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.
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.
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.
四、转换法(间接推断法)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.
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.
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.
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.
扩展资料:
物理学的本质:物理学并不研究自然界现象的机制(或者根本不能研究),我们只能在某些现象中感受自然界的规则,并试图以这些规则来解释自然界所发生任何的事情。我们有限的智力总试图在理解自然,并试图改变自然,这是物理学,甚至是所有自然科学共同追求的目标。
六大性质
1.真理性:物理学的理论和实验揭示了自然界的奥秘,反映出物质运动的客观规律。
2.和谐统一性:神秘的太空中天体的运动,在开普勒三定律的描绘下,显出多么的和谐有序。物理学上的几次大统一,也显示出美的感觉。
牛顿用三大定律和万有引力定律把天上和地上所有宏观物体统一了。麦克斯韦电磁理论的建立,又使电和磁实现了统一。爱因斯坦质能方程又把质量和能量建立了统一。光的波粒二象性理论把粒子性、波动性实现了统一。爱因斯坦的相对论又把时间、空间统一了。
3.简洁性:物理规律的数学语言,体现了物理的简洁明快性。如:牛顿第二定律,爱因斯坦的质能方程,法拉第电磁感应定律。
4.对称性:对称一般指物体形状的对称性,深层次的对称表现为事物发展变化或客观规律的对称性。如:物理学中各种晶体的空间点阵结构具有高度的对称性。竖直上抛运动、简谐运动、波动镜像对称、磁电对称、作用力与反作用力对称、正粒子和反粒子、正物质和反物质、正电和负电等。
5.预测性:正确的物理理论,不仅能解释当时已发现的物理现象,更能预测当时无法探测到的物理现象。例如麦克斯韦电磁理论预测电磁波存在,卢瑟福预言中子的存在,菲涅尔的衍射理论预言圆盘衍射中央有泊松亮斑,狄拉克预言电子的存在。
6.精巧性:物理实验具有精巧性,设计方法的巧妙,使得物理现象更加明显。
对于物理学理论和实验来说,物理量的定义和测量的假设选择,理论的数学展开,理论与实验的比较是与实验定律一致,是物理学理论的唯一目标。
人们能通过这样的结合解决问题,就是预言指导科学实践这不是大唯物主义思想,其实是物理学理论的目的和结构。
在不断反思形而上学而产生的非经验主义的客观原理的基础上,物理学理论可以用它自身的科学术语来判断。而不用依赖于它们可能从属于哲学学派的主张。在着手描述的物理性质中选择简单的性质,其它性质则是群聚的想象和组合。
通过恰当的测量方法和数学技巧从而进一步认知事物的本来性质。实验选择后的数量存在某种对应关系。一种关系可以有多数实验与其对应,但一个实验不能对应多种关系。也就是说,一个规律可以体现在多个实验中,但多个实验不一定只反映一个规律。
参考资料:搜狗百科——物理学
1 控制变量法:这个应该是最常见的实验方法。
例如,在“探究压强与哪些因素有关”、“探究电流与电阻的关系”、“研究弦乐器的音调与弦的松紧、长短和粗细的关系”等实验中都用到了该实验方法。
2 类比法:例如,在学习电流时,为了更好地理解,与生活中熟悉的水流作类比。
实验+推理法:有些理论只有在理想空间里才能通过实验得出,此时,我们可以在现实条件实验的基础上推导出来这些理论。
例如,在初二我们学过牛顿第一定律:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。我们知道,物体在运动过程中必定会受到阻力作用,但是我们通过多次实验,可以推出这一结论。
