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[關(guān)鍵詞] 物理學(xué) 研究方法 科學(xué)
現(xiàn)在大力提倡素質(zhì)教育,掌握科學(xué)的研究方法是中學(xué)生必備的素質(zhì)。我認(rèn)為,掌握科學(xué)的研究方法比單純的記住一個(gè)現(xiàn)象、一種結(jié)果、一項(xiàng)規(guī)律更重要,對(duì)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展尤為重要。這就要求教師在教學(xué)過(guò)程中注重對(duì)學(xué)生科學(xué)研究方法的指導(dǎo),現(xiàn)就初中物理教學(xué)中常用的科學(xué)研究方法及實(shí)例歸類總結(jié)。物理學(xué)的研究方法有許多種,如控制變量法、轉(zhuǎn)化法、實(shí)驗(yàn)推理法、等效替代法、理想模型法、歸納法、類比法、比較法、圖像法等。
一、控制變量法
在研究物理問(wèn)題時(shí),某一物理量往往受到多種因素的影響,為了確定其中一個(gè)因素對(duì)被研究對(duì)象的影響情況,首先,要控制其它因素不變,也就是排除其它干擾因素,只改變這一因素,觀察該因素的變化對(duì)被研究對(duì)象的影響情況,找出內(nèi)在的規(guī)律,這就是控制變量法??刂谱兞糠ㄊ翘骄啃詫?shí)驗(yàn)中最常用的方法。初中物理應(yīng)用實(shí)例:
研究壓力的作用效果(壓強(qiáng))與壓力和受力面積的關(guān)系;
研究物體的動(dòng)能與質(zhì)量和速度的關(guān)系;
研究電流與電阻和電壓之間的關(guān)系即歐姆定律;
研究電磁鐵磁性的強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)和電流大小的關(guān)系。
二、轉(zhuǎn)化法
有些物質(zhì)的形態(tài)通常是看不見(jiàn)的,可以通過(guò)該物質(zhì)產(chǎn)生的各種效應(yīng)來(lái)研究,也就是通過(guò)間接的方法來(lái)研究該物質(zhì)。例如,風(fēng)是看不見(jiàn)的,我們可以通過(guò)觀察風(fēng)產(chǎn)生的效應(yīng)如被風(fēng)刮起的塵土、樹(shù)葉、煙、旗面、水波來(lái)判斷風(fēng)向、風(fēng)速。這種研究問(wèn)題方法就是轉(zhuǎn)化法。初中物理應(yīng)用實(shí)例:大氣壓是看不見(jiàn)、摸不著的,我們可以通過(guò)研究大氣壓產(chǎn)生的現(xiàn)象來(lái)認(rèn)識(shí)它;電流是看不見(jiàn)、摸不著的,我們可以通過(guò)觀察電路中的燈泡是否發(fā)光、發(fā)光亮度來(lái)判斷電路中是否有電流以及電流的大小;磁場(chǎng)是看不見(jiàn)、摸不著的,我們可以通過(guò)觀察其中的小磁針的北極所指的方向來(lái)判斷磁場(chǎng)方向;在磁體周圍撒一些鐵屑來(lái)判斷磁體周圍的磁場(chǎng)分布情況;判斷電磁鐵的磁性強(qiáng)弱時(shí),我們可以通過(guò)觀察電磁鐵能夠吸引大頭針的多少來(lái)確定;音叉發(fā)聲時(shí)的振動(dòng)不易觀察,我們可以把正在發(fā)聲的音叉接觸水面,通過(guò)觀察水面的振動(dòng)來(lái)判斷,也可以把正在發(fā)聲的音叉靠近并接觸用細(xì)線吊起的乒乓球,通過(guò)乒乓球的振動(dòng)來(lái)判斷。在研究響度與振幅的關(guān)系時(shí),可以在鼓面上放一些塑料泡沫顆粒,用大小不同的力敲擊鼓面時(shí)通過(guò)觀察塑料泡沫顆粒的振動(dòng)的高度來(lái)判斷鼓面的振幅。
三、實(shí)驗(yàn)推理法
有些特定實(shí)驗(yàn)條件不易達(dá)到或不能達(dá)到,我們可以通過(guò)使現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件逐漸接近要達(dá)到的特定實(shí)驗(yàn)條件,通過(guò)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)規(guī)律進(jìn)行科學(xué)推理,得出特定條件下的結(jié)論。這種研究問(wèn)題的方法就是實(shí)驗(yàn)推理法。初中物理應(yīng)用實(shí)例:在研究牛頓第一定律時(shí),通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)得出,在水平面上運(yùn)動(dòng)的小車,如果受到的摩擦阻力逐漸減小,小車的運(yùn)動(dòng)速度變化會(huì)逐漸減少,據(jù)此可以推理得出:假如在水平面上運(yùn)動(dòng)的小車不受摩擦阻力,小車的運(yùn)動(dòng)速度將保持不變,小車將做勻速直線運(yùn)動(dòng);在研究真空能否傳聲時(shí),把正在發(fā)聲的電鈴放入玻璃罩內(nèi),用抽氣機(jī)把玻璃罩內(nèi)的空氣逐漸抽出,聽(tīng)到的鈴聲逐漸減小,根據(jù)這一規(guī)律可以推理得出:假如玻璃罩內(nèi)被抽成真空,在周圍的人將聽(tīng)不到鈴聲,據(jù)此得出“真空不能傳聲”的結(jié)論。
四、等效替代法
某些物體的物理量由于受到實(shí)驗(yàn)本身的特殊限制或因?qū)嶒?yàn)器材的條件限制,不可以或很難直接進(jìn)行測(cè)量,可以通過(guò)測(cè)量與之有相同效果的物體的物理量來(lái)進(jìn)行研究,從而得出相同的結(jié)論,這種研究問(wèn)題的方法就是等效替代法,這種方法可以使要研究的問(wèn)題簡(jiǎn)單化、直觀化,易于理解,便于操作。初中物理應(yīng)用實(shí)例:在著名的“曹沖稱象”故事中,大象的質(zhì)量太大,在當(dāng)時(shí)的條件下不便于直接測(cè)量,可以測(cè)量與之效果相同的石塊的總質(zhì)量,從而得出大象的質(zhì)量;在電路中,一個(gè)電阻可以等效于幾個(gè)電阻,幾個(gè)電阻也可以等效于一個(gè)電阻,如串聯(lián)電路的總電阻、并聯(lián)電路的總電阻都是利用了等效的思想;在力的合成與分解中,若干個(gè)分力可以等效于一個(gè)合力,一個(gè)力也可以分解為作用效果相同的若干個(gè)分力。
五、理想模型法
理想模型法就是指把復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化,摒棄次要因素,抓住主要因素,對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行理想化處理,構(gòu)成理想化的物理模型。這是一種重要的物理研究方法,有時(shí)為了更加形象的描述所要研究的物理現(xiàn)象、物理問(wèn)題,還需要引入一些虛擬的內(nèi)容,借此來(lái)形象、直觀地表述物理情景。初中物理應(yīng)用實(shí)例:光線、磁感線都是虛擬假定出來(lái)的,但卻能形象、直觀地表述物理情景與事實(shí),方便地解決問(wèn)題,通過(guò)磁感線研究磁場(chǎng)的分布,通過(guò)光線研究光傳播的路徑和方向;洪水季節(jié),江河中的水有時(shí)會(huì)透過(guò)大壩的底層從大壩外的地面冒出來(lái),形成“管涌”,“管涌”的物理模型就是連通器;杠桿是一種理想模型,杠桿在實(shí)際使用時(shí),都會(huì)發(fā)生形變,這個(gè)形變可以忽略不計(jì)。因此,我們就把杠桿理想化,認(rèn)為它無(wú)形變視為一個(gè)硬棒,從而使學(xué)生在研究時(shí)不被細(xì)枝末節(jié)的因素影響,順利地得出杠桿平衡原理。
六、歸納法
在研究某一現(xiàn)象的規(guī)律時(shí),不可能也沒(méi)有必要把與之有關(guān)的所有現(xiàn)象都列舉出來(lái),而是通過(guò)大量與某一現(xiàn)象有關(guān)的事實(shí),從中找出共同的規(guī)律,這種研究問(wèn)題的方法就是歸納法。初中物理應(yīng)用實(shí)例:聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的;光在同一中均勻介質(zhì)中沿直線傳播;光的反射規(guī)律;光的折射規(guī)律;平面鏡成像特點(diǎn);凸透鏡成像規(guī)律;分子運(yùn)動(dòng)論;晶體的熔化特點(diǎn);液體的沸騰特點(diǎn);牛頓第一定律,阿基米德原理;液體壓強(qiáng)規(guī)律;杠桿的平衡條件;功的原理;歐姆定律;焦耳定律,磁極間的相互作用規(guī)律;電磁感應(yīng);能量守恒定律。
七、類比法
有些物理現(xiàn)象、概念比較抽象,對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)比較陌生、難于理解和記憶,我們可以通過(guò)學(xué)生熟知的事物來(lái)類比,找出類似的規(guī)律,類比的對(duì)象要有相同或相似之處,這種研究問(wèn)題的方法就是類比法。初中物理應(yīng)用實(shí)例:用水流類比電流;用水壓類比電壓;用抽水機(jī)類比電源;用速度類比功率。
八、比較法
比較法就是找出事物之間的相同點(diǎn)和不同點(diǎn),便于理解、記憶和區(qū)別。初中物理應(yīng)用實(shí)例:比較汽油機(jī)和柴油機(jī)的構(gòu)造和工作原理;比較晶體和非晶體的熔化和凝固特點(diǎn);比較蒸發(fā)和沸騰的條件、劇烈程度、特點(diǎn)、吸熱;比較樂(lè)音和噪聲;比較電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造、工作原理、工作過(guò)程、能量轉(zhuǎn)化;比較火電站、水電站、風(fēng)電站、核電站,太陽(yáng)能電站的工作原理、工作過(guò)程、能量轉(zhuǎn)化、以及對(duì)環(huán)境的污染和可持續(xù)發(fā)展情況。
【關(guān)鍵詞】初中物理 研究方法 有效教學(xué)
物理學(xué)習(xí),不但要獲得物理知識(shí),還要掌握技能、技巧,掌握物理問(wèn)題的研究方法。初中物理所涉及到的研究方法主要有觀察法、實(shí)驗(yàn)法、猜想法、等效法、建立模型法、轉(zhuǎn)換法、替代法、控制變量法等。
1.觀察法,指通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的認(rèn)真觀察,再歸納總結(jié)出規(guī)律等。如通過(guò)對(duì)水沸騰實(shí)驗(yàn)的觀察得到水沸騰的特點(diǎn),從而推出液體沸騰時(shí)吸收熱量但溫度不變的特點(diǎn)。
2.實(shí)驗(yàn)法,人們使用儀器,通過(guò)人工控制條件,使自然現(xiàn)象、過(guò)程再現(xiàn)出來(lái)。它是物理研究的一種非常重要的方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可發(fā)現(xiàn)定律、規(guī)律,如歐姆通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)歐姆定律;通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假說(shuō),如布朗通過(guò)“布朗運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分子動(dòng)理論假說(shuō);通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定物理量,如托里拆利通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定出大氣壓值。
3.猜想法,是探索物理的一種廣泛應(yīng)用的方法,它是用已知的物理規(guī)律對(duì)未知的自然現(xiàn)象及規(guī)律做出的科學(xué)預(yù)見(jiàn)。猜想法和實(shí)驗(yàn)法律相結(jié)合使用,先猜想然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,是目前探索物理經(jīng)常使用的方法。如初三物理(滬科版)中研究“通電導(dǎo)體放出熱量跟哪些因素有關(guān)?”先要求大家猜想,然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想,就是采用“猜想+實(shí)驗(yàn)”的方法。
