
3、研究滑動(dòng)摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān); 4、影響電阻大小的因素;
5、研究電流與電壓、電阻的關(guān)系(歐姆定律); 6、電磁鐵磁性強弱與哪些因素有關(guān);
7、探索磁場(chǎng)對電流的作用規律; 8、研究電磁感應現象; 9、研究焦耳定律。
二、等效法:將一個(gè)物理量,一種物理裝置或一個(gè)物理狀態(tài)(過(guò)程),用另一個(gè)相應量來(lái)替代,得到同樣的結論的方法。
1、在研究物體受幾力時(shí),引入合力。 2、曹沖稱(chēng)象。
3、在研究多個(gè)用電器組成的電路中,引入總電阻。
三、模型法:以理想化的辦法再現原型的本質(zhì)聯(lián)系和內在特性的一種簡(jiǎn)化模型。
1、在研究光學(xué)時(shí),引入“光線(xiàn)”概念。
2、在研究磁場(chǎng)時(shí),引入磁感線(xiàn)對磁場(chǎng)進(jìn)行描述。 3、理想電表。
四、轉換法(間接推斷法)
累積法:把不能觀(guān)察到的效應(現象)通過(guò)自身的積累成為可觀(guān)測的宏觀(guān)物或宏觀(guān)效應。
1、用壓緊鉛柱的方法來(lái)顯示分子面的引力作用。
2、在研究分子運動(dòng)時(shí),利用擴散現象來(lái)研究。
3、根據電流所產(chǎn)生的效應認識電流。
4、根據磁鐵產(chǎn)生的作用來(lái)認識磁場(chǎng)。
五、類(lèi)比法:根據兩個(gè)對象之間在某些方面的相似或相同,把其中某一對象的有關(guān)知識、結論推移到另一個(gè)對象中去的一種邏輯方法。
1、水壓--電壓
2、抽水機提供水壓類(lèi)似電源提供電壓。
3、用速度的定義公式引入壓強公式。
六、比較法:找出研究對象之間的相同點(diǎn)或相異點(diǎn)的一種邏輯方法。
1、研究蒸發(fā)和沸騰的異同點(diǎn)。
2、比較電壓表與電流表在使用過(guò)程中的相同點(diǎn)和相異點(diǎn)。
3、比較電動(dòng)機與發(fā)電機的結構和原理的相同點(diǎn)和異同點(diǎn)。
4、汽油機和柴油機的相同點(diǎn)和異同點(diǎn)。
七、歸納法:從一系列個(gè)別現象的判斷概括出一般性判斷的邏輯的方法。
1、從氣、液、固的擴散實(shí)現現象,得出結論:一切物體的分子都在作無(wú)規則的運動(dòng)。
2、物理學(xué)中的實(shí)驗規律(如串、并聯(lián)電路中電流、電壓的特點(diǎn)等)幾乎都用了此法。
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在《初中物理課程標準》中,科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習目標,又是重要的教學(xué)方式之一。
在探究科學(xué)規律的過(guò)程中,學(xué)生通過(guò)動(dòng)手動(dòng)腦,通過(guò)物理學(xué)知道“再發(fā)現”過(guò)程,體驗到科學(xué)探究的樂(lè )趣,學(xué)習科學(xué)家的科學(xué)探究方法,領(lǐng)悟科學(xué)的思想和精神,掌握科學(xué)學(xué)習的策略和科學(xué)的思維方法,從而提高他們的科學(xué)素質(zhì)。下面就與大家一起來(lái)探討物理教學(xué)中常用的一些科學(xué)方法。
