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研究某一问题有时要用到几种方法.如在研究电阻的大小与哪些因素有关时,用到了观察法、转换法、归纳法和控制变量法等.可见,物理研究方法是无法细致分类的,只能根据题意重点强调哪一种研究方法.下面就教材中出现的一些重要的研究方法进行浅析.
一、归纳法
归纳法是通过样本信息来推断总体信息的方法.要作出正确的归纳,就要从总体中选出样本,这个样本必须足够大而且具有代表性.
例如,在讲“声现象”时,讲话时声带在振动;将发声的音叉触及面颊——音叉在振动;风吹树叶哗哗响,树叶在振动.由此归纳出:声音是由物体的振动产生的.
在实验中,为了验证一个物理规律或定理,需要反复通过实验来验证它的正确性,然后归纳、分析整理得出正确的结论.
例如,在验证“导体的电阻与什么因素有关”时,经过多次的实验得出了导体的电阻与长度、材料、横截面积、温度有关,也是将实验的结论整理归纳总结得出的.
二、控制变量法
物理学中对于多个变量的问题,常常采用控制变量法,把多因素的问题变成多个单因素的问题.每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决.它是科学探究中的重要思想方法.初次接触控制变量法是“声现象”的综合实践活动——比较材料的隔声性能.课本中明确交待设计时要注意:因为要进行比较,所以要控制某些条件保持不变.
控制变量法是中学物理中最常用的方法.教材在研究蒸发的快慢、滑动摩擦力的大小、导体的电阻、电流做功的多少、电流的热效应、电磁铁的磁性强弱等均应用了这种方法.
三、等效替代法
等效替代法是在保证某种效果(特性和关系)相同的前提下,将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法.
例如,在讲“光现象”时,探究平面镜成像规律的实验,用玻璃板替代平面镜,因两者在成像特征上有共同之处,学生易于接受,而玻璃板又是透明的,能通过它观察到玻璃板后面的棋子,便于研究像的特点,揭示出规律.实验中还利用两个完全相同的棋子,验证像与物的大小相同,因为我们无法真正测出像与物的大小关系,所以利用一个完全相同的另一个棋子来等效替代像的大小.再如,在电路中,若干个电阻,可以等效为一个合适的电阻,如串联电路的总电阻、并联电路的总电阻都利用了等效的思想.
四、图表法
图表法常用于实验教学,通过大量的实验进行观察,取得数据,然后加工整理上升为规律.
五、图象法
图象是描述物理过程、揭示物理规律、解决物理问题的重要方法之一,它具有形象、直观、动态变化过程清晰等特点,能把物理问题简化,使探究过程优化,有效、简洁.
六、比较法
通过观察,分析,找出研究对象的相同点和不同点,它是认识事物的一种基本方法.
在物理教材中,比较法可以用在比较晶体和非晶体的异同、电压表和电流表的使用、发电机和电动机的区别等.
七、转换法
转换法是将不易观察到的现象通过其他直观现象再现出来,从而认识事物或规律的方法.
例如,在讲“电流”时,电流看不见、摸不着,怎么知道它的存在呢?我们可以在电路中接入一个电动机,利用电动机转动知道电流的存在.
又如,在讲“电与热”时,电流通过导体产生的热量多少不易直接观察出来,我们可以在烧瓶中插入温度计,通过温度计的示数来比较产生热量的多少.
八、类比法
所谓类比是这样的一种推理,它把不同的两个(两类)对象进行比较,根据两个(两类)对象在一系列属性上的相似,而且已知其中一个对象还具有其他的属性,由此推出另一个对象也具有相似的其他属性的结论.例如,与水流类比,说明电流的概念;水路和电路的类比引入电压的概念等.
总之,初中物理教材中有很多研究方法,除此之外,教材中涉及的物理研究方法还有很多,比如光线、磁感线和杠杆等用到了理想化物理模型法,真空不能传声、牛顿第一定律用到了推理法,电流、电压等物理量的测量实验中用到了观察法,由电生磁想到磁生电用到了逆向思维法,测量鞋底的面积使用了割补法等.教学中教师选择适宜的研究方法,不断进行研究方法的渗透,坚持综合运用,定能取得良好的教学效果.
