初中物理研究方法
❶ 初中物理探究方法
研究物理的科學方法有許多,經常用到的有觀察法、實驗法、比較法、類比法、等效法、轉換法、控制變數法、模型法、科學推理法等。研究某些物理知識或物理規律,往往要同時用到幾種研究方法。如在研究電阻的大小與哪些因素有關時,我們同時用到了觀察法(觀察電流表的示數)、轉換法(把電阻的大小轉換成電流的大小、通過研究電流的大小來得到電阻的大小)、歸納法(將分別得出的電阻與材料、長度、橫截面積、溫度有關的信息歸納在一起)、和控制變數法(在研究電阻與長度有關時控制了材料、橫截面積)等方法。可見,物理的科學方法題無法細致的分類。只能根據題意看題中強調的是哪一過程,來分析解答。下面我們將一些重要的實驗方法進行一下分析。
一、控制變數法
物理學研究中常用的一種研究方法——控制變數法。所謂控制變數法,就是在研究和解決問題的過程中,對影響事物變化規律的因素或條件加以人為控制,使其中的一些條件按照特定的要求發生變化或不發生變化,最終解決所研究的問題。
可以說任何物理實驗,都要按照實驗目的、原理和方法控制某些條件來研究。
如:導體中的電流與導體兩端的電壓以及導體的電阻都有關系,中學物理實驗難以同時研究電流與導體兩端的電壓和導體的電阻的關系,而是在分別控制導體的電阻與導體兩端的電壓不變的情況下,研究導體中的電流跟這段導體兩端的電壓和導體的電阻的關系,分別得出實驗結論。通過學生實驗,讓學生在動腦與動手,理論與實踐的結合上找到這「兩個關系」,最終得出歐姆定律I=U/R。
為了研究導體的電阻大小與哪些因素有關, 控制導體的長度和材料不變,研究導體電阻與橫截面積的關系。
為了研究滑動摩擦力的大小跟哪些因素有關,保證壓力相同時,研究滑動摩擦力與接觸面粗糙程度的關系。
利用控制變數法研究物理問題,注重了知識的形成過程,有利於扭轉重結論、輕過程的傾向,有助於培養學生的科學素養,使學生學會學習。
中學物理課本中,蒸發的快慢與哪些因素的有關;滑動摩擦力的大小與哪些因素有關;液體壓強與哪些因素有關;研究浮力大小與哪些因素有關;壓力的作用效果與哪些因素有關;滑輪組的機械效率與哪些因素有關;動能、重力勢能大小與哪些因素有關;導體的電阻與哪些因素有關;研究電阻一定、電流與電壓的關系;研究電壓一定、電流和電阻的關系;研究電流做功的多少跟哪些因素有關系;電流的熱效應與哪些因素有關;研究電磁鐵的磁性強弱跟哪些因素有關系;研究影響力的作用效果的因素;研究琴弦發聲的音調與弦粗細、松緊、長短的關系;研究物體吸熱與物質種類、質量、溫度的關系;研究通電導體在磁場中的受力與哪些因素有關;研究影響感應電流的方向因素等均應用了這種科學方法。
二、轉換法
一些比較抽象的看不見、摸不著的物質的微觀現象,要研究它們的運動等規律,使之轉化為學生熟知的看得見、摸得著的宏觀現象來認識它們。這種方法在科學上叫做「轉換法」。 如:分子的運動,電流的存在等,
如:空氣看不見、摸不到,我們可以根據空氣流動(風)所產生的作用來認識它;分子看不見、摸不到,不好研究,可以通過研究墨水的擴散現象去認識它;電流看不見、摸不到,判斷電路中是否有電流時,我們可以根據電流產生的效應來認識它;磁場看不見、摸不到,我們可以根據它產生的作用來認識它。
再如,有一些物理量不容易測得,我們可以根據定義式轉換成直接測得的物理量。在由其定義式計算出其值,如電功率(我們無法直接測出電功率只能通過P=UI利用電流表、電壓表測出U、I計算得出P)、電阻、密度等。
中學物理課本中,
測不規則小石塊的體積我們轉換成測排開水的體積(這里也有等效思維)
我們測曲線的長短時轉換成細棉線的長度
在測量滑動摩擦力時轉換成測拉力的大小
大氣壓強的測量(無法直接測出大氣壓的值,轉換成求被大氣壓壓起的水銀柱的壓強)測硬幣的直徑時轉換成測刻度尺的長度
測液體壓強(我們將液體的壓強轉換成我們能看到的液柱高度差的變化)
通過電流的效應來判斷電流的存在(我們無法直接看到電流),
通過磁場的效應來證明磁場的存在(我們無法直接看到磁場),
研究物體內能與溫度的關系(我們無法直接感知內能的變化,只能轉換成測出溫度的改變來說明內能的變化);
