一、比较法 将待测物理量与选做标准单位的物理量进行比较的方法叫比较法。
如测量物体长度,用天平称量质量,用电桥测电阻等。有时光有标准量具还不够,还需要配置比较系统,使被测量量与标准量实现比较。
如:测量金属在某温度下的比热容。因为金属的比热容随温度的升高而变大,可以找一个在该温度下比热容的金属材料,用比较法测,把两者做成形状相同的样品,加热到一定温度让其自然冷却,作降温曲线(T-t曲线)由牛顿冷却定律即可得解。
比较法是物理实验中最普通、最基本的实验方法,也是实验设计中设计对照实验的基础。 二、替代法 用已知的标准量去代替未知的待测量,以保持状态和效果相同,从而推出待测量的方法叫替代法。
如用合力替代各个分力,用总电阻替代各部分电阻,浮力替代液体对物体的各个压力等。 三、累积法 又称叠加法。
将微小量累积后测量求平均的方法,能减小相对误差。实验中也经常涉及这一方法。
如在《用单摆测定重力加速度》实验中,需要测定单摆周期,用秒表测一次全振动的时间误差很大,于是采用测定30-50次全振动的时间T,从而求出单摆的周期T=t/n(n为全振动次数)。 四、控制法 在中学许多物理实验中,往往存在着多种变化的因素,为了研究它们之间的关系可以先控制一些量不变,依次研究某一个因素的影响。
如通过导体的电流I受到导体电阻R和它两端电压U的影响,在研究电流I与电阻R的关系时,需要保持电压U不变;在研究电流I与电压U的关系时,需要保持电阻R不变。 五、留迹法 有些物理现象瞬间即逝,如运动物体所处的位置、轨迹或图像等,用留迹法记录下来,以便从容地测量、比较和研究。
如在《测定匀变速直线运动的加速度》、《验证牛顿第不运动定律》、《验证机械能守恒定律》等实验中,就是通过纸带上打出的点记录下小车(或重物)在不同时刻的位置(位移)及所对应的时刻,从而可从容计算小车在各个位置或时刻的速度并求出速度;对于简谐运动,则是通过摆动的漏斗漏出的细沙落在匀速拉动的硬纸板上而记录下各个时刻摆的位置,从而很方便地研究简谐运动的图像;利用闪光照相记录自由落体运动的轨迹等实验都采用了留迹法。 六、放大法 在现象、变化、待测物理量十分微小的情况下,往往采用放大法。
根据实验的性质和放大对象的不同,放大所使用的物理方法也各异。例如:在《测定金属电阻率》实验中所使用的螺旋测微器:主尺上前进(或后退)0.5毫米,对应副尺上有5n个等分,实际上是对长度的机械放大;许多电表如电流表、电压表是利用一根较长的指针把通电后线圈的偏转角显示出来。
七、补偿法 补偿法是找一种效应与之相抵消,从而对被测物理量进行测量的方法。由于被测量的作用在测量中被抵消,故表示标准量与被测量作用之差的仪表示数为0,所以又称零示法。
八、转换法 某些物理量不容易直接测量,或某些现象直接显示有困难,可以采取把所要观测的变量转换成其它变量(力、热、声、光、电等物理量的相互转换)进行间接观察和测量,这就是转换法。如卡文迪许《利用扭秤装置测定万有引力恒量实验》:其基本的思维方法便是等效转换。
卡文迪许扭秤发生扭转后,引力对T形架的扭转力矩与石英丝由于弹性形变产主的扭转力矩这就是等效转换,间接地达到了无法达到的目的。又如转换法还应用于石英丝扭转角度的测量、根据电流的热效应来认识电流大小、根据磁场对磁体有力的作用来认识磁场等上。
转换法是一种较高层次的思维方法,是对事物本质深刻认识的基础上才产生的一种飞跃。 九、理想化法 影响物理现象的因素往往复杂多变,实验中常可采用忽略某些次要因素或假设一些理想条件的办法,以突出现象的本质因素,便于深入研究,从而取得实际情况下合理的近似结果。
如在《用单摆测定重力加速度》的实验中(假设悬线不可伸长)悬点的摩擦和小球在摆动过程的空气阻力不计,在电学实验中把电压表变成内阻是无穷大的理想电压表,电流表变成内阻等于0的理想电流表等实验都采用了理想化法。 十、模型法 有时受客观条件限制,不能对某些物理现象进行直接实验和测量,于是就人为地创造一定的模型,在模型的条件下进行实验。
但要求模型和原型必须具有一定的相似性。如在《电场中等势线的描绘》实验中,因为对静电场直接测量很“困难”,故采用易测量的电流场来模拟。
又如在确定磁场中磁感线的分布,因为磁感线实际不存在。我们就用铁屑的分布来模拟磁感线的存在。
如用太阳系模型代表原子结构,用简单的线条代表杠杆等。以上仅是中学物理实验中常用的方法,有时在一个实验中同时会用到多种方法。