一、猜想法 在科學(xué)探究的學(xué)習過(guò)程中,猜想這一步驟有著(zhù)舉足輕重的地位,它是物理智慧中最活躍的成分,對學(xué)生猜想能力的培養,也是物理探究過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節,而且猜想決定了科學(xué)探究的方向,因此,在物理教學(xué)的過(guò)程中,引導學(xué)生科學(xué)合理地猜想就顯得格外重要。首先,猜想要有一定經(jīng)驗和知識作為基礎。
在進(jìn)行科學(xué)猜想能力方面的教學(xué)時(shí),可先針對問(wèn)題讓學(xué)生展開(kāi)想象的翅膀,鼓勵學(xué)生把所有可能的情況都大膽地說(shuō)出來(lái),然后讓學(xué)生根據已有知識和生活經(jīng)驗逐一進(jìn)行分析,想想生活中有哪些事實(shí)支持它,它和已有知識是否一致,排除那些與經(jīng)驗和知識相矛盾的想法,留下的就可能是科學(xué)的猜想了,沒(méi)有一定的知識和經(jīng)驗,猜想恐怕只能是無(wú)本之木,無(wú)源之水。所以在教學(xué)中為了避免學(xué)生胡猜亂想,讓學(xué)生說(shuō)出猜想的理由、事實(shí)依據是很有效的避免課堂混亂的手段,也是培養學(xué)生探究能力的方法之一。
二、控制變量法 “控制變量法”是初中物理中常用的探究問(wèn)題的科學(xué)方法。由于影響物理研究對象的因素在許多情況下并不是單一的,而是多種因素相互交錯、共同起作用的。
所以要想精確地把握研究對象的各種特性,弄清事物變化的原因和規律,必須人為的制造一些條件,便于問(wèn)題的研究。例如當一個(gè)物理量與幾個(gè)因素有關(guān)時(shí),我們一般是分別研究這個(gè)物理量與各個(gè)因素之間的關(guān)系,再進(jìn)行綜合分析得出結論。
這樣就必須在研究物理量同其中一個(gè)因素之間的關(guān)系時(shí),將另外幾個(gè)因素人為地控制起來(lái),使它們保持不變,以便觀(guān)察和研究該物理量與這個(gè)因素之間的關(guān)系。這就是“控制變量”的方法。
在初中物理教學(xué)中有許多概念或規律的探索過(guò)程,都要用到控制變量法。例如,在八年級剛接觸物理時(shí),有一個(gè)探究實(shí)驗是探究“聲音怎樣從發(fā)聲的物體傳到遠處?”。
讓一個(gè)學(xué)生在桌子一端敲擊桌面,另一個(gè)學(xué)生在另一端聽(tīng)聲音,一次貼在桌面上聽(tīng),一次只是貼近桌面。發(fā)現兩次都可以聽(tīng)到聲音,引導學(xué)生分析這兩次聲音分別是通過(guò)桌子和空氣傳來(lái)的,從而說(shuō)明聲音要靠介質(zhì)傳播。
同時(shí)讓學(xué)生比較兩次聽(tīng)到的聲音大小,從而認識到聲音在固體中比在空氣中傳播得快,即固體的傳聲能力強。在這里,老師一定要強調實(shí)驗中需要控制的變量就是聽(tīng)聲音的距離和敲擊桌面的力度要相同,使學(xué)生體驗到控制變量的思想,為以后的探究實(shí)驗作好方法上的準備。
控制變量法是一種最常用的、非常有效的探索客觀(guān)物理規律的科學(xué)方法。通過(guò)控制變量法,可以讓我們很方便的研究出某個(gè)物理量與多個(gè)因素之間的定性或定量關(guān)系,從而能得出普遍的規律。
三、等效替代法 有一個(gè)廣為人知的歷史故事──曹沖稱(chēng)象。他運用的就是一種等效替代的思想,他是用石頭替代了大象,巧妙地測出了大象的重力。
當然,這里還用到了“化整為零”的思想。很多偉人也經(jīng)常會(huì )用等效法來(lái)使研究問(wèn)題簡(jiǎn)化,例如,愛(ài)迪生用圍成一圈的平面鏡的反射光等效多個(gè)太陽(yáng)造成了無(wú)影燈,他的助手阿普頓在苦苦計算燈泡的容積時(shí),愛(ài)迪生卻告訴他只需要把燈泡裝滿(mǎn)水,測量水的體積即為燈泡的容積。