在研究電熱與電流、電阻的因素時,我們將電熱的多少轉換成液柱上升的高度。
在我們研究電功與什麼因素有關的時候,我們將電功的多少轉換成砝碼上升的高度。
密度、功率、電功率、電阻、壓強(大氣壓強)等物理量都是利用轉換法測得的。
物體發生形變或運動狀態改變可證明此物受到力的作用;蘋果落地可證明重力存在;馬得堡半球實驗可證明大氣壓的存在;霧的出現可證明空氣中含有水蒸氣;影的形成可以證明光沿直線傳播;月食現象可證明月亮不是光源;奧斯特實驗可證明電流周圍有磁場;指南針指南北可證明地磁場的存在;手機能打電話可證明電磁波的存在;擴散現象可證明分子做無規則運動;鉛塊實驗可證明分子間引力的存在;運動的物體能對外做功可證明它具有能。
在我們回答動能與什麼因素有關時,我們回答說小球在平面上滑動的越遠則動能越大,就是將動能的大小轉換成了小球運動的遠近。以上列舉的這些問題均應用了這種科學方法。
例:1、分子運動看不見、摸不著,不好研究,但科學家可以通過研究墨水的擴散現象去認識它,這種方法在科學上叫做「轉換法』。下面是小明同學在學習中遇到的四個研究實例,其中採取的方法與剛才研究分子運動的方法相同的是( )
A.利用磁感應線去研究磁場問題
B.電流看不見、摸不著,判斷電路中是否有電流時,我們可通過電路中的燈泡是否發光去確定
C.研究電流與電壓、電阻關系時,先使電阻不變去研究電流與電壓的關系:然後再讓電壓不變去研究電流與電阻的關系
D.研究電流時,將它比做水流
三、放大法
在有些實驗中,實驗的現象我們是能看到的,但是不容易觀察。我們就將產生的效果進行放大再進行研究。 比如音叉的振動很不容易觀察,所以我們利用小泡沫球將其現象放大。觀察壓力對玻璃瓶的作用效果時我們將玻璃瓶密閉,裝水,插上一個小玻璃管,將玻璃瓶的形變引起的液面變化放大成小玻璃管液面的變化。嚴格說放大法也屬於轉換法.
四、積累法
在測量微小量的時候,我們常常將微小的量積累成一個比較大的量、比如在測量一張紙的厚度的時候,我們先測量100張紙的厚度在將結果除以100,這樣使測量的結果更接近真實的值就是採取的積累法。
要測量出一張郵票的質量、測量出心跳一下的時間,測量出導線的直徑,均可用積累法來完成。嚴格地說積累法也屬於轉換法。
五、類比法
在我們學習一些十分抽象的,看不見、摸不著的物理量時,由於不易理解我們就拿出一個大家能看見的與之很相似的量來進行對照學習。如電流的形成、電壓的作用通過以熟悉的水流的形成,水壓使水管中形成了水流進行類比,從而得出電壓是形成電流的原因的結論。學生在學習電學知識時,在老師的引導下,聯想到:水壓迫使水沿著一定的方向流動,使水管中形成了水流;類似的,電壓迫使自由電荷做定向移動使電路中形成了電流。抽水機是提供水壓的裝置;類似的,電源是提供電壓的裝置。水流通過渦輪時,消耗水能轉化為渦輪的動能;類似的,電流通過電燈時,消耗的電能轉化為內能。
我們學習分子動能的時候與物體的動能進行類比;學習功率時,將功率和速度進行類比。
例: 1、某同學在學習電學知識時,在老師的引導下,聯想力學實驗現象,進行比較並找出了一些相類似的規律,其中不準確的是( )
A.水壓使水管中形成水流;類似地,電壓使電路中形成電流
B.抽水機是提供水壓的裝置;類似地,電源是提供電壓的裝置
C.抽水機工作時消耗水能;類似地,電燈發光時消耗電能
D.水流通過渦輪時,消耗水能轉化為渦輪的動能:類似地,電流通過電燈時,消耗電能轉化為內能和光能
通過類比,用大家熟悉的水流、水壓的直觀認識,使得看不見、摸不著的抽象的電流、電壓等知識躍然紙面,栩栩如生。
六、理想化物理模型:
實際現象和過程一般都十分復雜的,涉及到眾多的因素,採用模型方法對學習和研究起到了簡化和純化的作用。但簡化後的模型一定要表現出原型所反映出的特點、知識。模型法有較大的靈活性。每種模型有限定的運用條件和運用的范圍。
中學課本中很多知識都應用了這個方法,比如有:
液柱、(比如在求液體對豎直的容器底的壓強的時候,我們就選了一個液柱作為研究的對象簡化,簡化後的模型依然保留原來的特點和知識)
光線、(在我們學習光線的時候光線是一束的,而且是看不見的,我們使用一條看的見的實線來表示就是將問題簡化,利用了理想化模型)