一、归纳法
归纳法是通过样本信息来推断总体信息的方法.要作出正确的归纳,就要从总体中选出样本,这个样本必须足够大而且具有代表性.
例如,在讲“声现象”时,讲话时声带在振动;将发声的音叉触及面颊——音叉在振动;风吹树叶哗哗响,树叶在振动.由此归纳出:声音是由物体的振动产生的.
在实验中,为了验证一个物理规律或定理,需要反复通过实验来验证它的正确性,然后归纳、分析整理得出正确的结论.
例如,在验证“导体的电阻与什么因素有关”时,经过多次的实验得出了导体的电阻与长度、材料、横截面积、温度有关,也是将实验的结论整理归纳总结得出的.
二、控制变量法
物理学中对于多个变量的问题,常常采用控制变量法,把多因素的问题变成多个单因素的问题.每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决.它是科学探究中的重要思想方法.初次接触控制变量法是“声现象”的综合实践活动——比较材料的隔声性能.课本中明确交待设计时要注意:因为要进行比较,所以要控制某些条件保持不变.
控制变量法是中学物理中最常用的方法.教材在研究蒸发的快慢、滑动摩擦力的大小、导体的电阻、电流做功的多少、电流的热效应、电磁铁的磁性强弱等均应用了这种方法.
三、等效替代法
等效替代法是在保证某种效果(特性和关系)相同的前提下,将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法.
例如,在讲“光现象”时,探究平面镜成像规律的实验,用玻璃板替代平面镜,因两者在成像特征上有共同之处,学生易于接受,而玻璃板又是透明的,能通过它观察到玻璃板后面的棋子,便于研究像的特点,揭示出规律.实验中还利用两个完全相同的棋子,验证像与物的大小相同,因为我们无法真正测出像与物的大小关系,所以利用一个完全相同的另一个棋子来等效替代像的大小.再如,在电路中,若干个电阻,可以等效为一个合适的电阻,如串联电路的总电阻、并联电路的总电阻都利用了等效的思想.
四、图表法
图表法常用于实验教学,通过大量的实验进行观察,取得数据,然后加工整理上升为规律.
五、图象法
图象是描述物理过程、揭示物理规律、解决物理问题的重要方法之一,它具有形象、直观、动态变化过程清晰等特点,能把物理问题简化,使探究过程优化,有效、简洁.
六、比较法
通过观察,分析,找出研究对象的相同点和不同点,它是认识事物的一种基本方法.
在物理教材中,比较法可以用在比较晶体和非晶体的异同、电压表和电流表的使用、发电机和电动机的区别等.
七、转换法
转换法是将不易观察到的现象通过其他直观现象再现出来,从而认识事物或规律的方法.
例如,在讲“电流”时,电流看不见、摸不着,怎么知道它的存在呢?我们可以在电路中接入一个电动机,利用电动机转动知道电流的存在.
又如,在讲“电与热”时,电流通过导体产生的热量多少不易直接观察出来,我们可以在烧瓶中插入温度计,通过温度计的示数来比较产生热量的多少.
八、类比法
所谓类比是这样的一种推理,它把不同的两个(两类)对象进行比较,根据两个(两类)对象在一系列属性上的相似,而且已知其中一个对象还具有其他的属性,由此推出另一个对象也具有相似的其他属性的结论.例如,与水流类比,说明电流的概念;水路和电路的类比引入电压的概念等.
总之,初中物理教材中有很多研究方法,除此之外,教材中涉及的物理研究方法还有很多,比如光线、磁感线和杠杆等用到了理想化物理模型法,真空不能传声、牛顿第一定律用到了推理法,电流、电压等物理量的测量实验中用到了观察法,由电生磁想到磁生电用到了逆向思维法,测量鞋底的面积使用了割补法等.教学中教师选择适宜的研究方法,不断进行研究方法的渗透,坚持综合运用,定能取得良好的教学效果.