還有阿基米德在洗澡時(shí)發(fā)現了鑒別王冠真假的方法,從而也導致了一個(gè)重要的原理──阿基米德原理的發(fā)現。可以說(shuō)“等效替代”的思想是物理實(shí)驗成功的最根本、最重要的思路,物理學(xué)中的相關(guān)定律、定理、公式、原理都是以替代思維成立的基礎為出發(fā)點(diǎn)的。
例如,測量不規則固體的體積,就是利用物體浸沒(méi)在液體中時(shí),物體體積與物體排開(kāi)的液體的體積相等的原理,將用替代。在有量筒或量杯時(shí),可采用“排液補差法”或叫“等量空間占據法”測量。
沒(méi)有量筒或量杯時(shí),可用彈簧秤和水,通過(guò)測量浮力大小,結合阿基米德原理計算(全部浸沒(méi)),也可以用天平測排水的質(zhì)量(全部浸沒(méi)),再利用密度知識來(lái)計算。當無(wú)法直接測物體的質(zhì)量時(shí),就可以用漂浮的方法利用的原理,測出也就知道了,物體的質(zhì)量也就可求了。
這種質(zhì)量或體積的替代測量方法一般多見(jiàn)于測量物質(zhì)密度的方法中。還有許多物理量的測量都用到了等效替代法。
四、轉換法 所謂“轉換法”,主要是指在保證效果相同的前提下,將不可見(jiàn)、不易見(jiàn)的現象轉換成可見(jiàn)、易見(jiàn)的現象;將陌生、復雜的問(wèn)題轉換成熟悉、簡(jiǎn)單的問(wèn)題;將難以測量或測準的物理量轉換為能夠測量或測準的物理量的方法。彈簧測力計的原理也隱含了一個(gè)間接測量原則。
即用可直接量度的量去間接表現那些不便直接觀(guān)察不便直接測量的量。在這里,彈簧的長(cháng)度變化是可以直接觀(guān)察直接測量的,而力的大小是看不到摸不著(zhù)的,但是力的大小卻和彈簧長(cháng)度的變化有關(guān)系,所以我們就可以用彈簧的伸長(cháng)量來(lái)量度力的大小。
不僅測力計是這樣的,溫度計、壓強計、氣壓表(高度計)、電流表、電壓表。
1.分析、概括一類(lèi)物理現象的共同特征和本質(zhì)屬性。如力等概念。
2.抽象出物質(zhì)或運動(dòng)的某種屬性,得到表征物質(zhì)或運動(dòng)的某種性質(zhì)的物理量,如密度、速度、電阻、磁感強度等概念
3.用理想化方法進(jìn)行科學(xué)抽象,建立概念。如質(zhì)點(diǎn)的概念。
4.抓住新舊概念的邏輯聯(lián)系,在已有概念的基礎上建立新概念,例如由速度、速度的改變等概念建立加速度概念。
5.用類(lèi)比的方法建立概念,借助已有的物理概念,運用類(lèi)比的方法建立新的物理概念,如類(lèi)比水壓引入電壓,類(lèi)比光波引入物質(zhì)波,類(lèi)比重力勢能引入電勢能等。
6.用等效的方法建立概念,等效的方法也是一種建立物理概念的基本思維方法,例如把變速運動(dòng)等效為勻速運動(dòng),引入“平均速度”的概念.
1、控制變量法:比如“實(shí)驗探究擺鐘擺動(dòng)的快慢跟哪些因素有關(guān)”
2、轉換法:比如“探究滑動(dòng)摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān)”
3、等效替代法:在高中用得較多
4、科學(xué)實(shí)驗法:簡(jiǎn)稱(chēng)實(shí)驗法,比如“伏安法測電阻”或“伏安法測小燈泡的大功率”
5、理想實(shí)驗法:牛頓第一定律的得出(伽利略的理想實(shí)驗)
6、歸納法:比如“探究杠桿平衡的條件”
7、類(lèi)比法:比如“對電流(或電壓)的認識”(用水流類(lèi)比電流、用水壓類(lèi)比電壓)
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