液片、(在我們研究連通器的特點,求大氣壓時我們都在某一位置取了一個液面,研究該液面所受到的壓強和壓力,也是將問題簡化,利用理想化模型法)
光沿直線傳播;(在我們學習中我們知道真正的空氣是各處都不均勻的,比如越往上空氣越稀薄,在比如因為空氣各處不均勻形成了風,而在光是沿直線傳播一節中我們將問題簡化,只取一個簡單的模型,一條光線在均勻的介質中傳播)
勻速直線運動;(生活中很少有一個物體真正的做勻速直線運動,在我們研究問題的時候勻速直線運動只是一個模型)
磁感線(磁感線是不存在的一條線,但是我們為了便於研究磁場我們人為的引入了一條線,將我們研究的問題簡化。)
光滑平面(研究力學時常用到光滑平面,即物體表面沒有摩擦,但是真正沒有摩擦的表面是沒有的.為了問題的簡化就把很小的摩擦不考慮就假設物體表面光滑)
例:1、在我們學習物理知識的過程中,運用物理模型進行研究的是( )多項選擇
A、建立速度概念 B、研究光的直線傳播
C、用磁感應線描述磁場 D、分析物體的質量
七、科學推理法:
當你在對觀察到的現象進行解釋的時候就是在進行推理,或說是在做出推論,例如當你家的狗在叫的時,你可能會推想有人在你家的門外,要做出這一推論,你就需要把現象(狗的叫聲)與以往的知識經驗,即有陌生人來時狗會叫結合起來。這樣才能得出符合邏輯的答案
如:在進行牛頓第一定律的實驗時,當我們把物體在越光滑的平面運動的就越遠的知識結合起來我們就推理出,如果平面絕對光滑物體將永遠做勻速直線運動。
如:在做真空不能傳聲的實驗時,當我們發現空氣越少,傳出的聲音就越小時,我們就推理出,真空是不能傳聲的。
八、等效替代法:
比如在研究合力時,一個力與兩個力使彈簧發生的形變是等效的,那麼這一個力就替代了兩個力所以叫等效替代法,在研究串、並聯電路的總電阻時,也用到了這樣的方法。在平面鏡成像的實驗中我們利用兩個完全相同的蠟燭,驗證物與像的大小相同,因為我們無法真正的測出物與像的大小關系,所以我們利用了一個完全相同的另一根蠟燭來等效替代物體的大小。
九、歸納法:
是通過樣本信息來推斷總體信息的技術。要做出正確的歸納,就要從總體中選出的樣本,這個樣本必須足夠大而且具有代表性。在我們買葡萄的時候就用了歸納法,我們往往先嘗一嘗,如果都很甜,就歸納出所有的葡萄都很甜的,就放心的買上一大串。
比如銅能導電,銀能導電,鋅能導電則歸納出金屬能導電。在實驗中為了驗證一個物理規律或定理,反復的通過實驗來驗證他的正確性然後歸納、分析整理得出正確的結論。
在阿基米德原理中,為了驗證F浮=G排,我們分別利用石塊和木塊做了兩次實驗,歸納、整理均得出F浮=G排,於是我們驗證了阿基米德原理的正確性,使用的正是這種方法。
在驗證杠桿的平衡條件中,我們反復做了三次實驗來驗證F1×L1=F2×L2也是利用這種方法。
一切發聲體都在振動結論的得出(在實驗中對多種結論進行分析整理並得出最後結論時),都要用到這一方法。
在驗證導體的電阻與什麼因素有關的時候,經過多次的實驗我們得出了導體的電阻與長度,材料,橫截面積,溫度有關,也是將實驗的結論整理到一起後歸納總結得出的。
在所有的科學實驗和原理的得出中,我們幾乎都用到了這種方法。運用歸納法得出的結論更具有普遍性。運用這種思維方法時實驗一定要改變條件多做幾次,否則得出的結論可能是特殊結論,而不具備普遍性。
十、比較法(對比法)
當你想尋找兩件事物的相同和不同之處,就需要用到比較法,可以進行比較的事物和物理量很多,對不同或有聯系的兩個對象進行比較,我們主要從中尋找它們的不同點和相同點,從而進一步揭示事物的本質屬性。
如,比較蒸發和沸騰的異同點。如,比較汽油機和柴油機的異同點
如,電動機和熱機。如,壓表和電流表的使用
利用比較法不僅加深了對它們的理解和區別,使同學們很快地記住它們,還能發現一些有趣的東西。
十一、分類法
把固體分為晶體和非晶體兩類、導體和絕緣體。
十二、觀察法
物理是一門以觀察、實驗為基礎的學科。人們的許多物理知識是通過觀察和實驗認真地總結和思索得來的。著名的馬德堡半球實驗,證明了大氣壓強的存在。在教學中,可以根據教材中的實驗,如長度、時間、溫度、質量、密度、力、電流、電壓等物理量的測量實驗中,要求學生認真細致的觀察,進行規范的實驗操作,得到准確的實驗結果,養成良好的實驗習慣,培養實驗技能。大部分均利用的是觀察法。
