物理探究方法 - 范文中心

物理探究方法

09/25

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。

叠加放大法:物理学中常常把微小的、不易测量的同一物理量叠加放大,如用镜面反射激光方法,来将音叉微小振动的幅度放大等。

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。如在物理教学过程中常常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。 称象是等量代换

一、理想实验法。有些实验不可能完成,但可以在实验的基础上加以推理,顺着实验想下去,从理论的角度,站在理想的阶梯上发挥想象,从而概括出结论。如真空罩实验,越往外抽气,听到闹铃的声音越小;越抽越小,顺着实验想下去,到最后达到理想状态,空气被抽光了声音也没有了,于是得到真空不能传声的结论。当然,最好把闹铃悬挂在真空罩内,以免声音通过玻璃罩底向外转播。又如伽例略斜面实验中,摩擦力越小,小车向前运动的距离越小,牛顿顺着实验想下去,经过他的概括和推理而得出轰动世界的牛顿第一定律,奠定了力学的基础。发挥想象如果伽例略掌握了理想实验法的话,说不定将有伽例略定律的问世。

四、类比法。由两个对象的某些相同或相似的性质,推断它们在其他性质上也有可能相同或相似。类比得到的结论不一定正确,要确认其结论的正确性还须经过实验论证。如电压是学生不易理解的一个物理量,而水流与水压学生却很熟悉,通过类比,引入电流与电压的关系,从而引入电压,这种处理形象、生动、学生易理解。日后做电学实验时再进一步论证。

七、模型法。对于一些看不见又摸不着的东西,但又是真实存在的,为了研究方便,我们利用特定的模型去描述它的性质,进而去了解它。如探究磁场时,我们就假想用磁感线去描述磁场的方向和强弱,使本看不见的东西得到比较形象理解。又如讲到光时,它虽然看得见,但要研究它却无法下手,引入光线来描述

光的传播径迹和方向后学生大多能理解。这为我们进一步研究光的知识打下坚实的基础,开辟了光学之门。

九、等效法。将一个物理量、一种物理装置、一个物理状态或过程,用另一个相应物理量、物理装置、物理状态或过程来代替,得到同样的结果,但可以使问题简单化、形象化。如合力就是将一个物体所受到的所有的力合在一起的结果,研究合力就等同与研究这个物体所受的所有的力。又如串、并联的总电阻的效果就等同与电路中所有电阻的总和,用总电阻说明问题简单明了、易于接受。

实验方面,如在探究响度和什么因素有关时,在鼓面上放一些小纸片,当鼓被敲响时,小纸片也随之振动,通过小纸片的振动情况来间接推断鼓面的振动情况。又如导线中是否有电流,直接判断有危险,我们在导线的旁边放一个小磁针,通过它是否偏转来推断导线中是否有电流,既安全有方便操作。再如怎样判断电磁铁磁性的强弱呢,无法用肉眼判断,我们转换一下,看它吸引大头针数量的多少来判断,吸引的越多说明磁性越强。以上种种现象在探究方法方面有本质的相似之处,将它们融会贯通,受益非浅。

最后用电压表、电流表、导线来查找电路故障,伏安法测小灯泡的电阻、电功率也有转换法的思想在里面。

声学方面:如用钢尺探究音调、响度和什么因素有关,实验操作是将一把钢尺紧压在桌面上,改变钢尺露出桌边的长度,用相同的力拨动,仔细听发声的情况。这主要控制用力的大小,来探究音调的情况。那响度呢?将一把钢尺紧压在桌面上,控制钢尺露出桌边的长度不变,用大小不同的力拨动,仔细听发声的情况。又如探究弦的长短、粗细、松紧和音调的关系,控制弦的长短、粗细不变、改变弦的松紧,来探究音调和弦的松紧的关系。其它以此类推都可以探究好。可见控制变量法在声学方面的作用是很大的。

热学方面:探究蒸发的快慢与什么因素有关。控制液体的表面温度、液体上方空气流动的速度相同,改变液体表面积的大小,观察蒸发快慢的情况。再控制液体的表面积、液体上方空气流动的速度相同,改变液体表面温度的大小,观察蒸发快慢的情况。最后控制液体的表面温度、表面积相同,改变液体上方空气流动速度的大小,观察蒸发快慢的情况。进而得到结论使学生信服。

电学方面:如探究导体电阻的大小与导体的长度、横截面积、材料、温度的关系,控制导体的横截面积、材料、温度相同,改变导体的长度,来探究电阻的大小与导体长度的关系,其它以此类推。又如探究电流、电压、电阻之间的关系,先控制电阻不变,探究电流与电压的关系,再控制电压不变,探究电流与电阻的关系,最后得出欧姆定律,奠定了电学的基础。再如探究电磁铁磁性的强弱与什么因素有关,先控制电磁铁的匝数相同,改变它的电流,观察它的强弱情况。再控制电磁铁的电流相同,改变它的匝数,观察它的强弱情况。最后,探究电流通过导体产生的热量与电流、电阻、通电时间的关系时也要用到控制变量的思想。进而将这一知识学好。

力学方面:如探究力的作用效果与力的大小、力的方向、力的作用点的关系,控制力的大小、力的方向相同,改变力的作用点,看力的作用效果如何,依此类推就能得到具体的关系。又如探究滑动摩擦力的大小与压力的大小、接触面的粗糙程度的关系。再如探究压力的作用效果与压力的大小、受力面积的关系;动能与运动速度、质量的关系;重力势能与被举的高度、质量的关系;物质的吸热能力与比热容、质量、升高温度的关系等都用到控制变量的思想,可见它的重要性。


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