3 描述法:例如,在生活中是不存在光线的,我们为了更好地学习光,才引进了“光线”这一词。
4 转换法:例如,我们在学习“声音是振动产生的”这一知识时,我们把音叉的微小振动转换为乒乓球的摆动。使实验现象更为明显。
5 模型法:我们在学习原子结构时,为了更好地认识原子的内部结构,用太阳系模型代表原子结构。
扩展资料:
物理实验是初高中阶段物理课程中包含的相关实验,包括电学实验、力学实验、热学实验、光学实验等等,常用于验证物理学科的定理定律。
实验物理是相对于理论物理而言,理论物理是从理论上探索自然界未知的物质结构、相互作用和物质运动的基本规律的学科。
理论物理的研究领域涉及粒子物理与原子核物理、统计物理、凝聚态物理、宇宙学等,几乎包括物理学所有分支的基本理论问题。而实验物理主要是从实验上来探索物质世界和自然规律。
实验室使用守则
1、为保护实验仪器和保持环境卫生,学生必须脱鞋进入实验室。
2、实验室是全校师生进行实验教学和科研活动的场所,学生进入实验室后要保持肃静,遵守纪律。
3、做实验前,认真听教师讲解实验目的、步骤、仪器的性能操作、方法和注意事项,认真检查所需仪器设备是否完好齐全,如有缺损要及时向教师报告。
4、实验时要遵守操作规程,按照实验步骤认真操作。
5、实验时要注意安全,防止意外发生。
6、爱护实验室仪器设备。
7、实验完毕要认真清理仪器设备,关闭水源电源。
性质
1.真理性:物理学的理论和实验揭示了自然界的奥秘,反映出物质运动的客观规律。
2.和谐统一性:神秘的太空中天体的运动,在开普勒三定律的描绘下,显出多么的和谐有序。物理学上的几次大统一,也显示出美的感觉。牛顿用三大定律和万有引力定律把天上和地上所有宏观物体统一了。
麦克斯韦电磁理论的建立,又使电和磁实现了统一。爱因斯坦质能方程又把质量和能量建立了统一。光的波粒二象性理论把粒子性、波动性实现了统一。爱因斯坦的相对论又把时间、空间统一了。
3.简洁性:物理规律的数学语言,体现了物理的简洁明快性。如:牛顿第二定律,爱因斯坦的质能方程,法拉第电磁感应定律。
4.对称性:对称一般指物体形状的对称性,深层次的对称表现为事物发展变化或客观规律的对称性。如:物理学中各种晶体的空间点阵结构具有高度的对称性。竖直上抛运动、简谐运动、波动镜像对称、磁电对称、作用力与反作用力对称、正粒子和反粒子、正物质和反物质、正电和负电等。
5.预测性:正确的物理理论,不仅能解释当时已发现的物理现象,更能预测当时无法探测到的物理现象。例如麦克斯韦电磁理论预测电磁波存在,卢瑟福预言中子的存在,菲涅尔的衍射理论预言圆盘衍射中央有泊松亮斑,狄拉克预言电子的存在。
6.精巧性:物理实验具有精巧性,设计方法的巧妙,使得物理现象更加明显。
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《 物理学方法概论 》 一、亚里士多德对物理的贡献有哪些方面?他提出的“形式逻辑三段论”是怎样的?举例说明。
二、伽利略在得到自由落体运动和惯性概念的过程中运用了怎样的思想和物理学方法?从伽利略的科学成就中你能够对近代物理学家的思想方法做一些概括和分析吗?三、牛顿在实验方法论方面有哪些地方超越了伽利略和培根?他的经典力学理论为人们揭示了什么样的自然图景?如何评价自然图景?四、与牛顿、伽利略的实验方法相比,爱因斯坦的概念方法论在哪些方面继承了牛顿的思想?在哪些方面是对牛顿理论的超越?在他提出相对论并由此创立科学的概念方法论的历程中,能够得到哪些深刻的启示?五、你认为系统科学所体现的现代思维方式对转变教育教学观念和改进地理教学有什么启示?六、你认为复杂性思维方式对转变教育教学观念和改进地理教学有什么启示?一、亚里士多德对物理的贡献有哪些方面?他提出的“形式逻辑三段论”是怎样的?举例说明。贡献:1)提出物理学名称的第一人,强调科学分类.2)若物体不受力,运动即停止.力是运动的原因.3)物体越重,下落速度应该越大.4)地球是宇宙的中心,太阳,行星和月亮围绕它转.逻辑学有三个研究领域,即传统逻辑、现代符号逻辑和辩证逻辑。