十三、比值定義法:
例:密度、壓強、功率、電流等概念公式採取的都是這樣的方法。
十四、多因式乘積法:
例:電功、電熱、熱量等概念公式採取的都是這樣的方法。
十五、逆向思維法
例:由電生磁想到磁生電
以上這些方法,還只是在初中物理的學習中會遇到和使用的一些科學方法,列舉出來,希望能夠給大家一些幫助。也希望大家都來關注這方面的問題,多了解和掌握一些科學方法,靈活運用,以便於指導我們的學習,工作和生活。
❷ 初中物理各種實驗探究方法,及其代表實驗有哪些.(能
物理中探究實驗的方法有:
一.對比(比較法):
尋找幾個事物共同點或不同點的研究方法叫對比,這是一種常用的研究方法。
例研究不同色光混合及不同顏料混合;研究蒸發和沸騰的相同點和不同點;研究凸透鏡和凹透鏡的相同點和不同點。在研究蒸發快慢的決定因素時,在應用控制變數的同時,也採用了對比的方法,比較哪一個蒸發快。
二.控制變數法
當研究的一個物理量與2個或2個以上的其它物理量有關時,常採用只改變一個物理量,而使其餘物理量保持不變,從而得出被研究物理量和改變數的關系。
如研究蒸發快慢決定因素;摩擦力大小決定因素;研究壓強和壓力、受力面積的關系;液體壓強和液體密度、深度的關系;浮力大小的決定因素。動能大小和物體質量、速度的關系;重力勢能大小和質量、舉高高度的關系;物體吸熱多少和物質種類、質量、升高溫度三者之間的關系;電流和電壓及電阻之間的關系;電功和電流、電壓、及通電時間的關系。
三.等效替代法
根據作用效果相同的原理,作用在同一物體上的兩個力,我們可以用一個合力來代替它。這種「等效方法」是物理學中常用的研究方法之一,它可使我們將研究的問題得到簡化。
四.實驗推理法(理想化實驗)
人們常用推理的方法研究物理問題。在研究物體運動狀態與力的關系時,伽利略通過如圖實驗和對實驗結果的推理得到如下結論:運動著的物體,如果不受外力作用,它的速度將保持不變,並且一直運動下去。
推理的方法同樣可以用在「研究聲音的傳播」實驗中。實驗中,現有的抽氣設備總是很難將玻璃罩內抽成真空狀態,在這種情況下,你是怎樣通過實驗現象推理得出「聲音不能在真空中傳播」這下結論的?
五.轉換法
對於看不見,摸不著的東西或不易直接觀察認識的問題,我們可以通過它所產生的作用或其他途徑來認識它,這是物理學中常用的一種方法—轉換法
六.類比的方法
兩類不同事物之間某種關繫上的相似叫類似,從兩類不同事物之間找出某些相似的關系的思維方法,叫類比。藉助類比,常能創造性地解決一些十分陌生、十分困難的問題,在物理學中,現象、屬性、概念、規律、理論和描述手段等涉及的種種關系,都可以是類比的對象。
七、模型法
①為了研究的需要,把物理實體或物理過程經過科學抽象轉化為一定的模型,這種轉化忽略了一些次要因素,突出主要因素,所以這種模型叫「假想模型法」又叫「理想模型」。它是物理教學的基礎,可使物理教學簡單化,形象直觀化,又可使具體問題普遍化,便於學生發揮抽象思維、形象思維、發散思維。
②建立模型可以幫助人們透過現象,忽略次要因素,從本質認識和處理問題;建立模型還可以幫助人們顯示復雜事物及過程,幫助人們研究不易甚到無法直接觀察的現象。例如:①研究分子、原子結構時,提出一種結構模型的猜想——原子核式模型(行星模型);②研究撬棒撬石塊時,把撬棒當做是杠桿模型。
八、觀察法
觀察法是指人們在自然存在的條件下,對自然、實驗的現象和過程,通過人的感覺器官或藉助科學儀器對有關物理現象,有目的、有計劃地進行觀察、研究的一種基本方法。
所謂「自然存在的條件」,是指對觀察對象不加控制、不加干預、不影響其常態,所謂「有目的、有計劃」,是指根據科學研究的任務,對於觀察對象、觀察范圍、觀察條件和觀察方法作了明確的選擇,而不是觀察能作用於人感官的任何事物。
九、探究法:
探究法是指用科學的方法深入探討、反復研究事物的本質和規律它既是一種研究方法,也是一種學習方法
十、累積法:
在測量的量很小時,將很多規格、性質相同的物體累加起來測量,然後除以個數算出平均值以減小誤差的方法就叫累積法。