4.等效法,狹義等效法是根據(jù)同一性質(zhì)的幾個(gè)量與一個(gè)量之間效果相同而建立的方法。如研究物體受幾個(gè)力作用時(shí)引入合力。廣義等效法指自然界中不同物質(zhì)之間存在著的聯(lián)系而建立的原理或方法,如改變物體內(nèi)能的方法有做功和熱傳遞,它們的作用效果是等效的。
5.建立模型法,從自然界中抽取更為本質(zhì)的、概括了的類似物的方法,如連通器、光線。
6.轉(zhuǎn)換法,是指將那些看不見(jiàn)、摸不著的現(xiàn)象或者不容易直接去測(cè)量的物理量,用一些直觀的現(xiàn)象去認(rèn)識(shí)或用易測(cè)量的物理量間接測(cè)量的方法。如用電流的效應(yīng)去判斷電流的存在,用擴(kuò)散現(xiàn)象去說(shuō)明分子是運(yùn)動(dòng)的。
7.類比法,指兩個(gè)或兩類對(duì)象有某些共有的相同或者相似的屬性,推出一個(gè)對(duì)象可能具有另一個(gè)或另一類現(xiàn)象已經(jīng)具有的屬性。如研究電流概念時(shí)用水流作類比。
8.替代法,在研究物體的某一物理量時(shí),由于這一物理量難于測(cè)量,可用便于測(cè)量的其他物體的相同物理量來(lái)測(cè)定代替。如曹沖稱象用的就是替代法。
9.控制變量法,在研究某一物理量與其他幾個(gè)物理量關(guān)系時(shí),可先研究這一物理量與幾個(gè)中的一個(gè)量的關(guān)系,然后逐一研究這一物理量與其他物理量關(guān)系,研究時(shí),每次都要保證除研究的那兩個(gè)物理量外,其他物理量保持不變,最后將這些單一關(guān)系綜合起來(lái),如研究力的作用效果與哪些因素有關(guān),研究電流與電壓、電阻之間關(guān)系,用的就是控制變量法。
例1:說(shuō)出下列研究物理問(wèn)題的方法
1.根據(jù)磁鐵產(chǎn)生的作用來(lái)認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)(轉(zhuǎn)換法);
2.通過(guò)觀察冰熔化、松香熔化實(shí)驗(yàn)得出晶體與非晶體區(qū)別(觀察法);
3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究杠桿平衡條件(實(shí)驗(yàn)法);
4.研究?jī)蓚€(gè)及兩個(gè)以上電阻組成的電路時(shí),引入總電阻(等效法);
5.研究磁場(chǎng)時(shí)引入磁感線(建立模型法);
6.講授電壓時(shí),用水壓作類化(類比法);
7.用量筒、水測(cè)不規(guī)則小石塊的體積(替代法);
8.探究影響滑動(dòng)摩擦力的影響因素(控制變量法)。
例2:滑動(dòng)摩擦力在研究相關(guān)物體運(yùn)動(dòng)情況時(shí)起著非常重要作用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究已經(jīng)知道滑動(dòng)摩擦力與接觸面粗糙程度有關(guān),也與接觸面之間的壓力有關(guān)。有些同學(xué)又猜想滑動(dòng)摩擦力可能還與接觸面的大小有關(guān)。請(qǐng)你從以下器材中選出部分器材,設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)以上猜想進(jìn)行驗(yàn)證。
器材:a、斜面;b、帶鉤的正方體木塊;c、帶鉤的長(zhǎng)方體木塊;d、表面平整的長(zhǎng)木板;e、幾條毛巾;f、直尺;g、彈簧測(cè)力計(jì);h、硬紙板。
(1)寫(xiě)出你需要的器材(用器材前面字母表示)
(2)簡(jiǎn)述主要實(shí)驗(yàn)步驟(安徽省中考題)
解題點(diǎn)撥:本題所提出問(wèn)題的方法叫猜想假設(shè),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的思路是控制變量。因此設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí),要從便于控制變量的角度確定器材。
解:(1)c、d、g。
實(shí)驗(yàn)步驟:(1)將長(zhǎng)方體木塊放在長(zhǎng)木板上,用彈簧測(cè)力拉著它勻速前進(jìn),觀察記錄這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù);(2)將長(zhǎng)方體木塊側(cè)放在長(zhǎng)木板上,用彈簧測(cè)力計(jì)拉著勻速前進(jìn),觀察、記錄這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù);(3)比較兩次彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù),即可初步檢驗(yàn)上述猜想。
例3(無(wú)錫市中考題):現(xiàn)有各種規(guī)格的不銹鋼絲和銅絲,請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究方案,比較不銹鋼絲和銅絲這兩種材料的導(dǎo)電性能。
(1)實(shí)驗(yàn)研究中對(duì)不銹鋼和銅絲的選取有什么要求?
(2)你用什么方法顯示材料的導(dǎo)電性能?(可畫(huà)出相應(yīng)電路圖加以說(shuō)明)
說(shuō)明:本題涉及到物理方法有控制變量法、轉(zhuǎn)換法,選擇材料時(shí)要控制它的長(zhǎng)度、橫截面積,材料的導(dǎo)電性能則從其他物體的特征上反映出來(lái)。
解:(1)選取的不銹鋼絲和銅絲長(zhǎng)度要相等,粗細(xì)要相同。
[關(guān)鍵詞]物理;實(shí)驗(yàn);途徑
加強(qiáng)初中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué),特別是認(rèn)真組織好學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、開(kāi)發(fā)智力、培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立操作能力的重要教學(xué)手段,是全面提高物理教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)的必要途徑。
一、學(xué)會(huì)觀察
觀察是學(xué)習(xí)物理最基本的方法,是科學(xué)歸納的必要條件?!W(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)活動(dòng)的外部表現(xiàn)進(jìn)行有目的、有計(jì)劃的觀察、記錄, 能夠?yàn)槲锢砀拍畹男纬?、物理知識(shí)的理解、物理規(guī)律的探究提供信息和依據(jù)。觀察重點(diǎn), 排除無(wú)關(guān)因素的干擾。如在做氣體膨脹對(duì)外做功的實(shí)驗(yàn)時(shí),學(xué)生只聽(tīng)到“嘭”的一聲, 看到瓶塞跳得很高, 對(duì)真正需要看的現(xiàn)象――塑料瓶口出現(xiàn)的酒精煙霧卻視而不見(jiàn), 這就需要教師及時(shí)提醒學(xué)生, 然后對(duì)該現(xiàn)象進(jìn)行分析。運(yùn)用前后對(duì)比觀察, 抓住因果關(guān)系。運(yùn)用正反對(duì)比觀察, 深化認(rèn)識(shí)。在指導(dǎo)學(xué)生觀察時(shí), 多采用一些正反對(duì)比的方法, 可以加深學(xué)生理解知識(shí), 拓寬思路。在探究聲音的產(chǎn)生時(shí), 筆者讓學(xué)生對(duì)發(fā)生物體和無(wú)聲物體進(jìn)行對(duì)比觀察,從而得出結(jié)論;在探究沸點(diǎn)與氣壓的關(guān)系時(shí), 讓學(xué)生通過(guò)觀察增大和減小氣壓時(shí),沸點(diǎn)的變化現(xiàn)象,進(jìn)行對(duì)比從而得出兩者之間的關(guān)系。
二、學(xué)會(huì)積累
積累法實(shí)際上是一種放大法,要求我們的學(xué)生在測(cè)量微小量的時(shí)候,學(xué)會(huì)將微小的量 積累成一個(gè)比較大的量。筆者跟學(xué)生們一起探究測(cè)量細(xì)銅絲直徑的方法時(shí),讓學(xué)生根據(jù)提供器材自主探究,先把細(xì)銅絲在鉛筆上緊密排繞N圈( N根據(jù)情況確定) , 再用刻度尺測(cè)量細(xì)銅絲直徑長(zhǎng)度,然后用線圈直徑的總長(zhǎng)度再除以N, 這樣測(cè)量結(jié)果更接近真實(shí)值。又如,用單擺測(cè)量重力加速度g,不直接用測(cè)量全振動(dòng)一次的時(shí)間來(lái)測(cè)量單擺的振動(dòng)周期T,而是測(cè)量全振動(dòng)n次,如n=100的總時(shí)間t,然后,再由T=t/100計(jì)算出T值。這樣,可增加有效數(shù)位,減小測(cè)量誤差。
三、學(xué)會(huì)轉(zhuǎn)換
在生活中有許多看不見(jiàn)、摸不著的現(xiàn)象, 這時(shí)我們就要想辦法使之轉(zhuǎn)化為學(xué)生熟知的現(xiàn)象來(lái)認(rèn)識(shí)它們。如電流看不見(jiàn)、摸不到, 但學(xué)生們通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)它能產(chǎn)生一些效應(yīng), 從而認(rèn)識(shí)了電流;磁場(chǎng)也可以根據(jù)地磁場(chǎng)的基本性質(zhì)來(lái)認(rèn)識(shí); 研究電熱與電流、電阻有關(guān)時(shí), 將產(chǎn)生的電熱多少轉(zhuǎn)換成液柱上升的高度; 回答動(dòng)能與什么因素有關(guān)時(shí), 將動(dòng)能的大小轉(zhuǎn)換成小球運(yùn)動(dòng)的遠(yuǎn)近。對(duì)于不容易測(cè)得物理量, 可以根據(jù)定義式轉(zhuǎn)換成能夠直接測(cè)量的物理量。
四、學(xué)會(huì)替代
等效替代法就是要抓住兩個(gè)看似不同的物理過(guò)程, 尋求其共同效果。替代法在許多知識(shí)點(diǎn)中得以應(yīng)用:用合力替代物體所受幾個(gè)力時(shí), 合力與原來(lái)幾個(gè)力的作用效果相同; 研究串、并聯(lián)電路的總電阻時(shí), 用總電阻大小代替分電阻大?。弧≡谄矫骁R成像的實(shí)驗(yàn)中,由于我們無(wú)法真正的測(cè)出物與像的大小, 所以利用了一個(gè)完全相同的另一根蠟燭來(lái)等效替代像的大小, 從而驗(yàn)證物與像的大小相同。運(yùn)用等效替代法處理問(wèn)題的一般過(guò)程為:分析原事物(需研究求解的物理問(wèn)題)的本質(zhì)特性和非本質(zhì)特性; 尋找適當(dāng)?shù)奶娲铮ㄊ煜さ氖挛铮员A粼挛锏谋举|(zhì)特性,拋棄非本質(zhì)特性;研究替代物的特性及規(guī)律;將替代物的規(guī)律遷移到原事物中去;利用替代物遵循的規(guī)律、方法求解,得出結(jié)論。
關(guān)鍵詞:物理實(shí)驗(yàn); 科學(xué)方法; 觀察法; 比較法; 圖像法; 轉(zhuǎn)換法; 類比法; 等效替代法
物理新課標(biāo)倡導(dǎo)探究式的學(xué)習(xí),注重學(xué)生自己動(dòng)手、動(dòng)腦探究科學(xué)規(guī)律,體驗(yàn)科學(xué)研究的方法,科學(xué)探究既是一種重要的教學(xué)方式,又是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)。如何使實(shí)驗(yàn)教學(xué)達(dá)到課程標(biāo)準(zhǔn)確定的目標(biāo),其中蘊(yùn)含的大量的科學(xué)方法,我們必須給予足夠的重視,并且滲透到教學(xué)活動(dòng)中去,適時(shí)向?qū)W生介紹、點(diǎn)撥,讓學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中去體驗(yàn),逐步提高學(xué)生科學(xué)探究能力。下面,筆者就來(lái)談?wù)劤踔形锢韺?shí)驗(yàn)中的幾種科學(xué)方法。