传统逻辑主要指的是由古希腊哲学家亚里士多德建立起来的“形式逻辑”。亚里士多德自认为其主要的功绩在于发现了三段论。
1)如果A被断定为B的全体分子的属性,(2)并且B被断定为的C的全体分子的属性(3)那么A就被断定C的全体分子的属性。例如:假设A是英语,B是人类的发明,C是人类自身。
那么A(英语)是B(人类的发明)的属性,B(人类的发明)是C(人类自身)的属性,那么,根据亚里士多德的形式逻辑三段论,A(英语)就被断定为C(人类自身)所能掌控的。二、伽利略在得到自由落体运动和惯性概念的过程中运用了怎样的思想和物理学方法?从伽利略的科学成就中你能够对近代物理学家的思想方法做一些概括和分析吗?思想和物理学方法:伽利略认为,只有首先通过观察和实验所得的结果,尽可能地弄清自己的哪些结论无误,以后才可以设法加以证明。
在伽利略看来,不要迷信所谓的权威,要有足够的勇气去挑战权威当然也要具有充足的证据,这就需要实际的观察和实验。所以他认为观察和测量甚至可以作为划定科学事实范围的最高准则。
概括与分析: 敢于挑战权威;不要忽视在观测中所发生的任何细小变化; 应当从自然界而不是单单从书本上去探寻真理; 强调实验在科学认识中的重要性。三、牛顿在实验方法论方面有哪些地方超越了伽利略和培根?他的经典力学理论为人们揭示了什么样的自然图景?如何评价自然图景?牛顿用数学方法,使物理学成为能够表述因果性的一个完整体系。
他建立了经典物理学的具有因果关系的完整体系并得到广泛的实际应用。他所建立的力学体系不仅能说明已有的理论已经说明的现象,如充分地解释伽利略发现的惯性定律和自由落体定律,而且能说明并解释已有的理论不能说明的现象。
自然图景及评价:总结出了万有引力定律以及经典力学的三大定律,用公式将宇宙中最大天体的运动和最小粒子的运动统一起来。宇宙变得如此清晰:任何一个运动都不是无故发生,都是长长的一系列因果链条中的一个状态、一个环节,是可以精确描述的。
人们打破几千年来神的意志统治世界的思想,开始相信没有任何东西是智慧所不能确切知道的。相比于他的理论,牛顿更伟大的贡献是使人们从此开始相信科学 四、与牛顿、伽利略的实验方法相比,爱因斯坦的概念方法论在哪些方面继承了牛顿的思想?在哪些方面是对牛顿理论的超越?在他提出相对论并由此创立科学的概念方法论的历程中,能够得到哪些深刻的启示?继承:对数学方法论的发展。
超越:先发现概念,后有推演,爱因斯坦的思维方式更具创新性。启示:打破“权威性”的思想禁锢,为了科学,就必须反反复复批判这些概念;对广泛事实进行考察;发现规律和更具普遍性的概念,运用数学工具表达;形成和发展基本概念体系 五、你认为系统科学所体现的现代思维方式对转变教育教学观念和改进地理教学有什么启示?系统科学思维方式的几个特点,主要包括:1、整体观 系统科学中最基本的观点就是承认系统的整体性。
在研究方法上,注重在分析细节的基础上进行整体的综合,将分析的方法与综合的方法统一起来,真正把握事物的整体性质,从整体上认识系统的结构与功能。2、能动观 系统科学思维方式中的能动观认为,系统整体无论是物质客体还是精神客体,由于系统整体自身内部复杂的相互相作用,因而在相互合作与竞争中,在与外部环境的相互作用中,均具有一定的能动作用。
物质系统内部自身的相对运动、相互作用产生了系统演变的基因,同时在与外部环境的进一步作用、协调下,将环境中的信息也转变为系统自身演变的条件,共同推动了系统整体的演化、发展。3、突变观 突变观认为,系统内部及其与外部环境之间,均存在着对称性的一定破缺,在此基础上,非均匀性与非对称性等构成的非平衡态是绝对。