十一、比值法
17. 物理學常用「比值法」來定義物理量。請你參照下面給出的題例再舉兩個例子 (需說明定義的物理量名稱及其數學表達式,講明是什麼物理量與什麼物理量的比值及這個比值的物理意義)
例 速度 ,是路程與時問的比值;它表示物體運動的快慢。
十二、分析歸納法
歸納方法是透過現象抓本質,將一定的物理事實(現象、過程)歸入某個范疇,並找到支配的規律性。完成這一歸納任務的方法是:在觀察和實驗的基礎上,通過審慎地考察各種事例,並運用比較、分析、綜合、抽象、概括以及探究因果關系等一系列邏輯方法,推出一般性猜想或假說,然後再運用演繹對其進行修正和補充,直至最後得到物理學的普遍性結論。
十三、假設法
物理解題中的假設,從內容要素看有參量假設、現象假設和過程假設等,從運用策略看有極端假設、反面假設等.利用假設,我們可以方便地對問題進行分析、推理、判斷,恰當地運用假設,可以起到化拙為巧、化難為易的效果。
❸ 初中物理的16個研究方法!!!
1. 觀察法:
觀察法是人們為了認識事物的本質和規律有目的有計劃的對自然發生條件下所顯現的有關事物進行考察的一種方法,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。簡單的講觀察法就是看仔細地看。但它和一般的看不同,觀察是人的眼睛在大腦的指導下進行有意識的組織的感知活動。因此,亦稱科學觀察。
實例:水的沸騰:在使用溫度計前,應該先觀察它的量程,認清它的刻度值。實驗過程中要注意觀察水沸騰前和沸騰時水中氣泡上升過程的兩種情況,溫度計在沸騰前和沸騰時的示數變化;在學習聲音的產生時可讓學生觀察小紙片在揚聲器中的運動狀態,觀察正在發聲的音叉插入水中激起水花,觀察蟋蟀知了鳴叫是的情況,就會發現發出聲音的物體都在振動;除此之外還有光的反射規律;光的折射規律;凸透鏡成像;滑動摩察力與哪些因素有關等。
2. 放大法
放大法是物理實驗中常遇到一些微小物理量的測量。為提高測量精度,常需要採用合適的放大方法,選用相應的測量裝置將被測量進行放大後再進行測量。常用的放大法有累計放大法、形變放大法、光學放大法等。
(1)累計放大法:在被測物理量能夠簡單重疊的條件下,將它展延若干倍再進行測量的方法,稱為累計放大法(疊加放大法)。如測量紙的厚度、金屬絲的直徑等,常用這種方法進行測量;累計放大法的優點是在不改變測量性質的情況下,將被測量擴展若干倍後再進行測量,從而增加測量結果的有效數字位數,減小測量的相對誤差。在使用累計放大法時,應注意兩點,一是在擴展過程中被測量不能發生變化;二是在擴展過程中應努力避免引入新的誤差因素。
(2)形變放大法:形變是力作用的效果,在力學中形變的基本表現形式為體積、長度、角度的改變。而顯示形變的方法可用力學的方法,也可用電學、光學的方法,如:體積的變化:由液柱的長度的變化顯示;熱膨脹:杠桿放大法顯示。
(3)光學放大法:常用的光學放大法有兩種,一種是使被測物通過光學裝置放大視角形成放大像,便於觀察判別,從而提高測量精度。例如放大鏡、顯微鏡、望遠鏡等。另一種是使用光學裝置將待測微小物理量進行間接放大,通過測量放大了的物理量來獲得微小物理量。例如測量微小長度和微小角度變化的光杠桿鏡尺法,就是一種常用的光學放大法。
3. 控制變數法
控制變數法是指討論多個物理量的關系時通過控制其幾個物理不變,只改變其中一個物理量從而轉化為多個單一物理量影響某一個物理量的問題的研究方法。這種方法在實驗數據的表格上的反映為某兩次試驗只有一個條件不同,若兩次試驗結果不同則與該條件有關。否則無關。反之,若要研究的問題是物理量與某一因素是否有關則應只使該因素不同,而其他因素均應相同。
實例:在研究導體的電阻跟哪些因素有關時,為了研究方便採用控制變數法。即每次須挑選兩根合適的導線,測出它們的電阻,然後比較,最後得出結論。為了研究導體的電阻與導體長度的關系,應選用材料橫截面相同的導線,為了研究導體的電阻與導體材料的關系,應選用長度和橫截面相同的導線,為了研究導體的電阻與導體橫截面的關系,應選用材料和長度相同的導線。研究影響力的作用效果的因素;研究液體蒸發快慢的因素;研究液體內部壓強;研究動能勢能大小與哪些因素有關;研究琴弦發聲的音調與弦粗細、松緊、長短的關系;研究物體吸收的熱量與物質的種類質量溫度的變化的關系;研究電流與電壓電阻的關系;研究電功或電熱與哪些因素有關;研究通電導體在磁場中受力與哪些因素有關;研究影響感應電流的方向的因素採用此法。