同时,具体用运中还会遇到实验设计的方法、实验结果的处理方法等,在此不再赘述。 记得采纳哦。
一、控制变量法:通过固定某几个因素转化为多个单因素影响某一量大小的问题。
1、影响蒸发快慢的因素; 2、压力作用效果与哪些因素有关;
3、研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关; 4、影响电阻大小的因素;
5、研究电流与电压、电阻的关系(欧姆定律); 6、电磁铁磁性强弱与哪些因素有关;
7、探索磁场对电流的作用规律; 8、研究电磁感应现象; 9、研究焦耳定律。
二、等效法:将一个物理量,一种物理装置或一个物理状态(过程),用另一个相应量来替代,得到同样的结论的方法。
1、在研究物体受几力时,引入合力。 2、曹冲称象。
3、在研究多个用电器组成的电路中,引入总电阻。
三、模型法:以理想化的办法再现原型的本质联系和内在特性的一种简化模型。
1、在研究光学时,引入“光线”概念。
2、在研究磁场时,引入磁感线对磁场进行描述。 3、理想电表。
四、转换法(间接推断法)
累积法:把不能观察到的效应(现象)通过自身的积累成为可观测的宏观物或宏观效应。
1、用压紧铅柱的方法来显示分子面的引力作用。
2、在研究分子运动时,利用扩散现象来研究。
3、根据电流所产生的效应认识电流。
4、根据磁铁产生的作用来认识磁场。
五、类比法:根据两个对象之间在某些方面的相似或相同,把其中某一对象的有关知识、结论推移到另一个对象中去的一种逻辑方法。
1、水压--电压
2、抽水机提供水压类似电源提供电压。
3、用速度的定义公式引入压强公式。
六、比较法:找出研究对象之间的相同点或相异点的一种逻辑方法。
1、研究蒸发和沸腾的异同点。
2、比较电压表与电流表在使用过程中的相同点和相异点。
3、比较电动机与发电机的结构和原理的相同点和异同点。
4、汽油机和柴油机的相同点和异同点。
七、归纳法:从一系列个别现象的判断概括出一般性判断的逻辑的方法。
1、从气、液、固的扩散实现现象,得出结论:一切物体的分子都在作无规则的运动。
2、物理学中的实验规律(如串、并联电路中电流、电压的特点等)几乎都用了此法。
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在《初中物理课程标准》中,科学探究既是学生的学习目标,又是重要的教学方式之一。
在探究科学规律的过程中,学生通过动手动脑,通过物理学知道“再发现”过程,体验到科学探究的乐趣,学习科学家的科学探究方法,领悟科学的思想和精神,掌握科学学习的策略和科学的思维方法,从而提高他们的科学素质。下面就与大家一起来探讨物理教学中常用的一些科学方法。
一、猜想法 在科学探究的学习过程中,猜想这一步骤有着举足轻重的地位,它是物理智慧中最活跃的成分,对学生猜想能力的培养,也是物理探究过程中的一个重要环节,而且猜想决定了科学探究的方向,因此,在物理教学的过程中,引导学生科学合理地猜想就显得格外重要。首先,猜想要有一定经验和知识作为基础。
在进行科学猜想能力方面的教学时,可先针对问题让学生展开想象的翅膀,鼓励学生把所有可能的情况都大胆地说出来,然后让学生根据已有知识和生活经验逐一进行分析,想想生活中有哪些事实支持它,它和已有知识是否一致,排除那些与经验和知识相矛盾的想法,留下的就可能是科学的猜想了,没有一定的知识和经验,猜想恐怕只能是无本之木,无源之水。所以在教学中为了避免学生胡猜乱想,让学生说出猜想的理由、事实依据是很有效的避免课堂混乱的手段,也是培养学生探究能力的方法之一。
二、控制变量法 “控制变量法”是初中物理中常用的探究问题的科学方法。由于影响物理研究对象的因素在许多情况下并不是单一的,而是多种因素相互交错、共同起作用的。
所以要想精确地把握研究对象的各种特性,弄清事物变化的原因和规律,必须人为的制造一些条件,便于问题的研究。例如当一个物理量与几个因素有关时,我们一般是分别研究这个物理量与各个因素之间的关系,再进行综合分析得出结论。
这样就必须在研究物理量同其中一个因素之间的关系时,将另外几个因素人为地控制起来,使它们保持不变,以便观察和研究该物理量与这个因素之间的关系。这就是“控制变量”的方法。
在初中物理教学中有许多概念或规律的探索过程,都要用到控制变量法。例如,在八年级刚接触物理时,有一个探究实验是探究“声音怎样从发声的物体传到远处?”。