是不是公式啊? 物理量 单位 公式 名称 符号 名称 符号 质量 m 千克 kg m=pv 温度 t 摄氏度 °C 速度 v 米/秒 m/s v=s/t 密度 p 千克/米³ kg/m³ p=m/v 力(重力) F 牛顿(牛) N G=mg 压强 P 帕斯卡(帕) Pa P=F/S 功 W 焦耳(焦) J W=Fs 功率 P 瓦特(瓦) w P=W/t 电流 I 安培(安) A I=U/R 电压 U 伏特(伏) V U=IR 电阻 R 欧姆(欧) R=U/I 电功 W 焦耳(焦) J W=UIt 电功率 P 瓦特(瓦) w P=W/t=UI 热量 Q 焦耳(焦) J Q=cm(t-t°) 比热 c 焦/(千克°C) J/(kg°C) 真空中光速 3*108米/秒 g 9.8牛顿/千克 15°C空气中声速 340米/秒 安全电压 不高于36伏 初中物理基本概念概要 一、测量 ⒈长度L:主单位:米;测量工具:刻度尺;测量时要估读到最小刻度的下一位;光年的单位是长度单位。
⒉时间t:主单位:秒;测量工具:钟表;实验室中用停表。1时=3600秒,1秒=1000毫秒。
⒊质量m:物体中所含物质的多少叫质量。主单位:千克; 测量工具:秤;实验室用托盘天平。
二、机械运动 ⒈机械运动:物体位置发生变化的运动。 参照物:判断一个物体运动必须选取另一个物体作标准,这个被选作标准的物体叫参照物。
⒉匀速直线运动: ①比较运动快慢的两种方法:a 比较在相等时间里通过的路程。b 比较通过相等路程所需的时间。
②公式: 1米/秒=3.6千米/时。 三、力 ⒈力F:力是物体对物体的作用。
物体间力的作用总是相互的。 力的单位:牛顿(N)。
测量力的仪器:测力器;实验室使用弹簧秤。 力的作用效果:使物体发生形变或使物体的运动状态发生改变。
物体运动状态改变是指物体的速度大小或运动方向改变。 ⒉力的三要素:力的大小、方向、作用点叫做力的三要素。
力的图示,要作标度;力的示意图,不作标度。 ⒊重力G:由于地球吸引而使物体受到的力。
方向:竖直向下。 重力和质量关系:G=mg m=G/g g=9.8牛/千克。
读法:9.8牛每千克,表示质量为1千克物体所受重力为9.8牛。 重心:重力的作用点叫做物体的重心。
规则物体的重心在物体的几何中心。 ⒋二力平衡条件:作用在同一物体;两力大小相等,方向相反;作用在一直线上。
物体在二力平衡下,可以静止,也可以作匀速直线运动。 物体的平衡状态是指物体处于静止或匀速直线运动状态。
处于平衡状态的物体所受外力的合力为零。 ⒌同一直线二力合成:方向相同:合力F=F1+F2 ;合力方向与F1、F2方向相同; 方向相反:合力F=F1-F2,合力方向与大的力方向相同。
⒍相同条件下,滚动摩擦力比滑动摩擦力小得多。 滑动摩擦力与正压力,接触面材料性质和粗糙程度有关。
【滑动摩擦、滚动摩擦、静摩擦】 7.牛顿第一定律也称为惯性定律其内容是:一切物体在不受外力作用时,总保持静止或匀速直线运动状态。 惯性:物体具有保持原来的静止或匀速直线运动状态的性质叫做惯性。
四、密度 ⒈密度ρ:某种物质单位体积的质量,密度是物质的一种特性。 公式: m=ρV 国际单位:千克/米3 ,常用单位:克/厘米3, 关系:1克/厘米3=1*103千克/米3;ρ水=1*103千克/米3; 读法:103千克每立方米,表示1立方米水的质量为103千克。
⒉密度测定:用托盘天平测质量,量筒测固体或液体的体积。 面积单位换算: 1厘米2=1*10-4米2, 1毫米2=1*10-6米2。
五、压强 ⒈压强P:物体单位面积上受到的压力叫做压强。 压力F:垂直作用在物体表面上的力,单位:牛(N)。
压力产生的效果用压强大小表示,跟压力大小、受力面积大小有关。 压强单位:牛/米2;专门名称:帕斯卡(Pa) 公式: F=PS 【S:受力面积,两物体接触的公共部分;单位:米2。】
改变压强大小方法:①减小压力或增大受力面积,可以减小压强;②增大压力或减小受力面积,可以增大压强。 ⒉液体内部压强:【测量液体内部压强:使用液体压强计(U型管压强计)。】
产生原因:由于液体有重力,对容器底产生压强;由于液体流动性,对器壁产生压强。 规律:①同一深度处,各个方向上压强大小相等②深度越大,压强也越大③不同液体同一深度处,液体密度大的,压强也大。