一、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)劃的對(duì)自然發(fā)生條件下所顯現(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,是最基本最直接的研究方法。簡(jiǎn)單的講觀察法就是看仔細(xì)地看。但它和一般的看不同,觀察是人的眼睛在大腦的指導(dǎo)下進(jìn)行有意識(shí)的組織的感知活動(dòng)。因此,亦稱科學(xué)觀察。實(shí)例:水的沸騰:在使用溫度計(jì)前,應(yīng)該先觀察它的量程,認(rèn)清它的刻度值。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要注意觀察水沸騰前和沸騰時(shí)水中氣泡上升過(guò)程的兩種情況,溫度計(jì)在沸騰前和沸騰時(shí)的示數(shù)變化;在學(xué)習(xí)聲音的產(chǎn)生時(shí)可讓學(xué)生觀察小紙片在揚(yáng)聲器中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),觀察正在發(fā)聲的音叉插入水中激起水花,觀察蟋蟀知了鳴叫是的情況,就會(huì)發(fā)現(xiàn)發(fā)出聲音的物體都在振動(dòng);除此之外還有光的反射規(guī)律;光的折射規(guī)律;凸透鏡成像;滑動(dòng)摩察力與哪些因素有關(guān)等。
二、比較法
比較法是確定研究對(duì)象之間的差異點(diǎn)和共同點(diǎn)的思維過(guò)程和方法,各種物理現(xiàn)象和過(guò)程都可以通過(guò)比較確定它們的差異點(diǎn)和共同點(diǎn)。比較是抽象與概括的前提,通過(guò)比較可以建立物理概念總結(jié)物理規(guī)律。利用比較又可以進(jìn)行鑒別和測(cè)量。因此,比較法是物理現(xiàn)象研究中經(jīng)常運(yùn)用的最基本的方法。實(shí)例:象汽車輪船火車飛機(jī)它們的發(fā)動(dòng)機(jī)各不相同但都是把燃料燃燒時(shí)釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能裝置。而汽油機(jī)和柴油機(jī)雖然都是內(nèi)燃機(jī)但是從它們的構(gòu)造、吸入的氣體、點(diǎn)火方式、使用范圍等方面都有不同。再如蒸發(fā)與沸騰的比較兩者的相同點(diǎn)都是汽化過(guò)程。不同點(diǎn)從發(fā)生時(shí)液體的溫度、發(fā)生所在的部位及現(xiàn)象都不同。還可以用比較法來(lái)研究質(zhì)量與體積的關(guān)系;重力與質(zhì)量的關(guān)系;重力與壓力;電功與電功率等。
三、圖像法
圖象是一個(gè)數(shù)學(xué)概念,用來(lái)表示一個(gè)量隨另一個(gè)量的變化關(guān)系,很直觀。由于物理學(xué)中經(jīng)常要研究一個(gè)物理量隨另一個(gè)物理量的變化情況,因此圖象在物理中有著廣泛的應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)中,運(yùn)用圖象來(lái)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),探究?jī)?nèi)在的物理規(guī)律,具有獨(dú)特之處。如:在探究固體熔化時(shí)溫度的變化規(guī)律和水的沸騰情況的實(shí)驗(yàn)中,就是運(yùn)用圖象法來(lái)處理數(shù)據(jù)的。它形象直觀地表示了物質(zhì)溫度的變化情況,學(xué)生在親歷實(shí)驗(yàn)自主得出數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,通過(guò)描點(diǎn)、連線繪出圖象就能準(zhǔn)確地把握住晶體和非晶體的熔化特點(diǎn)、液體的沸騰特點(diǎn)了。
四、轉(zhuǎn)換法
物理學(xué)中對(duì)于一些看不見(jiàn)摸不著的現(xiàn)象或不易直接測(cè)量的物理量,通常用一些非常直觀的現(xiàn)象去認(rèn)識(shí)或用易測(cè)量的物理量間接測(cè)量,這種研究問(wèn)題的方法叫轉(zhuǎn)換法。初中物理在研究概念規(guī)律和實(shí)驗(yàn)中多處應(yīng)用了這種方法。實(shí)例:物體發(fā)生形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變可證明一些物體受到力的作用;馬德堡半球?qū)嶒?yàn)可證明大氣壓的存在;霧的出現(xiàn)可以證明空氣中含有水蒸氣;影子的形成可以證明光沿直線傳播;月食現(xiàn)象可證明月亮不是光源;奧斯特實(shí)驗(yàn)可證明電流周圍存在著磁場(chǎng);指南針指南北可證明地磁場(chǎng)的存在;擴(kuò)散現(xiàn)象可證明分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng);鉛塊實(shí)驗(yàn)可證明分子間存在著引力;運(yùn)動(dòng)的物體能對(duì)外做功可證明它具有能等。
五、類比法
類比法是一種推理方法。為了把要表達(dá)的物理問(wèn)題說(shuō)清楚明白,往往用具體的、有形的、人們所熟知的事物來(lái)類比要說(shuō)明的那些抽象的、無(wú)形的、陌生的事物,通過(guò)借助于一個(gè)比較熟悉的對(duì)象的某些特征,去理解和掌握另一個(gè)有相似性的對(duì)象的某些特征。實(shí)例:電壓與水壓;電流與水流;內(nèi)能與機(jī)械能;原子結(jié)構(gòu)與太陽(yáng)系;水波與電磁波;通信與鴿子傳遞信件;功率概念與速度概念的形成。在物理學(xué)中運(yùn)用類比方法可以引導(dǎo)學(xué)生自己獲取知識(shí),有助于提出假說(shuō)進(jìn)行推測(cè),有助于提出問(wèn)題并設(shè)想解決問(wèn)題的方向。類比可激發(fā)學(xué)生探索的意向,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探索使學(xué)生成為自覺(jué)積極的活動(dòng),發(fā)展學(xué)生的思維能力。
六、等效替代法
等效替代法是指在研究某一個(gè)物理現(xiàn)象和規(guī)律中,因?qū)嶒?yàn)本身的特殊限制或因?qū)嶒?yàn)器材等限制,不可以或很難直接揭示物理本質(zhì),而采取與之相似或有共同特征的等效現(xiàn)象來(lái)替代的方法。這種方法若運(yùn)用恰當(dāng),不僅能順利得出結(jié)論,而且容易被學(xué)生接受和理解。例如,在探究平面鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中,用玻璃板替代了平面鏡,因兩者在成像特征上有共同之處,容易使學(xué)生接受,而玻璃板又是透明的,能通過(guò)它觀察到玻璃板后面的蠟燭,便于研究像的特點(diǎn),揭示出規(guī)律。我們?cè)诮虒W(xué)中,在學(xué)生親歷實(shí)驗(yàn)過(guò)程的基礎(chǔ)上,教師注重引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行方法的總結(jié),在思維方式上受到啟發(fā),他們以后遇到有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí),就會(huì)自覺(jué)地加以運(yùn)用。比如在學(xué)習(xí)伏安法測(cè)電阻之后,要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),在上述實(shí)驗(yàn)中缺少電壓表或電流表,其它器材不變,另有一個(gè)已知阻值的定值電阻供選用,要求測(cè)出未知電阻,應(yīng)該怎么辦?學(xué)生就可以用等效替代的思想進(jìn)行設(shè)計(jì)了。
七、控制變量法
控制變量法是初中物理實(shí)驗(yàn)中常用的探索問(wèn)題和分析解決問(wèn)題的科學(xué)方法之一。所謂控制變量法是指為了研究物理量同影響它的多個(gè)因素中的一個(gè)因素的關(guān)系,可將除了這個(gè)因素以外的其它因素人為地控制起來(lái),使其保持不變,再比較、研究該物理量與該因素之間的關(guān)系,得出結(jié)論,然后再綜合起來(lái)得出規(guī)律的方法。這種方法在整個(gè)初中物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用比較普遍。在初中物理中,探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素、電流跟電壓電阻的關(guān)系、影響電熱功率大小的因素、影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素、影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素、決定壓力作用效果的因素等等實(shí)驗(yàn),運(yùn)用了控制變量法。
八、建立模型法
建立模型法是一種高度抽象的理想客體和形態(tài)用物理模型,用物理模型可以使抽象的假說(shuō)理論加以形象化,便于想象和思考研究問(wèn)題。物理學(xué)的發(fā)展過(guò)程可以說(shuō)就是一個(gè)不斷建立物理模型和用新的物理模型代替舊的或不完善的物理模型的過(guò)程。實(shí)例:研究肉眼觀察不到的原子結(jié)構(gòu)時(shí),建立原子核式結(jié)構(gòu)模型;研究光現(xiàn)象時(shí)用到光線模型;研究磁現(xiàn)象是用到磁感線模型;力的示意圖或力的圖示是實(shí)際物體和作用力的模型;電路圖是實(shí)物電路的模型;研究發(fā)電機(jī)的原理和工作過(guò)程用掛圖及手搖發(fā)電機(jī)模型;研究?jī)?nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理用掛圖及汽油機(jī)柴油模型。
總之,在初中物理實(shí)驗(yàn)中,蘊(yùn)含著許多科學(xué)方法,我們既不能視而不見(jiàn)忽視它,又不能唯方法講方法,要時(shí)時(shí)做有心人,把握時(shí)機(jī),把科學(xué)方法滲透到教學(xué)活動(dòng)中去,恰當(dāng)點(diǎn)撥,就能不斷提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。
物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué).物理實(shí)驗(yàn)以其精彩神奇、生動(dòng)有趣的特點(diǎn)而深受學(xué)生的喜愛(ài).可以說(shuō)物理實(shí)驗(yàn)的成功與否是物理教學(xué)成敗的關(guān)鍵.通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又能訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力.而物理實(shí)驗(yàn)的成敗又取決于實(shí)驗(yàn)方法是否得當(dāng).筆者從事教學(xué)多年,將初中物理教學(xué)中常用的一些重要的科學(xué)方法歸納如下.
1 控制變量法
在多個(gè)因素同時(shí)存在的物理實(shí)驗(yàn)中,先考察其中一個(gè)因素對(duì)研究問(wèn)題的影響,而保持其他因素不變的實(shí)驗(yàn)方法叫控制變量法.這種方法在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的表格上的反映為某兩次試驗(yàn)只有一個(gè)條件不同,若兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同則與該條件有關(guān),否則無(wú)關(guān).反之,若要研究的問(wèn)題是物理量與某一因素是否有關(guān),則應(yīng)只使該因素不同,而其他因素均應(yīng)相同.
控制變量法是最常用的實(shí)驗(yàn)方法之一.在對(duì)多個(gè)因素同時(shí)起作用的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中,我們都要用到控制變量法.例如,在著名的“歐姆定律”實(shí)驗(yàn)中.歐姆雖然事先知道,電壓和電阻的變化都會(huì)影響到電流的變化.但如果電路中的電流發(fā)生了變化,到底是由電壓變化引起的還是由電阻變化引起的呢?歐姆認(rèn)為如果能控制電壓不變,那么電流的變化就是由電阻的變化引起的;如果能控制電阻不變,那么電流的變化就是由電壓的變化引起的.他的實(shí)驗(yàn)思路是控制變量法應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)探究的一個(gè)典型的范例.正因?yàn)闅W姆選擇了正確的實(shí)驗(yàn)方法,再加上他十年的不懈努力,最終在電學(xué)方面做出了巨大的貢獻(xiàn),電阻的單位也用他的名字命名.