让一个学生在桌子一端敲击桌面,另一个学生在另一端听声音,一次贴在桌面上听,一次只是贴近桌面。发现两次都可以听到声音,引导学生分析这两次声音分别是通过桌子和空气传来的,从而说明声音要靠介质传播。
同时让学生比较两次听到的声音大小,从而认识到声音在固体中比在空气中传播得快,即固体的传声能力强。在这里,老师一定要强调实验中需要控制的变量就是听声音的距离和敲击桌面的力度要相同,使学生体验到控制变量的思想,为以后的探究实验作好方法上的准备。
控制变量法是一种最常用的、非常有效的探索客观物理规律的科学方法。通过控制变量法,可以让我们很方便的研究出某个物理量与多个因素之间的定性或定量关系,从而能得出普遍的规律。
三、等效替代法 有一个广为人知的历史故事──曹冲称象。他运用的就是一种等效替代的思想,他是用石头替代了大象,巧妙地测出了大象的重力。
当然,这里还用到了“化整为零”的思想。很多伟人也经常会用等效法来使研究问题简化,例如,爱迪生用围成一圈的平面镜的反射光等效多个太阳造成了无影灯,他的助手阿普顿在苦苦计算灯泡的容积时,爱迪生却告诉他只需要把灯泡装满水,测量水的体积即为灯泡的容积。
还有阿基米德在洗澡时发现了鉴别王冠真假的方法,从而也导致了一个重要的原理──阿基米德原理的发现。可以说“等效替代”的思想是物理实验成功的最根本、最重要的思路,物理学中的相关定律、定理、公式、原理都是以替代思维成立的基础为出发点的。
例如,测量不规则固体的体积,就是利用物体浸没在液体中时,物体体积与物体排开的液体的体积相等的原理,将用替代。在有量筒或量杯时,可采用“排液补差法”或叫“等量空间占据法”测量。
没有量筒或量杯时,可用弹簧秤和水,通过测量浮力大小,结合阿基米德原理计算(全部浸没),也可以用天平测排水的质量(全部浸没),再利用密度知识来计算。当无法直接测物体的质量时,就可以用漂浮的方法利用的原理,测出也就知道了,物体的质量也就可求了。
这种质量或体积的替代测量方法一般多见于测量物质密度的方法中。还有许多物理量的测量都用到了等效替代法。
四、转换法 所谓“转换法”,主要是指在保证效果相同的前提下,将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象;将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题;将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法。弹簧测力计的原理也隐含了一个间接测量原则。
即用可直接量度的量去间接表现那些不便直接观察不便直接测量的量。在这里,弹簧的长度变化是可以直接观察直接测量的,而力的大小是看不到摸不着的,但是力的大小却和弹簧长度的变化有关系,所以我们就可以用弹簧的伸长量来量度力的大小。
不仅测力计是这样的,温度计、压强计、气压表(高度计)、电流表、电压表。
1.分析、概括一类物理现象的共同特征和本质属性。如力等概念。
2.抽象出物质或运动的某种属性,得到表征物质或运动的某种性质的物理量,如密度、速度、电阻、磁感强度等概念
3.用理想化方法进行科学抽象,建立概念。如质点的概念。
4.抓住新旧概念的逻辑联系,在已有概念的基础上建立新概念,例如由速度、速度的改变等概念建立加速度概念。
5.用类比的方法建立概念,借助已有的物理概念,运用类比的方法建立新的物理概念,如类比水压引入电压,类比光波引入物质波,类比重力势能引入电势能等。
6.用等效的方法建立概念,等效的方法也是一种建立物理概念的基本思维方法,例如把变速运动等效为匀速运动,引入“平均速度”的概念.
1、控制变量法:比如“实验探究摆钟摆动的快慢跟哪些因素有关”
2、转换法:比如“探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关”
3、等效替代法:在高中用得较多
4、科学实验法:简称实验法,比如“伏安法测电阻”或“伏安法测小灯泡的大功率”
5、理想实验法:牛顿第一定律的得出(伽利略的理想实验)
6、归纳法:比如“探究杠杆平衡的条件”
7、类比法:比如“对电流(或电压)的认识”(用水流类比电流、用水压类比电压)
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