[深度h,液面到液体某点的竖直高度。] 公式:P=ρgh h:单位:米; ρ:千克/米3; g=9.8牛/千克。
⒊大气压强:大气受到重力作用产生压强,证明大气压存在且很大的是马德堡半球实验,测定大气压强数值的是托里拆利(意大利科学家)。托里拆利管倾斜后,水银柱高度不变,长度变长。
1个标准大气压=76厘米水银柱高=1.01*105帕=10.336米水柱高 测定大气压的仪器:气压计(水银气压计、盒式气压计)。 大气压强随高度变化规律:海拔越高,气压越小,即随高度增加而减小,沸点也降低。
六、浮力 1.浮力及产生原因:浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)对它向上托的力叫浮力。方向:竖直向上;原因:液体对物体的上、下压力差。
2.阿基米德原理:浸在液体里的物体受到向上的浮力,浮力大小等于物体排开液体所受重力。 即F浮=G液排=ρ液gV排。
(V排表示物体排开液体的体积) 3.浮力计算公式:F浮=G-T=ρ液gV排=F上、下压力差 4.当物体漂浮时:F浮=G物 且 ρ物G物 且 ρ物。
物理方法既是科学家研究问题的方法,也是学生在学习物理中常用的方法,新课标也要求学生掌握一些探究问题的物理方法。
常见的物理方法
模型法 即将抽象的物理现象用简单易懂的具体模型表示。如用太阳系模型代表原子结构,用简单的线条代表杠杆等。
叠加法 物理学中常常把微小的、不易测量的同一物理量叠加起来,测量后求平均值的方法俗称“叠加法”。
控制变量法 自然界发生的各种现象,往往是错综复杂的。决定某一个现象的产生和变化的因素常常也很多。为了弄清事物变化的原因和规律,必须设法把其中的一个或几个因素用人为的方法控制起来,使它保持不变,然后来比较,研究其他两个变量之间的关系,这种研究问题的科学方法就是“控制变量法”。初中物理实验大多都用到了这种方法,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。
实验+推理法 有一些物理现象,由于受实验条件所限,无法直接验证,需要我们先进行实验,再进行合理推理得出正确结论,这也是一种常用的科学方法。如将一只闹钟放在密封的玻璃罩内,当罩内空气被抽走时,钟声变小,由此推理出:真空不能传声。
转换法 一些看不见,摸不着的物理现象,不好直接认识它,我们常根据它们表现出来的看的见、摸的着的现象来间接认识它们。如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。
等效法 在研究物理问题时,有时为了使问题简化,常用一个物理量来代替其他所有物理量,但不会改变物理效果。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。
描述法 为了研究问题的方便,我们常用线条等手段来描述各种看不见的现象。如用光线来描述光,用磁感线来描述磁场,用力的图示描述力等。
类比法 在认识一些物理概念时,我们常将它与生活中熟悉且有共同特点的现象进行类比,以帮助我们理解它。如认识电流大小时,用水流进行类比。认识电压时,用水压进行类比。
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 .控制变量法:定义:在研究一个量与多个因素关系时,将一些因素固定不变,分别只研究该量 与一个因素的关系,从而使问题简化。
2 )举例:研究电流与电压、电阻关系时,先将电阻固定不变,研究电流与电压的关 系,然后再将电压固定不变,研究电流与电阻的关系。2 .转换法:(1 )定义:将看不见、摸不着、不便于研究的问题或因素,转换成看得见、摸得着、便于研究的问题或因素。
(2 )举例:磁场看不见,我们撒上铁粉,通过铁粉的有序排列“看见”磁场并进行研 究。3 .放大法:(1 )定义:放大、扩大、变大或增加某些因素使问题更容易解决。
许多情况下可以认 为这是一种特殊的转换法。(2 )举例:将带有细玻璃管的塞子插到装满水的瓶口,显示玻璃瓶的微小形变。