又如:(1)在研究導(dǎo)體的電阻跟哪些因素有關(guān)時(shí),為了研究方便采用控制變量法.即每次挑選兩根合適的導(dǎo)線,測(cè)出它們的電阻,然后比較,最后得出結(jié)論.為了研究導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體長(zhǎng)度的關(guān)系,應(yīng)選用材料橫截面相同的導(dǎo)線,為了研究導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體材料的關(guān)系,應(yīng)選用兩根導(dǎo)線的長(zhǎng)度和橫截面相同的導(dǎo)線,為了研究導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體橫截面的關(guān)系,應(yīng)選用兩根導(dǎo)線的材料和長(zhǎng)度相同的導(dǎo)線;(2)在研究影響力的作用效果的因素;(3)研究影響液體蒸發(fā)快慢的因素;(4)研究決定液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小的因素;(5)研究決定動(dòng)能,勢(shì)能大小的因素;(6)研究影響琴弦發(fā)聲的音調(diào)高低的因素;(7)研究物質(zhì)吸放熱性能與物質(zhì)的種類,質(zhì)量,溫度的變化的關(guān)系;(8)研究滑動(dòng)摩擦力大小與哪些因素有關(guān);(9)研究電功或電熱與哪些因素有關(guān);(10)研究通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力與哪些因素有關(guān);(11)研究影響感應(yīng)電流方向的因素等實(shí)驗(yàn)中均采用了此方法.
2 轉(zhuǎn)換法
物理學(xué)中對(duì)于一些看不見(jiàn)摸不著的現(xiàn)象或不易直接測(cè)量的物理量,通常用一些非常直觀的現(xiàn)象去認(rèn)識(shí)或用易測(cè)量的物理量間接測(cè)量,這種研究問(wèn)題的方法叫轉(zhuǎn)換法.簡(jiǎn)而言之、轉(zhuǎn)換法就是對(duì)一些看不見(jiàn)摸不著的物理現(xiàn)象或不易測(cè)量的物理量把它轉(zhuǎn)換成看得見(jiàn)摸得著的現(xiàn)象或物理量來(lái)間接認(rèn)識(shí)或間接測(cè)量的實(shí)驗(yàn)方法.
如:根據(jù)“磁場(chǎng)對(duì)磁體有力的作用”來(lái)認(rèn)識(shí)“磁場(chǎng)的規(guī)律”;根據(jù)電流的效應(yīng)來(lái)認(rèn)識(shí)電流的存在;利用“液體的熱脹冷縮的性質(zhì)”來(lái)“測(cè)量溫度”;采用累積法來(lái)測(cè)一張紙的厚度和細(xì)金屬絲的直徑;采用“以直代曲法”或“滾輪法”來(lái)測(cè)曲線的長(zhǎng)度等實(shí)驗(yàn)中都用到了轉(zhuǎn)換法.
再如:(1)利用物體發(fā)生形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變來(lái)證明物體受到力的作用;(2)通過(guò)馬德堡半球?qū)嶒?yàn)來(lái)證明大氣壓的存在;(3)霧的出現(xiàn)可以證明空氣中含有水蒸氣;(4)影子的形成可以證明光沿著直線傳播;(5)月食現(xiàn)象可證明月亮不是光源;(6)奧斯特實(shí)驗(yàn)可證明電流周圍存在著磁場(chǎng);(7)指南針指南北可證明地磁場(chǎng)的存在;(8)擴(kuò)散現(xiàn)象可證明分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng);(9)兩塊緊密接觸的鉛塊實(shí)驗(yàn)可證明分子間存在著引力;(10)運(yùn)動(dòng)的物體能對(duì)外做功可證明它具有能;(11)用指針偏轉(zhuǎn)的程度來(lái)表示電流或電壓的大小;(12)用燈泡的明暗程度來(lái)判斷電路中電流的大小;(13)用泡沫小球彈離音叉來(lái)說(shuō)明音叉在振動(dòng);(14)用壓強(qiáng)計(jì)中U型管的液面出現(xiàn)高度差來(lái)說(shuō)明液體內(nèi)部有壓強(qiáng);(15)在研究物質(zhì)的比熱容實(shí)驗(yàn)時(shí)用溫度計(jì)示數(shù)的變化來(lái)表示物質(zhì)的吸放熱性能的強(qiáng)弱等都用到了轉(zhuǎn)換法.
3 等效替代法
在保證某種效果相同的前提下,將實(shí)際的、復(fù)雜的物理問(wèn)題和物理過(guò)程轉(zhuǎn)化為等效的、簡(jiǎn)單的、易于研究的物理問(wèn)題和物理過(guò)程的處理方法叫做等效替代法.等效替代法能將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化,是物理學(xué)中常用的一種實(shí)驗(yàn)方法.
如:讀者熟悉的“曹沖稱象”的故事,聰明的小曹沖先把大象拉到船上,記下船的吃水深度,再用許多石頭代替大象,使船達(dá)到“同樣的吃水深度”,稱出石頭的總重,也就知道大象的體重了,他就是利用了等效替代法,解決了其他文武大臣都無(wú)法解決的難題,而千古留芳.
又如:(1)在測(cè)滑動(dòng)摩擦力時(shí),由于摩擦力發(fā)生在兩物體的接觸表面難以測(cè)量,實(shí)驗(yàn)中摩擦力就是通過(guò)與它“平衡”的拉力來(lái)測(cè)出的;(2)在探究平面鏡成像特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)中,用等大的沒(méi)有點(diǎn)燃的蠟燭放到點(diǎn)燃蠟燭像的位置上“好像點(diǎn)燃一樣”,來(lái)確定虛像的位置和大?。唬?)把物體各部分受到重力的作用等效的看成作用在物體的某一點(diǎn)――重心上;(4)在研究串并聯(lián)電路關(guān)系時(shí)引入總電阻(等效電阻)的概念,在串聯(lián)電路中把幾個(gè)電阻串聯(lián)起來(lái),相當(dāng)于增加了導(dǎo)體的長(zhǎng)度,所以總電阻比任何一個(gè)串聯(lián)電阻都大,把總電阻稱為串聯(lián)電路的等效電阻;(5)在并聯(lián)電路中把幾個(gè)電阻并聯(lián)起來(lái),相當(dāng)于增加了導(dǎo)體的橫截面積,所以總電阻比任何一個(gè)并聯(lián)電阻都小,把總電阻稱為并聯(lián)電路的等效電阻;(6)在電路分析中可以把不易分析的復(fù)雜電路簡(jiǎn)化為等效電路,在這些研究中同樣用到了等效替代法.
4 模型法
模型法是將抽象的物理現(xiàn)象用簡(jiǎn)單易懂的具體模型來(lái)表示,便于想象和思考研究問(wèn)題的一種方法.理想模型法忽略了事物的次要因素,用簡(jiǎn)明、概括、直觀的方法,把事物的主要特征表示出來(lái).物理學(xué)的發(fā)展過(guò)程可以說(shuō)就是一個(gè)不斷建立物理模型和用新的物理模型代替舊的或不完善的物理模型的過(guò)程.
如:在探究擺的奧秘時(shí),用“細(xì)線系上小球”代替鐘擺,建立了鐘擺的模型;在研究光現(xiàn)象時(shí),用“一條帶箭頭的直線”形象化描述光的傳播路徑和方向,建立了光線模型;在研究磁現(xiàn)象時(shí)用“一條條帶箭頭的曲線”形象化地描述磁場(chǎng)的分布和方向,建立了磁感線模型.
再如:(1)研究肉眼觀察不到的原子結(jié)構(gòu)時(shí),建立了原子核式結(jié)構(gòu)模型;(2)研究液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小和浮力是怎樣產(chǎn)生的建立了液柱模型;(3)研究連通器的特點(diǎn)時(shí)建立了液片模型;(4)用木尺和砝碼代替蹺蹺板和人建立杠桿模型;(5)力的示意圖是實(shí)際物體和作用力的模型;(6)電路圖是實(shí)物電路的模型;(7)研究發(fā)電機(jī)的原理和工作過(guò)程時(shí)用到的手搖發(fā)電機(jī)模型;(8)研究?jī)?nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理時(shí)用到的汽油機(jī)、柴油機(jī)模型.
5 類比法
所謂類比就是“觸類旁通”、“舉一反三”,實(shí)際上是一種從特殊到特殊,從一般到一般的推理,它是根據(jù)兩個(gè)或兩類對(duì)象之間在某些方面的相同或相似而推出他們?cè)谄渌矫嬉部赡芟嗤蛳嗨频囊环N邏輯思維.從而可以幫助我們理解較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)和較難的物理知識(shí).類比是一種推理方法,不同事物在屬性、數(shù)學(xué)形式及其它量描述上有相同或相似的地方就可以用類比推理.類比法是提出科學(xué)假說(shuō)、做出科學(xué)預(yù)言的重要途徑,物理學(xué)發(fā)展史上的許多假說(shuō)都是運(yùn)用類比方法創(chuàng)立的,由這種方法得出的結(jié)論雖然不一定可靠,但是,在邏輯中卻富有創(chuàng)造性.開(kāi)普勒也曾經(jīng)說(shuō)過(guò):“我們珍惜類比推理勝于任何別的東西”.
如:《電壓》既是教學(xué)的重點(diǎn),也是教學(xué)的難點(diǎn).難就難在電壓較抽象,不能直接實(shí)驗(yàn),教學(xué)中通過(guò)水壓類比得出電壓,具體探究過(guò)程是:(1)從水壓實(shí)驗(yàn)總結(jié)出水壓是水管中的水發(fā)生定向移動(dòng)形成水流的原因;(2)引導(dǎo)學(xué)生討論得出電壓是使電路中的電荷發(fā)生定向移動(dòng)形成電流的原因;(3)教師總結(jié)出抽水機(jī)是提供水管兩端有水壓的裝置;(4)引導(dǎo)學(xué)生得出電源是提供電路兩端有電壓的裝置.整個(gè)過(guò)程盡管多花些時(shí)間,然而對(duì)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法大有益處.正如前蘇聯(lián)學(xué)者瓦赫羅夫說(shuō):“類比像閃電一樣,可以照亮學(xué)生所學(xué)學(xué)科的黑暗角落”.
再如:(1)功率概念與速度概念;(2)電流與水流;(3)內(nèi)能與機(jī)械能;(4)原子結(jié)構(gòu)與太陽(yáng)系;(5)電磁波與水波;(6)通信與鴿子傳遞信件等都可將它們作類比.
6 理想實(shí)驗(yàn)法
所謂理想實(shí)驗(yàn)又叫“假想實(shí)驗(yàn)”、“抽象的實(shí)驗(yàn)”或“思想上實(shí)驗(yàn)”.它是人們?cè)谒枷胫兴茉斓睦硐脒^(guò)程,是一種邏輯推理的思維過(guò)程和理論研究的重要方法.理想實(shí)驗(yàn)雖然也叫實(shí)驗(yàn),但它同真實(shí)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)是有原則區(qū)別的,真實(shí)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)是一種實(shí)踐活動(dòng),而理想實(shí)驗(yàn)則是一種思維的活動(dòng),前者是將設(shè)計(jì)通過(guò)物理過(guò)程而實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn),后者則是由人們?cè)诔橄笏季S中設(shè)想出來(lái)而實(shí)際上無(wú)法做到的實(shí)驗(yàn).
但是,理想實(shí)驗(yàn)并不是脫離實(shí)際的主觀臆想.首先,理想實(shí)驗(yàn)是以實(shí)踐為基礎(chǔ)的,是在真實(shí)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,抓住主要矛盾忽略次要矛盾對(duì)實(shí)際過(guò)程做出更深入一層的抽象分析.其次,理想實(shí)驗(yàn)的推廣過(guò)程是以一定的邏輯法則為根據(jù)的,而這些邏輯法則都是從長(zhǎng)期的社會(huì)實(shí)踐中總結(jié)出來(lái)并為實(shí)踐所證實(shí)了的.