4. 類比法
所謂類比就是「觸類旁通」「舉一反三」實際上是一種從特殊到特殊,從一般到一般的推理,它是根據兩個或兩類對象之間在某些方面的相同或相似而推出他們在其他方面也可能相同或相似的一種邏輯思維。從而可以幫助我們理解較復雜的實驗和較難的物理知識。類比是一種推理方法,不同事物在屬性、數學形式及其他量描述上有相同或相似的地方就可以來用類比推理。類比法是提出科學假說做出科學預言的重要途徑,物理學發展史上的許多假說是運用類比方法創立的,開普勒也曾經說過:「我們珍惜類比推理勝於任何別的東西」。
實例:電壓與水壓;電流與水流;內能與機械能;原子結構與太陽系;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。在物理學中運用類比方法可以引導學生自己獲取知識,有助於提出假說進行推測,有助於提出問題並設想解決問題的方向。類比可激發學生探索的意向,引導學生進行探索使學生成為自覺積極的活動,發展學生的思維能力。
類比是科學家最常運用的一種思維方法,由這種方法得出的結論雖然不一定可靠,但是,在邏輯中卻富有創造性。類比的事例很多這就需要平時多留心不斷地總結找到比較恰當的事例做類比。
5. 等效替代法
所謂等效替代法是在保證效果相同的前提下,將陌生復雜的問題變換成熟悉簡單的模型進行分析和研究的思維方法,它在物理學中有著廣泛的應用。
實例:研究串聯並聯電路關系時引入總電阻(等效電阻)的概念,在串聯電路中把幾個電阻串聯起來,相當於增加了導體的長度,所以總電阻比任何一個串聯電阻都大,把總電阻稱為串聯電路的等效電阻。在並聯電路中把幾個電阻並聯起來,相當於增加了導體的橫截面積,所以總電阻比任何一個並聯電阻都小,把總電阻稱為並聯電路的等效電阻;在電路分析中可以把不易分析的復雜電路簡化成為較為簡單的等效電路;在研究同一直線上的二力的關系時引入合力的概念也是運用了等效替代法。
6. 比較法
比較法是確定研究對象之間的差異點和共同點的思維過程和方法,各種物理現象和過程都可以通過比較確定它們的差異點和共同點。比較是抽象與概括的前提,通過比較可以建立物理概念總結物理規律。利用比較又可以進行鑒別和測量。因此,比較法是物理現象研究中經常運用的最基本的方法。比較法有三種類型:①異中求同的比較。即比較兩個或兩個以上的對象而找出其相同點。②同中求異的比較。即指比較兩個或兩個以上的對象而找出其相異點。③同異綜合比較。即比較兩個或兩個以上的對象的相同點相異點。
實例:象汽車輪船火車飛機它們的發動機各不相同但都是把燃料燃燒時釋放的內能轉化為機械能裝置。而汽油機和柴油機雖然都是內燃機但是從它們的構造、吸入的氣體、點火方式、使用范圍等方面都有不同。再如蒸發與沸騰的比較兩者的相同點都是汽化過程。不同點從發生時液體的溫度、發生所在的部位及現象都不同。還可以用比較法來研究質量與體積的關系;重力與質量的關系;重力與壓力;電功與電功率等。
7. 轉換法
物理學中對於一些看不見摸不著的現象或不易直接測量的物理量,通常用一些非常直觀的現象去認識或用易測量的物理量間接測量,這種研究問題的方法叫轉換法。初中物理在研究概念規律和實驗中多處應用了這種方法。
實例:物體發生形變或運動狀態改變可證明一些物體受到力的作用;馬德堡半球實驗可證明大氣壓的存在;霧的出現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;月食現象可證明月亮不是光源;奧斯特實驗可證明電流周圍存在著磁場;指南針指南北可證明地磁場的存在;擴散現象可證明分子做無規則運動;鉛塊實驗可證明分子間存在著引力;運動的物體能對外做功可證明它具有能等。
8. 理想實驗