4 .换元法(替代法):(1 )定义:换元法就是运用替换或代换的方法去进行创造的方法。(2 )举例:研究平面镜成像时,用平面玻璃代替平面镜进行研究。
研究透镜时,用冰 块去代替玻璃制作简易的透镜。5 .等效法:(1 )定义:两种现象在效果上一样,因此可以进行相互替代。
可以认为这是一种特殊 的替代法。(2 )举例:做功和热传递在改变物体内能上是等效的。
6 .分类法:(1 )定义:将许多东西根据一定的规则进行分组。(2 )举例:将汽化现象分为蒸发、沸腾两类。
7 .比较法:(1 )定义:找到两种东西(现象、物理量等)的相同点、不同点。(2 )举例:蒸发和沸腾的异同点。
8 .类比法:(1 )定义:由两种东西的一部分相似之处,推测其他部分也可能相似。(2 )举例:研究功率时,想到功率表示做功快慢、速度表示运动快慢这一相似性,推 测功率在定义、定义式、单位等方面也可能与速度相似。
9 .拟人类比法:(1 )定义:拟人类比又称“亲身类比”或“角色扮演”。在解决问题时,让学生设想 自己变成了问题中的某些事物,从而去设身处地、亲临其境地感受问题的本质,解决问题。
是一种特殊的类比法。(2 )举例:在研究分子热运动时,可以让学生设想自己就是一个个的分子。
10 .模型法:(1 )定义:将研究的问题在抓住要点的基础上进行简化、抽象,建立模型,运用模型 去更方便地研究问题。(2 )举例:为研究光现象,引入“光线”这一模型。
11 .等价变换法:(1 )定义:让学生把有关知识的数据、形象、动作、符号、公式、实例、文字叙述等 各种信息自由地变换表示,培养学生联想能力。(2 )例如,在研究压强时,将压强定义式变换为定义的文字叙述,或相反。
12 .逆向思考法:(1 )定义:对研究的问题从相反方向思考,从而受到启发或得出结论。(2 )举例:由“电能生磁”,引导学生反过来想一想,“磁能否生电?”13 .缺点列举法:(1 )定义:以挑剔的眼光去看待被研究的问题,找到它的缺点或不完美之处,然后针 对这些缺点找到解决的方法。
(2 )举例:在研究了“弹簧测力计”之后,就可以对弹簧测力计进行改进:① 首先,让学生找出普通弹簧测力计的缺点:不能记忆数据(一旦指针回零,就不能再显示刚才的数据);不能在暗处读数;不能测 压力。② 然后,让学生协作学习、分组讨论,就可能解决上述问题:在针轨上加一塑料泡沫片;加一个小灯泡电路;将弹簧测力计顶部打开,接入一受力装 置与指针和弹簧连接。
14 .缺点利用法:(1 )定义:针对所研究内容中的缺点和不足,将错就错、变害为利、变废为宝,找到 知识的应用途径。(2 )举例:重力的方向竖直向下易使物体下落破碎是缺点,但同时也可以利用这一点 制成打桩机、重锤,悬挂物体等等。
再如,导体中电流过大,产生大量热量而引起火灾是缺 点,但正是据此制成了电热器来为我们服务。15 .组合法:(1 )定义:通过不同原理、不同技术、不同方法、不同现象、不同器材等组合,去设 计创造、解决问题。
(2 )举例:将电流表、电压表组合使用,去测量电阻。16 .逐渐逼近法:(1 )定义:是指在解决某些问题时,让学生设计逐渐逼近的实验及其过程,然后根据 实验现象的发展趋势和走向,进行理想化推理,从而推出结论或规律。
(2 )举例:在研究“牛顿第一定律”时,可以让学生设计阻力逐渐减小的三个斜面实 验,根据实验现象得出“阻力越小,速度变化越慢”,最终进行理想化推理,得到“当阻力 为零时物体做匀速直线运动的结论”。17 .反证法:(1 )定义:是指在解决某些问题时,若直接证明该问题的存在有困难,可以让学生设 计该问题不存在的情景,通过该情景不成立,从而推出原来问题的存在。
(2 )举例:在研究“二力平衡条件”时,直接证明二力平衡必须在同一物体上很困难,可以设计一个可以分为两半的物体,当将该物体分为两个物体后,发现二力不平衡了,从而 说明了一对平衡力必须作用在同一个物体上。
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