理想實(shí)驗(yàn)在自然科學(xué)的理想研究中有著重要的作用.但是,理想實(shí)驗(yàn)的方法也有其一定的局限性,理想實(shí)驗(yàn)只是一種邏輯推理的思維過(guò)程,它的作用只限于邏輯上的證明與反駁,而不能用來(lái)作為檢驗(yàn)正確與否的標(biāo)準(zhǔn).相反,由理想實(shí)驗(yàn)所得出的任何推論都必然由觀察實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來(lái)檢驗(yàn).
如:研究真空是否能夠傳聲時(shí),將一只鬧鐘放在密封的玻璃罩內(nèi),當(dāng)罩內(nèi)空氣被抽走時(shí),鐘聲變小,由此推理出:真空不能傳聲.顯然上述實(shí)驗(yàn)是人們?cè)谒季S中進(jìn)行的理想過(guò)程,與實(shí)際實(shí)驗(yàn)相比,理想實(shí)驗(yàn)?zāi)芨蟪潭鹊赝怀鰧?shí)驗(yàn)中的主要因素,忽略次要因素,得出更本質(zhì)的結(jié)論.
再如:在進(jìn)行牛頓第一定律的實(shí)驗(yàn)時(shí),當(dāng)觀察到物體在越光滑的平面上運(yùn)動(dòng)就越遠(yuǎn)時(shí),進(jìn)而推理出:如果平面絕對(duì)光滑,物體將永遠(yuǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng).
這兩個(gè)結(jié)論都是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上加以科學(xué)的推理,概括出來(lái)的,但經(jīng)受住了實(shí)踐的檢驗(yàn).
7 圖象法
圖象是一個(gè)數(shù)學(xué)概念,用來(lái)表示一個(gè)量隨另一個(gè)量的變化關(guān)系,很直觀.由于物理學(xué)中經(jīng)常要研究一個(gè)物理量隨另一個(gè)物理量的變化情況,因此圖象法在物理教學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用.實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用圖象來(lái)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),探究?jī)?nèi)在的物理規(guī)律,具有獨(dú)特之處.
如:在探究固體熔化時(shí)溫度的變化規(guī)律和水的沸騰情況的實(shí)驗(yàn)中,就是運(yùn)用圖象法來(lái)處理數(shù)據(jù)的.它形象直觀地表示了物質(zhì)溫度的變化情況,學(xué)生在親歷實(shí)驗(yàn)自主得出數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,通過(guò)描點(diǎn)、連線繪出圖象就能準(zhǔn)確地把握晶體和非晶體的熔化特點(diǎn)、液體的沸騰特點(diǎn)了.
再如:研究小燈泡的電功率時(shí),燈泡中的電流隨電壓而發(fā)生變化的I-U曲線;研究伏安法測(cè)電阻時(shí)電流隨電壓而發(fā)生變化的I-U圖線;研究物質(zhì)的密度時(shí)質(zhì)量隨體積的變化的M-V圖線等都用到了圖象法.
8 比較法
比較法是確定研究對(duì)象之間的差異點(diǎn)和共同點(diǎn)的思維過(guò)程和方法,各種物理現(xiàn)象和過(guò)程都可以通過(guò)比較確定它們的差異點(diǎn)和共同點(diǎn).比較是抽象與概括的前提,通過(guò)比較可以建立物理概念總結(jié)物理規(guī)律.利用比較又可以進(jìn)行鑒別和測(cè)量.因此,比較法是物理現(xiàn)象研究中經(jīng)常運(yùn)用的基本方法.比較法有三種類型:(1)異中求同的比較.即比較兩個(gè)或兩個(gè)以上的對(duì)象而找出其相同點(diǎn);(2)同中求異的比較.即指比較兩個(gè)或兩個(gè)以上的對(duì)象而找出其相異點(diǎn);(3)同異綜合比較.即比較兩個(gè)或兩個(gè)以上的對(duì)象的相同點(diǎn)和相異點(diǎn).
如:(1)像汽車,輪船,火車,飛機(jī)它們的發(fā)動(dòng)機(jī)各不相同,但都是把燃料燃燒時(shí)釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置即都是熱機(jī),這是異中求同的比較;(2)汽油機(jī)和柴油機(jī)雖然都是內(nèi)燃機(jī)但是它們的構(gòu)造、吸入的氣體、點(diǎn)火方式、使用范圍等方面都有不同,這是同中求異的比較;(3)蒸發(fā)與沸騰兩者的相同點(diǎn)都是汽化過(guò)程.不同點(diǎn)是發(fā)生汽化時(shí)液體的溫度、發(fā)生汽化的部位及現(xiàn)象都不同,這是同異綜合比較;(4)用比較法研究質(zhì)量與體積的關(guān)系;重力與質(zhì)量的關(guān)系;重力與壓力的關(guān)系;電功與電功率的關(guān)系等.
9 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)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,是最基本最直接的研究方法.觀察法就是仔細(xì)地看.但它和一般的看不同,觀察是人的眼睛在大腦的指導(dǎo)下進(jìn)行有目的、有意識(shí)、有組織的感知活動(dòng).因此,亦稱科學(xué)觀察.
關(guān)鍵詞: 科學(xué)研究方法 教學(xué)資源 中學(xué)物理教學(xué) 指導(dǎo)思想
1.引言
在中學(xué)的物理教學(xué)實(shí)踐中適當(dāng)?shù)匾肟茖W(xué)研究的方法,對(duì)于全面提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)與探究能力具有重要作用。通過(guò)科學(xué)研究的學(xué)習(xí)方法,可以讓學(xué)生從被動(dòng)地接受知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)地獲取知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度及勇于創(chuàng)新的探索精神。因此,中學(xué)物理教師應(yīng)當(dāng)在教學(xué)實(shí)踐中多引入科學(xué)研究的課程資源及方法,為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
2.科學(xué)研究方法的指導(dǎo)思想
2.1創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境,激發(fā)探究興趣。
作為物理教學(xué)實(shí)踐的新模式,科學(xué)研究的方法堅(jiān)持培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度與勇于創(chuàng)新的探索精神,力爭(zhēng)不斷提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。采取新的教學(xué)模式將更有利于引導(dǎo)學(xué)生真正地理解物理學(xué)中抽象難懂的知識(shí),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,讓他們積極地探索物理世界的奧秘。在物理教學(xué)實(shí)踐中,可以通過(guò)創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境吸引學(xué)生,通過(guò)他們自身的認(rèn)知沖突發(fā)現(xiàn)其中的問(wèn)題,激發(fā)他們探究的欲望,這樣一來(lái)他們便會(huì)主動(dòng)地學(xué)習(xí)物理知識(shí),進(jìn)行深入探索,達(dá)到鍛煉創(chuàng)新精神及動(dòng)手操作能力的目的。具有代表性的做法就是開(kāi)發(fā)課本資源、創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境和巧設(shè)演示實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境這兩種。
2.2引導(dǎo)猜想,培養(yǎng)探究方法。
在物理學(xué)習(xí)過(guò)程中猜想是一種重要的學(xué)習(xí)手段,只有對(duì)問(wèn)題有了一定的猜想,學(xué)生才愿意探索研究。在物理學(xué)史上,很多偉大的發(fā)明都是先通過(guò)猜想進(jìn)行的。因此,教師應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生大膽猜想,不論學(xué)生的猜想是否準(zhǔn)確合理,教師都要給予肯定的評(píng)價(jià),然后引導(dǎo)他們通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究的方法驗(yàn)證自己的猜想。具體可以采取借助簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)猜想和練習(xí)生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行合理猜想這兩種手段進(jìn)行猜想訓(xùn)練。
2.3設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)探究能力。
科學(xué)研究是否能夠順利實(shí)施是一個(gè)重要問(wèn)題,科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)方案是這一問(wèn)題的主要制約因素。科學(xué)研究能力的培養(yǎng)是一個(gè)長(zhǎng)期過(guò)程,再加上學(xué)生缺乏實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn),這個(gè)過(guò)程就需要教師進(jìn)行細(xì)心的鼓勵(lì)與指導(dǎo),充分利用多種手段與研究方法進(jìn)行試驗(yàn)活動(dòng)的研究。在經(jīng)過(guò)幾次的指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)以后,就逐步將主動(dòng)權(quán)交給學(xué)生,讓學(xué)生自主完成研究。在遇到一些研究?jī)?nèi)容高于生活經(jīng)驗(yàn)常識(shí)的問(wèn)題時(shí),教師就要適時(shí)進(jìn)行引導(dǎo),用一些相同性質(zhì)、結(jié)論的實(shí)驗(yàn)代替那些無(wú)法實(shí)現(xiàn)的探究?jī)?nèi)容,讓學(xué)生更容易理解,接受。
3.中學(xué)物理中常用的科學(xué)研究方法
3.1控制變量法。
初中物理學(xué)中常常采用控制相關(guān)變量的方法研究多因素的問(wèn)題,這樣就可以通過(guò)保持其他因素不變,只改變一個(gè)因素的方法研究相關(guān)問(wèn)題,最后進(jìn)行綜合整理,這就是科學(xué)研究中應(yīng)用最廣泛、最重要的思想方法——控制變量法。初中物理中常見(jiàn)的實(shí)例有,探究影響力的作用效果的因素,探究二力平衡的條件,探究物體的吸熱效果與物質(zhì)的種類、質(zhì)量、溫度變化關(guān)系,探究電磁鐵的磁性與哪些因素有關(guān),等等。
3.2轉(zhuǎn)換法。
轉(zhuǎn)化法就是將物理學(xué)中不常見(jiàn)、不易直接測(cè)量或者觀察的物理量通過(guò)生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象、物理量進(jìn)行替換。但是這種方法有一個(gè)前提就是必須保證所替換的物理量、現(xiàn)象之間具有相同的效果與性質(zhì)。在初中物理中常見(jiàn)的實(shí)例有,影子的形成可以證明光沿直線傳播、運(yùn)動(dòng)的物體能對(duì)外做功證明它具有能量、擴(kuò)散的現(xiàn)象可以證明分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。最具典型的代表實(shí)驗(yàn)就是,研究牛頓第一定律而做斜面小車的實(shí)驗(yàn)時(shí),對(duì)于運(yùn)動(dòng)物體在不受力作用下會(huì)不會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下去進(jìn)行研究,我們可以通過(guò)探究真空不能傳聲的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行解釋。我們無(wú)法制造真空的條件,但是我們可以通過(guò)觀察密閉容器中空氣越來(lái)越少時(shí)傳出來(lái)的聲音也越來(lái)越小來(lái)進(jìn)行推理,當(dāng)密閉容器中沒(méi)有空氣時(shí)也就沒(méi)有聲音在傳出來(lái)。這樣我們就可以推理到小車的實(shí)驗(yàn),當(dāng)阻力越來(lái)越小來(lái)觀察小車運(yùn)動(dòng)的距離和速度變化快慢,這樣就能設(shè)計(jì)出牛頓第一定律的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。
3.3等效替代法。
等效替代法就是將一些復(fù)雜的物理問(wèn)題與物理變化通過(guò)一些簡(jiǎn)單的物理問(wèn)題進(jìn)行轉(zhuǎn)化,在轉(zhuǎn)化過(guò)程中必須保證效果、特性與關(guān)系的相同。初中物理中常見(jiàn)的實(shí)例有,將總電阻的概念引入到研究串、并聯(lián)電路電阻實(shí)驗(yàn),用引入合力的方法研究同一直線上二力的關(guān)系,等等。
在初中物理學(xué)中應(yīng)用的科學(xué)研究方法還有很多很多,例如建立模型法、類比法、理想實(shí)驗(yàn)法、比值定義法、積累法、比較法、歸納法、圖像法,等等。
4.結(jié)語(yǔ)
在初中物理教學(xué)中應(yīng)用科學(xué)研究的方法是一個(gè)值得思考和探索的課題,同時(shí)需要學(xué)校及教師進(jìn)行不斷完善。在進(jìn)行科學(xué)研究的教學(xué)模式中,要以學(xué)生為主體,讓學(xué)生真正參與其中,成為探究學(xué)習(xí)的實(shí)踐者,增強(qiáng)探索精神與創(chuàng)新能力,這樣才能讓初中物理教學(xué)達(dá)到更好的效果,為學(xué)生終身的學(xué)習(xí)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
[1]范增,吳桂平.試論低成本實(shí)驗(yàn)在民族地區(qū)中學(xué)物理教學(xué)中的應(yīng)用.民族教育研究,2013(1).