理想實驗又叫「假想實驗」「抽象的實驗」或「思想上實驗」,它是人們在思想中塑造的理想過程,是一種邏輯推理思維過程和理論研究重要方法。理想實驗雖然叫實驗,但它同所說的真實科學實驗是有原則區別的,真實科學實驗是一種實踐活動,而理想實驗則是一種思維活動,前者是可以將設計通過物理過程而實現的實驗,後者則是在抽象思維中設想出來而實際上無法做到的實驗。但是,理想實驗並不是脫離實際的主觀臆想。首先,理想實驗是以實踐為基礎的,所謂的理想實驗就是在真實的科學實驗的基礎上,抓住主要矛盾忽略次要矛盾對實際過程做出更深入一層的抽象分析。其次,理想實驗的推廣過程是以一定的邏輯法則為根據的,而這些邏輯法則都是從長期的社會實踐中總結出來的並為實踐所證實了的。
理想實驗在自然科學的理想研究中有著重要的作用。但是,理想實驗的方法也有其一定的局限性,理想實驗只是一種邏輯推理的思維過程,它的作用只限於邏輯上的證明與反駁,而不能用來作為檢驗正確與否的標准。相反,由理想實驗所得出的任何推論都必然由觀察實驗的結果來檢驗。
實例:研究真空是否能夠傳聲;牛頓第一定律等。
9. 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用物理模型,用物理模型可以使抽象的假說理論加以形象化,便於想像和思考研究問題。物理學的發展過程可以說就是一個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程。
實例:研究肉眼觀察不到的原子結構時,建立原子核式結構模型;研究光現象時用到光線模型;研究磁現象是用到磁感線模型;力的示意圖或力的圖示是實際物體和作用力的模型;電路圖是實物電路的模型;研究發電機的原理和工作過程用掛圖及手搖發電機模型;研究內燃機結構和工作原理用掛圖及汽油機柴油模型。
10. 平衡法
平衡,是相對於兩個以上物體組成的一個物理組合而言的,在物理變化過程中,組合中各物體的一些物理量在一定條件下保持相等,這時,我們就把這些物體所處的這種狀態稱之為平衡態,初中物理研究的平衡態問題,歸結起來大致有如下三大類:一是在平衡力作用下物體的平衡;二是杠桿的平衡:三是溫度不同的物體混合後達到的熱平衡,有關這三類問題都必須用平衡原理去解。
實例:你在玩木板小車模型的時候,讓小錘自由下落,拉著小車向前走,其中,小車與木板有摩擦,這時測的小車速度是有誤差的,所以你現在可以用平衡法來平衡小車的摩擦力,比如把木板墊高。
11. 留跡法
在物理實驗中,有些物理現象瞬息即逝,實驗者難以在此瞬間對研究對象進行觀察和測量。如運動物體所處的位置、軌跡、圖像等。但我們可用一定的方法將有關信息記錄下來,然後通過測量或觀察來進行研究,這種方法就是留跡法。
實例:沙擺描繪單擺的振動曲線;用打點計時器記錄物體位置;用頻閃照相機拍攝平拋的小球位置;用示波器觀察交流信號的波形等。
12. 累積法
把某些難以用常規儀器直接准確測量的物理量用累積的方法,將小量變大量,不僅可以便於測量,而且還可以提高測量的准確程度,減小誤差。這種方法稱為累積法。
主要累積方法:(1)時間累積法:對時間累積後進行測量求平均值的方法。(2)空間累積法:對空間進行累積後求平均值的方法。
實例:在「用滴水法測重力加速度」的實驗中,調節並測量水龍頭到盤子的高度差h;讓前一滴水滴到盤子聽到聲音時,後一滴恰離開水龍頭;再測出n次水擊盤聲的總時間tn,則下落h高度用時。又如在「測定金屬電阻率」的實驗中,若沒有螺旋測微器,可把金屬絲繞在鉛筆上若干圈,由金屬線圈的總長度除以圈數來測量金屬絲的直徑。
13. 外推法:
有些物理量可以局部觀察或測量,作為它的極端情況,不易直觀觀測,如果把這局部觀察測量得到的規律外推到極端,可以達到目的。例如在測電源電動勢和內電阻的實驗中,無法直接測量I=0(斷路)時的路端電壓(電動勢)和短路(U=0)時的電流強度,通過一系列U、I對應值點畫出直線並向兩方延伸,交U軸點為電動勢,交I軸點為短路電流
❹ 初中物理的科學研究方法有哪些 全部
物理是一種理科課程.初中物理呢,是應用物理的知識來解釋日常生活當中的許多現象的學科.比較貼近於生活.也來自生活.要是想學好物理呢,就必須有合適的方法.如果沒有合適的方式方法的話.你根本就學不會物理的,因為物理是有邏輯性的.那麼怎麼學好初中物理這門學科呢?有什麼樣的方法可以學好物理呢?