[2]吳偉杰.中學(xué)物理教學(xué)中如何授之以“漁”.考試周刊,2012(58).
當(dāng)多個(gè)因素同時(shí)作用,共同影響某一物理量時(shí),就要分別獨(dú)立地研究其中某一因素的影響,這時(shí)就要暫時(shí)保持其它因素不變,以便排除其它因素的干擾,更好地研究這一因素與研究量之間的關(guān)系,最后再通過(guò)綜合分析得出規(guī)律??刂谱兞康难芯糠椒ㄔ谖锢硪?guī)律的探索中經(jīng)常使用。
在中考常見(jiàn)實(shí)例如:
研究影響力的作用效果的因素;研究滑動(dòng)摩擦力與哪些因素有關(guān);研究液體內(nèi)部的壓強(qiáng);研究動(dòng)能(或重力勢(shì)能)與哪些因素有關(guān)等;研究琴弦發(fā)聲的音調(diào)與弦粗細(xì)、松緊、長(zhǎng)短的關(guān)系等;研究影響液體蒸發(fā)快慢的因素;研究物體吸熱與物質(zhì)種類、質(zhì)量、溫度變化的關(guān)系等;研究影響電阻大小的因素;研究電流與電壓、電阻的關(guān)系;研究電功或電熱與哪些因素有關(guān);研究影響感應(yīng)電流方向的因素等。
2 建立模型法
建立模型法是一種高度抽象的理想客體和形態(tài)。物理模型可使抽象的假說(shuō)理論加以形象化,便于想象和思考研究問(wèn)題。物理學(xué)的發(fā)展過(guò)程,可以說(shuō)就是一個(gè)不斷建立物理模型和用新的物理模型代替舊的或不完善的物理模型的過(guò)程。
在中考常見(jiàn)實(shí)例如:
研究肉眼觀察不到的原子結(jié)構(gòu)時(shí)建立原子核式結(jié)構(gòu)模型;研究液體壓強(qiáng)時(shí)用液柱模型;研究光現(xiàn)象時(shí)用到光線模型;研究磁現(xiàn)象時(shí)用到磁感線模型;電路圖是實(shí)物電路的模型等。
3 等效替代法
等效替代法是在保證效果相同的前提下,將陌生、復(fù)雜的問(wèn)題變換成熟悉、簡(jiǎn)單的模型進(jìn)行分析和研究的思維方法。
在中考常見(jiàn)實(shí)例如:
把不易分析的復(fù)雜電路簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的等效電路;研究串、并聯(lián)電路電阻的關(guān)系時(shí)引入總電阻(等效電阻)的概念;研究同一直線上二力的關(guān)系時(shí)引入合力等。
4 轉(zhuǎn)換法
物理學(xué)中對(duì)于一些看不見(jiàn),摸不著的現(xiàn)象或不易直接測(cè)量的物理量,通常用一些非常直觀的現(xiàn)象去認(rèn)識(shí),或用易測(cè)量的物理量間接測(cè)量,這種研究問(wèn)題的方法叫轉(zhuǎn)換法。
常見(jiàn)的實(shí)例如:
物體發(fā)生形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變可證明此物受到力的作用;馬德堡半球?qū)嶒?yàn)可證明大氣壓的存在;指南針能指南北可證明地磁場(chǎng)的存在;擴(kuò)散現(xiàn)象可證明分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。研究電流時(shí)通過(guò)電流的熱效應(yīng)磁效應(yīng)去研究;研究磁場(chǎng)時(shí)用放在磁場(chǎng)中的磁體會(huì)受到力的作用去研究;研究影響動(dòng)能大小的因素時(shí),物體動(dòng)能的大小是無(wú)法直接測(cè)量和比較,通過(guò)比較物體滾到斜面底端對(duì)其他物體做的功的多少,間接比較動(dòng)能的大小;又如彈簧秤、壓強(qiáng)計(jì)、溫度計(jì)、電表等,都是轉(zhuǎn)換法的體現(xiàn)。
5 類比法
所謂類比就是“觸類旁通”,“舉一反三”。通過(guò)對(duì)兩個(gè)不同事物進(jìn)行比較,找出它們的相似或相同點(diǎn),然后以此為根據(jù),把其中某一物理事物的相關(guān)知識(shí)遷移到另一物理事物中去,從而對(duì)另一物理事物的規(guī)律做出合理推理或解釋。它也是提出科學(xué)假說(shuō),作出科學(xué)預(yù)言的重要途徑,物理學(xué)發(fā)展史上的許多科學(xué)假說(shuō)是運(yùn)用類比方法創(chuàng)立的。
在中考常見(jiàn)實(shí)例如:
電壓與水壓;電流與水流;內(nèi)能與機(jī)械能;原子結(jié)構(gòu)與太陽(yáng)系;水波和電磁波等。
6 理想實(shí)驗(yàn)
“理想實(shí)驗(yàn)”就是說(shuō)在真實(shí)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,抓住主要矛盾,忽略次要矛盾,對(duì)實(shí)際過(guò)程作出更深入一層的抽象分析。根據(jù)邏輯法則,經(jīng)過(guò)推論,判斷得出的理想,條件下的物理規(guī)律。
在中考常見(jiàn)實(shí)例如:
研究真空是否傳聲;牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律等。
7 歸納法
在大量經(jīng)驗(yàn)材料的基礎(chǔ)上,從具體事物中抽象出共同本質(zhì),從特殊實(shí)例概括的一般規(guī)律的推理方法。實(shí)例:由撥動(dòng)張緊的橡皮筋,聲帶振動(dòng)發(fā)聲,尺子振動(dòng)發(fā)聲,敲響音叉等實(shí)例中,總結(jié)物體發(fā)聲時(shí)的共同特征得到:聲是由物體的振動(dòng)產(chǎn)生的。
另外,還有如“分類方法、比較和圖表方法”等,限于篇幅在此暫不詳談,下面介紹一些試題供參考。
練習(xí)
1、(柳州2005)為了形象生動(dòng)地描述磁場(chǎng)的特點(diǎn),引入了磁感線這個(gè)概念,而磁感線本身并不存在。物理課本中還有何處用到了這種研究問(wèn)題的方法。試列舉一例:
2、(柳州2005)在研究電流與電壓的關(guān)系時(shí),實(shí)驗(yàn)中保持電阻不變進(jìn)行研究,課本中有何處用到了這種研究問(wèn)題的方法。試?yán)e一例:
3、(2005年青島市)下列研究問(wèn)題的方法中,用擬人類比方法的是:( )
A.研究蒸發(fā)和沸騰的異同點(diǎn)。
B.保持電壓不變,研究電流與電阻的關(guān)系。
C.理解分子運(yùn)動(dòng)時(shí),將自己比作一個(gè)分子。
D.將帶細(xì)玻璃管的橡皮塞堵在盛滿水的玻璃瓶口處,可用此裝置觀察玻璃瓶的微小形變。
4、(河南省2005)科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理的推理,建立了牛頓第一定律,你在探究下列規(guī)律時(shí)也運(yùn)用了這種研究方法的是( )
A.真空不能傳聲。
B.光的反射定律。
C.焦耳定律。
D.平面鏡成像特點(diǎn)。
5、(2005年四川)與觀察法、實(shí)驗(yàn)法一樣,在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)概括、抽象、推理得出規(guī)律也是物理學(xué)的重要研究方法。在物理學(xué)史上通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析,經(jīng)過(guò)推理得出,卻不能用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證的定律或原理是( )
A.牛頓第一定律。
B.歐姆定律。
C.焦耳定律。
D.阿基米德原理。
6、下面是物理學(xué)習(xí)中的幾個(gè)研究實(shí)例,應(yīng)用了轉(zhuǎn)換法的是( )
A.在研究物體受幾個(gè)力時(shí),引入合力概念。
B.在研究光時(shí),引入“光線”的概念。
C.在研究多個(gè)用電器組成的電路時(shí),引入總電阻的概念。
D.在研究分子運(yùn)動(dòng)時(shí),利用了擴(kuò)散現(xiàn)象。
7、初中物理學(xué)習(xí)中,你在研究______問(wèn)題時(shí)用到過(guò)理想實(shí)驗(yàn)的方法;在研究______問(wèn)題時(shí)用到過(guò)控制量的方法;在研究________問(wèn)題時(shí)用到圖表分析的方法。
練習(xí)參考答案:
1、研究光時(shí)引入了“光線”的概念。
2、研究導(dǎo)體的電阻與什么因素有關(guān)時(shí)。
一、控制變量法
控制變量法是初中物理實(shí)驗(yàn)中常用的探究問(wèn)題和分析解決問(wèn)題的科學(xué)方法之一。所謂控制變量法,是指為了研究物理量同影響它的多個(gè)因素中的一個(gè)因素的關(guān)系,可將除了這個(gè)因素以外的其它因素人為地控制起來(lái),使其保持不變,再比較、研究該物理量與該因素之間的關(guān)系,得出結(jié)論,然后再綜合起來(lái)得出規(guī)律的方法。
這種方法在整個(gè)初中物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用比較普遍,例如在蘇教版實(shí)驗(yàn)教科書(shū)《物理》(八年級(jí)上冊(cè))序言中“哪一支蠟燭先滅”、“裝滿水的杯子能放入多少大頭針”,第一章中“探究聲音的強(qiáng)弱與什么因素有關(guān)”,綜合實(shí)踐活動(dòng)“比較材料的隔聲性能”,家庭小實(shí)驗(yàn)“探究影響琴弦音調(diào)高低的因素”。初中物理從開(kāi)始就滲透了控制變量的思想,把控制變量的思想對(duì)學(xué)生給予簡(jiǎn)要的介紹,就會(huì)使學(xué)生逐步領(lǐng)悟到控制變量法的實(shí)質(zhì)要領(lǐng),為以后的探究實(shí)驗(yàn)作好方法上的準(zhǔn)備。
二、等效替代法
等效替代法是指在研究某一個(gè)物理現(xiàn)象和規(guī)律中,因?qū)嶒?yàn)本身的特殊限制或因?qū)嶒?yàn)器材的限制,不可以或很難直接揭示物理本質(zhì),而采取與之相似或有共同特征的等效現(xiàn)象來(lái)替代的方法。這種方法若運(yùn)用恰當(dāng),不僅能順利得出結(jié)論,而且容易被學(xué)生接受和理解。
例如,在探究平面鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中,用玻璃板替代平面鏡。因兩者在成像特征上有共同之處,容易使學(xué)生接受;而玻璃板又是透明的,能通過(guò)它觀察到玻璃板后面的蠟燭,便于研究像的特點(diǎn),揭示出規(guī)律。在教學(xué)中,在學(xué)生親歷實(shí)驗(yàn)過(guò)程的基礎(chǔ)上,教師注重引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行方法的總結(jié),在思維方式上受到啟發(fā),他們以后遇到有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí),就會(huì)自覺(jué)地加以運(yùn)用。
三、轉(zhuǎn)換法
有的物理量不便于直接測(cè)量,有的物理現(xiàn)象不便于直接觀察,通過(guò)轉(zhuǎn)換為容易測(cè)量到與之相等或與之相關(guān)聯(lián)的物理現(xiàn)象,從而獲得結(jié)論,就是轉(zhuǎn)換法。譬如,在研究電熱的功率與電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中,電流通過(guò)阻值不等的兩根電阻絲產(chǎn)生的熱量無(wú)法直接觀測(cè)和比較,而我們可通過(guò)轉(zhuǎn)換為讓煤油吸熱,觀察煤油溫度變化情況,從而推導(dǎo)出哪個(gè)電阻放熱多。教學(xué)時(shí)不妨設(shè)計(jì)一問(wèn):為什么研究電熱的功率與電阻大小的關(guān)系時(shí),還用到似乎與實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的煤油呢?以其引發(fā)學(xué)生的思考和討論。在小結(jié)出該實(shí)驗(yàn)中煤油的作用的基礎(chǔ)上,進(jìn)而再問(wèn):該實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癫挥妹河投挠闷渌绞絹?lái)觀察電阻通電后的發(fā)熱情況?這樣促使學(xué)生思維得以發(fā)散,轉(zhuǎn)換的思維方法得到訓(xùn)練,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力也隨著提高了。
在初中物理實(shí)驗(yàn)中,利用軟細(xì)繩測(cè)量地圖上鐵路線的長(zhǎng)度,用刻度尺和三角板配合測(cè)量硬幣的直徑、圓錐的高等,探究動(dòng)能跟哪些因素有關(guān)實(shí)驗(yàn)中動(dòng)能大小通過(guò)小球?qū)凶幼龉Φ亩嗌賮?lái)體驗(yàn),電磁鐵磁性的強(qiáng)弱通過(guò)吸引大頭針的數(shù)量來(lái)判斷、研究磁場(chǎng)等等,都運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法的思想。
四、類比法
類比法是一種推理方法。為了把要表達(dá)的物理問(wèn)題說(shuō)清楚說(shuō)明白,往往用具體的、有形的、人們所熟知的事物來(lái)類比要說(shuō)明的那些抽象的、無(wú)形的、陌生的事物;通過(guò)借助于一個(gè)比較熟悉的對(duì)象的某些特征,去理解和掌握另一個(gè)有相似性的對(duì)象的某些特征。如:在研究電壓的作用時(shí),借助于看得見(jiàn)而學(xué)生比較熟悉的“水壓形成水流”的實(shí)驗(yàn)作類比,來(lái)揭示電壓是形成電流的原因。又比如在研究通電螺線管的磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中,為準(zhǔn)確記憶通電螺線管的北極與電流方向的關(guān)系,以緊握的右拳頭類比為螺線管,四指為線圈并指向電流的方向,則大拇指所指的一端為北極,這樣形象直觀很容易被學(xué)生理解記憶牢固。當(dāng)然,這里還可以用其他方式來(lái)類比,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,找到更符合學(xué)生實(shí)際的類比方法。例如講解內(nèi)能、浮力等概念時(shí)運(yùn)用類比法。
五、圖像法
圖像是一個(gè)數(shù)學(xué)概念,用來(lái)表示一個(gè)量隨另一個(gè)量的變化關(guān)系,很直觀。由于物理學(xué)中經(jīng)常要研究一個(gè)物理量隨另一個(gè)物理量的變化情況,因此圖像在物理中有著廣泛的應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)中,運(yùn)用圖像來(lái)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),探究?jī)?nèi)在的物理規(guī)律,具有獨(dú)特之處。如:在探究固體熔化時(shí)溫度的變化規(guī)律和水的沸騰情況的實(shí)驗(yàn)中,就是運(yùn)用圖像法來(lái)處理數(shù)據(jù)的。它形象直觀地表示了物質(zhì)溫度的變化情況,學(xué)生在親歷實(shí)驗(yàn)、自主得出數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,通過(guò)描點(diǎn)、連線繪出圖像就能準(zhǔn)確地把握住晶體和非晶體的熔化特點(diǎn)、液體的沸騰特點(diǎn)了。
在其他的實(shí)驗(yàn)中,教師也可以有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生采用圖像來(lái)處理數(shù)據(jù)。例如在探究串聯(lián)電路中的電流規(guī)律實(shí)驗(yàn)中,把電路中的各點(diǎn)作為橫軸、電流為縱軸,作出的圖像為水平直線,很直觀表示出串聯(lián)電路中各點(diǎn)電流相等的規(guī)律,這樣學(xué)生非常容易理解和記憶。在探究電阻上的電流跟電壓的關(guān)系、同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積的關(guān)系、重力大小跟質(zhì)量的關(guān)系、勻速直線運(yùn)動(dòng)路程跟時(shí)間的關(guān)系、勻速直線運(yùn)動(dòng)速度特點(diǎn)、電流與電壓的關(guān)系、電流跟電阻的關(guān)系等實(shí)驗(yàn)中都運(yùn)用到了圖像法。這樣把數(shù)形結(jié)合、圖形與文字結(jié)合起來(lái)處理數(shù)據(jù)、描述物理規(guī)律,能很好地促進(jìn)學(xué)生處理數(shù)據(jù)能力和分析問(wèn)題能力的提高。在探究比較復(fù)雜的物理問(wèn)題中,也經(jīng)常運(yùn)用圖像法,比較直觀地反映物理規(guī)律。例如將一正方體用細(xì)線系住從空中慢慢放入水中,如水足夠深,正方體受到的浮力如何變化問(wèn)題,用圖像表示則很清晰。
六、理想化方法
理想化方法是指在物理教學(xué)中通過(guò)想象建立模型和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的一種科學(xué)方法,可分為理想化模型和理想化實(shí)驗(yàn)。
理想化模型就是指把復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化,把研究對(duì)象的一些次要因素舍去,抓住主要因素,對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行理想化處理,再現(xiàn)原形的本質(zhì)的東西,構(gòu)成理想化的物理模型。這是一種重要的物理研究方法。例如探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn),杠桿就是一種理想化的模型。杠桿在使用時(shí),由于受到力的作用,都會(huì)引起或多或少的形變,然而在研究中把此時(shí)的形變忽略不計(jì)了,這里我們就把杠桿經(jīng)過(guò)了理想化的處理,認(rèn)為它無(wú)形變,視為一個(gè)硬棒,從而使學(xué)生在研究時(shí)不被細(xì)枝末節(jié)的因素影響,順利地得出杠桿平衡原理。物理中的重心、光線、原子核式模型等等都是理想模型。
實(shí)驗(yàn)與探究題有三類:
1.常規(guī)考題
包括:實(shí)驗(yàn)儀器和測(cè)量工具的使用;學(xué)生做過(guò)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和測(cè)量性實(shí)驗(yàn);課堂上做過(guò)的演示實(shí)驗(yàn)或畫(huà)在課本上的實(shí)驗(yàn);
2.設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)題;
3.開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)題;
4.實(shí)驗(yàn)綜合題。
【考查內(nèi)容】
實(shí)驗(yàn)與探究題主要考查:
1.各種儀器的使用;
2.對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的感悟;
3.對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理;
4.學(xué)生用一定的物理方法來(lái)探究實(shí)驗(yàn);
5.學(xué)生自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。
【考查方式】
考查的方式主要是以基礎(chǔ)為載體,注重實(shí)驗(yàn)器材的正確使用,以及實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)果等的考查,同時(shí)還加強(qiáng)了對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、數(shù)據(jù)分析歸納、誤差分析、演繹推理等能力的考核,內(nèi)容上從單純的“記憶型”趨向綜合的“能力型”,充分體現(xiàn)了“課改”的精神。
【解法探討】
1.對(duì)常規(guī)考題:平時(shí)應(yīng)突出基本儀器的使用方法,如溫度計(jì)、天平、刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)、電流表、電能表、電壓表等;從實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理、誤差分析等方面掌握教材的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和測(cè)量性實(shí)驗(yàn),包括直接測(cè)量型實(shí)驗(yàn)和間接測(cè)量型實(shí)驗(yàn),以及演示實(shí)驗(yàn)或畫(huà)在課本上的實(shí)驗(yàn)插圖。
2.設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)題:設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)題一般用常見(jiàn)的物品作為實(shí)驗(yàn)儀器來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),應(yīng)多分析實(shí)例,聯(lián)系生產(chǎn)科技、生活實(shí)際設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),解此類題要有想象力,要靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),設(shè)計(jì)原理要科學(xué),設(shè)計(jì)方案要有可操作性,需要熟練運(yùn)用各種探究方法如“控制變量法”“等效替代法”“類比法”等。
3.開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)題:開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)題可能條件不確定、或是解題方法多樣化、答案不唯一,既可能是條件開(kāi)放、結(jié)論開(kāi)放或方法開(kāi)放,既考查學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?,同時(shí)還考查創(chuàng)新能力、發(fā)散思維能力。解答開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)試題,需要多思考、多做實(shí)驗(yàn),要學(xué)會(huì)從不同角度、用不同的方法去解決相同的問(wèn)題,盡量少選器材,做到方法新穎獨(dú)到,有創(chuàng)新。
4.實(shí)驗(yàn)綜合題:從知識(shí)方面看可以是同一板塊內(nèi)的綜合,也可能是不同板塊之間的綜合;從題型看可以是前三種題型的結(jié)合。解答此類題應(yīng)知道前三種題型的解法和靈活應(yīng)用科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法整合同一板塊內(nèi)及不同板塊之間的實(shí)驗(yàn)。
【經(jīng)典試題】
1.探究平面鏡成像的特點(diǎn)
例題1 (2013?齊齊哈爾、黑河、大興安嶺)如圖是某學(xué)習(xí)小組探究平面鏡成像特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)裝置。A是點(diǎn)燃的蠟燭,B是與A完全相同但未點(diǎn)燃的蠟燭。
(1)此實(shí)驗(yàn)采用透明玻璃板代替平面鏡,雖然成像不如平面鏡清晰,但卻能在觀察到A蠟燭像的同時(shí),也能觀察到B蠟燭,巧妙地解決了_____不易確定的問(wèn)題;
(2)選取兩支完全相同的蠟燭是為了比較像和物的____關(guān)系;
(3)實(shí)驗(yàn)中小心地移動(dòng)B蠟燭,直到與A蠟燭的像完全重合為止,觀察記錄之后,將B蠟燭撤掉,拿一張白紙放在剛才B蠟燭的位置,卻沒(méi)有承接到A蠟燭的像,這說(shuō)明平面鏡成的是____像;
(4)小組同學(xué)進(jìn)行了正確的實(shí)驗(yàn)操作后,得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表:
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中,像和蠟燭到玻璃板的距離不是都相等的原因可能是:____(寫(xiě)出一條即可)。
【考點(diǎn)分析】平面鏡成像的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、特點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析。
【解題策略】解題的關(guān)鍵是掌握實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法:等效替代法以及器材的選擇、刻度尺的作用、實(shí)像和虛像的區(qū)別。清楚為什么選擇薄透明玻璃板、為什么選擇兩個(gè)完全相同的蠟燭、為什么是虛像;根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能分析像和蠟燭到玻璃板的距離不是都相等的原因。實(shí)驗(yàn)中利用薄玻璃板代替平面鏡,用另一個(gè)完全相同的蠟燭來(lái)替代像的大小,這都是等效替代法的思想方法。等效替代法是初中物理實(shí)驗(yàn)和解題中一種常用的、有效的科學(xué)方法,也是我們應(yīng)該掌握的一種基本的物理研究方法。認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)、弄清實(shí)驗(yàn)原理、懂得操作目的,是學(xué)習(xí)和理解實(shí)驗(yàn)的途徑,也有利于動(dòng)手能力的培養(yǎng)。
【解析】屬常規(guī)考題,也屬開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)題。
(1)探究平面鏡成像實(shí)驗(yàn)中,要用透明的玻璃板代替平面鏡,雖然成像不太清晰,但是在物體一側(cè)能看到物體的像,同時(shí)還能看到代替物體的另一個(gè)物體,便于確定像的位置,便于比較物像大小關(guān)系;
(2)選取兩支完全相同的蠟燭,當(dāng)玻璃板后面的蠟燭和玻璃板前面的蠟燭的像完全重合時(shí),便于比較物像大小關(guān)系;
(3)實(shí)像和虛像的區(qū)別:實(shí)像能用光屏承接,虛像不能用光屏承接。拿一張白紙放在剛才B蠟燭的位置,卻沒(méi)有承接到A蠟燭的像,這說(shuō)明平面鏡成的是虛像;
(4)有的像物到平面鏡的距離不相等,可能是測(cè)量有誤差,也可能是忽略玻璃板的厚度等造成的,答案不唯一,是開(kāi)放性問(wèn)題。
【答案】(1)像的位置;(2)大??;(3)虛;(4)測(cè)量距離時(shí)有誤差。
2.探究凸透鏡成像的規(guī)律
例題2 (2013?黑龍江龍東地區(qū))在某次探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中,所使用的凸透鏡焦距是15cm。
(1)實(shí)驗(yàn)前要調(diào)整燭焰的焰心、透鏡的光心、光屏的中心在同一高度,目的是______;
(2)如圖所示,當(dāng)把凸透鏡固定在50cm刻度線位置,蠟燭固定在15cm刻度線位置時(shí),光屏應(yīng)在
(選填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)區(qū)域內(nèi)左右移動(dòng),才能在光屏上得到清晰的(選填“放大”或“縮小”)倒立的實(shí)像,(選填“照相機(jī)”或“投影儀”)是根據(jù)這一原理制成的;
(3)如果保持光屏的位置不變,把蠟燭向左移動(dòng)一小段距離時(shí),要想在光屏上得到清晰的像,應(yīng)該在凸透鏡和蠟燭之間放置一個(gè)焦距適當(dāng)?shù)腳_____(選填“凸透鏡”或“凹透鏡”)才能實(shí)現(xiàn)______(選填“近視”或“遠(yuǎn)視”)眼就是利用這種透鏡矯正的;
【考點(diǎn)分析】探究凸透鏡成像規(guī)律及其應(yīng)用;實(shí)驗(yàn)器材的調(diào)整;近視眼的矯正。
【解題策略】
(1)理解凸透鏡成像的規(guī)律及應(yīng)用,知道器材調(diào)整的方法及目的:
(2)對(duì)凸透鏡成像的規(guī)律不能簡(jiǎn)單地記憶和機(jī)械的練習(xí)與模仿,應(yīng)在理解的基礎(chǔ)上靈活運(yùn)用凸透鏡成像的規(guī)律,才能做到熟能生巧;
(3)知道焦距的概念及近視眼的矯正;
(4)解題的關(guān)鍵是掌握成像特點(diǎn)與物距、像距之間的關(guān)系。
【解析】屬實(shí)驗(yàn)綜合題。
(1)實(shí)驗(yàn)前要調(diào)整燭焰的焰心、透鏡的光心、光屏的中心在同一高度,目的是使像能成在光屏的中央;
(2)凸透鏡焦距是15cm,當(dāng)把凸透鏡固定在50cm刻度線位置,蠟燭固定在15cm刻度線位置時(shí),物距為50cm-15cm=35cm,大于2倍焦距,所以此時(shí)成倒立縮小的實(shí)像,像在l倍和2倍焦距之間,照相機(jī)是根據(jù)這個(gè)原理制成的;
(3)把蠟燭向左移動(dòng)一小段距離時(shí),物距變大,像距變小,像靠近凸透鏡,為使像能成在光屏上,應(yīng)在蠟燭和凸透鏡之間放一塊適當(dāng)?shù)陌纪哥R對(duì)光線進(jìn)行發(fā)散,像才能成在光屏上,近視眼就是用凹透鏡進(jìn)行矯正的。
【答案】(1)使像能成在光屏的中央;(2)Ⅱ,縮小,照相機(jī);(3)凹透鏡,近視。
3.探究晶體熔化凝固的規(guī)律
例題3 (2011?湖北黃岡)小陽(yáng)學(xué)習(xí)了熱學(xué)知識(shí)后,知道晶體凝固過(guò)程會(huì)放熱,但溫度保持不變。由此引發(fā)了他的思考,晶體凝固過(guò)程放熱的多少與哪些因素有關(guān)。
(1)他猜想:晶體凝固過(guò)程放熱的多少可能與晶體的質(zhì)量有關(guān)。
你的猜想:_________;
(2)小陽(yáng)根據(jù)自己的猜想,進(jìn)行了如下探究:
取不同質(zhì)量的海波讓它們剛好完全熔化,迅速放入質(zhì)量相等、初溫相同的兩燒杯冷水中。如上圖所示,待海波剛凝固完畢后,迅速用溫度計(jì)測(cè)出各自燒杯中水的溫度,通過(guò)比較_________來(lái)確定質(zhì)量不同海波凝固過(guò)程放熱的多少;
(3)在探究過(guò)程中,小陽(yáng)發(fā)現(xiàn)海波凝固完畢后,溫度計(jì)示數(shù)變化不太顯著,請(qǐng)指出造成此現(xiàn)象的一種可能原因:____________________________________。
【考點(diǎn)分析】探究晶體熔化凝固規(guī)律及現(xiàn)象分析。
【解題策略】
(1)知道晶體的熔化凝固規(guī)律和現(xiàn)象;
(2)掌握物理學(xué)的研究方法:“控制變量法”;注意科學(xué)探究中的“猜想”這一環(huán)節(jié):由于本題根據(jù)題目要求提出的猜想也就是要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究方案的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,因此,設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案必須是為驗(yàn)證你所提出猜想的正確的;
(3)注意猜想與所得的結(jié)果間是否有差異,注意發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題,吸取教訓(xùn)改進(jìn)探究方案;
(4)此類實(shí)驗(yàn)題突出實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)能力的同時(shí),對(duì)思維的開(kāi)放性也有所要求。
【解析】屬開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)題。(1)由于不同的晶體凝固點(diǎn)不同,可聯(lián)想到不同的晶體凝固時(shí)放熱的多少也可能不同,即晶體凝固過(guò)程放熱的多少可能與晶體的種類有關(guān);(2)質(zhì)量不同的海波凝固時(shí)放熱的多少不能直接進(jìn)行測(cè)量,可以通過(guò)間接測(cè)量冷水升高的溫度,反映海波凝固放熱,冷水溫度升高的越多,則海波放熱就越多;(3)溫度計(jì)示數(shù)變化不顯著,說(shuō)明冷水升高的溫度較小,原因可能是水的質(zhì)量太大,也可能是實(shí)驗(yàn)用的海波質(zhì)量小,放出的熱量少造成的。解題的關(guān)鍵是有效利用原有實(shí)驗(yàn),進(jìn)行適當(dāng)拓展和變換是解決此類開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)探究題的有效方法。
【答案】(1)晶體凝固過(guò)程放熱的多少可能與晶體的種類有關(guān);(2)溫度計(jì)升高的示數(shù);(3)燒杯中水的質(zhì)量太大(其他合理均可)。
4.探究實(shí)驗(yàn):比較不同物質(zhì)的吸熱能力
例題4 (2011?廣西柳州)為了比較水和食用油的吸熱能力,小明用兩個(gè)相同的裝置做了如圖所示的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表。
(1)從表中數(shù)據(jù)可知,水和食用油的質(zhì)量______(選填“相同”或“不相同”),加熱結(jié)束時(shí),食用油的溫度比水溫度______(選填“高”或“低”);
(2)在此實(shí)驗(yàn)中,如果要使水和食用油的最后溫度,相同,就要給水加熱更長(zhǎng)的時(shí)間,此時(shí),水吸收的熱量――(選填“大于”“小于”或“等于”)食用油吸收的熱量;
(3)實(shí)驗(yàn)表明,________(選填“水”或“食用油”)吸熱的能力更強(qiáng)。
【考點(diǎn)分析】探究:比較不同物質(zhì)的吸熱能力。
【解題策略】解題的關(guān)鍵是比較物質(zhì)的比熱容要利用控制變量法及轉(zhuǎn)換法:要比較不同物質(zhì)的吸熱能力,即比較不同物質(zhì)的比熱容,就要控制其他的因素都相同,通過(guò)比較吸熱多少或升高的溫度來(lái)比較比熱容大小,轉(zhuǎn)換法就是將一些不容易觀察到的現(xiàn)象通過(guò)其他直觀現(xiàn)象再現(xiàn)出來(lái)。
【解析】屬常規(guī)考題。從表格中數(shù)據(jù)可知:水和食用油的質(zhì)量都是60g,初溫都是20℃,加熱結(jié)束時(shí),食用油的溫度為68℃,水的溫度為45℃,食用油的溫度比水的溫度高;若要使水和食用油的最后溫度相同,要給水加熱更長(zhǎng)的時(shí)間,說(shuō)明水吸收的熱量大于食用油吸收的熱量;以上實(shí)驗(yàn)表明相同質(zhì)量的水和食用油加熱相同的時(shí)間,水溫升高較慢,說(shuō)明水的吸熱能力更強(qiáng)。
【答案】(1)相同,高;(2)大于;(3)水。
5.測(cè)量物質(zhì)的密度
【例題5】(2011?廣東湛江)張華和同學(xué)到東海島鋼鐵基地參加社會(huì)實(shí)踐活動(dòng),張華拾到一個(gè)小金屬零件,他很想知道這個(gè)零件是什么材料做成的,就把它帶回學(xué)校利用天平和量筒來(lái)測(cè)定這個(gè)零件的密度。具體操作如下:
(1)把天平放在_____________上,并將游碼移至標(biāo)尺左端零刻線處;調(diào)節(jié)天平橫梁平衡時(shí),發(fā)現(xiàn)指針在分度盤標(biāo)尺上的位置如圖甲所示,此時(shí)應(yīng)將平衡螺母向________(填“左”或“右”)調(diào)節(jié);
(2)用調(diào)節(jié)好的天平測(cè)零件的質(zhì)量,天平平衡時(shí),砝碼的質(zhì)量及游碼在標(biāo)尺上的位置如圖乙所示,則零件的質(zhì)量為_(kāi)____g,用量筒測(cè)得零件的體積如圖丙所示,則零件的體積為_(kāi)_____cm3,由此可算得小金屬零件的密度為_(kāi)_____g/cm3;
(3)若該零件磨損后,它的密度將________(填“變大”“變小”或“不變”)。
【考點(diǎn)分析】物質(zhì)密度的測(cè)量。
【解題策略】本題考查的的是密度測(cè)量的實(shí)驗(yàn),知識(shí)點(diǎn)是天平的使用、質(zhì)量、體積、用量筒測(cè)固體體積、密度的測(cè)量、密度的意義。解題的關(guān)鍵是天平和量簡(jiǎn)測(cè)量物體密度的實(shí)驗(yàn)過(guò)程、讀書(shū)及相關(guān)的密度計(jì)算。
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