初中物理思維導圖
第五、不懂就問
發現自己有不會的地方,一定要及時的問同學或者是老師.不懂就問才是最好的學習方法,這樣就把所有的知識點都放在你的腦子里邊了.成為你自己的東西了,而不是別人的東西.
關於怎麼學好初中物理的方法技巧已經告訴給大家了,希望同學們能夠按照上面的方式方法進行學習,對於你們提高成績是很有幫助的.
❺ 初中物理研究方法
一、控制變數法
控制變數法是初中物理實驗中常用的探索問題和分析解決問題的科學方法之一。所謂控制變數法是指為了研究物理量同影響它的多個因素中的一個因素的關系,可將除了這個因素以外的其它因素人為地控制起來,使其保持不變,再比較、研究該物理量與該因素之間的關系,得出結論,然後再綜合起來得出規律的方法。
這種方法在整個初中物理實驗中的應用比較普遍。例如在人教版實驗教科書《物理》(八年級上冊)第一章第一節關於探究聲是怎樣傳播的實驗中,就開始滲透控制變數的思想。因為固體、液體和氣體都是傳聲的介質,我們逐一研究它們分別可以傳聲時,就必須控制其它兩個因素。如果在進行該實驗時就給學生恰當地點撥,提出:「把兩張課桌緊緊地挨在一起,一個同學輕敲桌面,另一個同學把耳朵貼在另一張桌子上,聽到的敲擊聲為什麼就能認為是桌子傳來而不是空氣傳來的?」引導學生去分析比較,就能使學生體驗到控制變數的思想。在接著的探究影響音調、響度等因素的實驗中,把控制變數的思想對學生給予簡要的介紹,就會使學生逐步領悟到控制變數法的實質要領,為以後的探究實驗作好方法上的准備。
在初中物理中,探究影響導體電阻大小的因素、電流跟電壓電阻的關系、影響電熱功率大小的因素、影響電磁鐵磁性強弱的因素、影響滑動摩擦力大小的因素、決定壓力作用效果的因素等等實驗,運用了控制變數法。
二、等效替代法
等效替代法是指在研究某一個物理現象和規律中,因實驗本身的特殊限制或因實驗器材等限制,不可以或很難直接揭示物理本質,而採取與之相似或有共同特徵的等效現象來替代的方法。這種方法若運用恰當,不僅能順利得出結論,而且容易被學生接受和理解。
例如,在探究平面鏡成像規律的實驗中,用玻璃板替代了平面鏡,因兩者在成像特徵上有共同之處,容易使學生接受,而玻璃板又是透明的,能通過它觀察到玻璃板後面的蠟燭,便於研究像的特點,揭示出規律。我們在教學中,在學生親歷實驗過程的基礎上,教師注重引導學生進行方法的總結,在思維方式上受到啟發,他們以後遇到有關的實驗設計時,就會自覺地加以運用。比如在學習伏安法測電阻之後,要求學生設計一個實驗,在上述實驗中缺少電壓表或電流表,其它器材不變,另有一個已知阻值的定值電阻供選用,要求測出未知電阻,應該怎麼辦?學生就可以用等效替代的思想進行設計了。
三、轉換法
有的物理量不便於直接測量,有的物理現象不便於直接觀察,通過轉換為容易測量到與之相等或與之相關聯的物理現象,從而獲得結論的方法。譬如,在研究電熱的功率與電阻關系的實驗中,電流通過阻值不等的兩根電阻絲產生的熱量無法直接觀測和比較,而我們通過轉換為讓煤油吸熱,觀察煤油溫度變化情況,從而推導出那個電阻放熱多。教學時不妨設計一問:為什麼研究電熱的功率與電阻大小的關系時,還用到似乎與實驗無關的煤油呢?引發學生的思考和討論,在小結出該實驗中煤油的作用的基礎上,進而再問:該實驗能否不用煤油而改用其它方式來觀察電阻通電後的發熱情況?這樣促使學生思維得以發散,轉換的思維方法得到訓練,設計實驗的能力也隨著提高了。
在初中物理實驗中,利用軟細繩測量地圖上鐵路線上的長度、刻度尺和三角板配合測量硬幣的直徑、圓錐的高等,都運用了轉換法的思想。
四、類比法
類比法是一種推理方法。為了把要表達的物理問題說清楚明白,往往用具體的、有形的、人們所熟知的事物來類比要說明的那些抽象的、無形的、陌生的事物,通過藉助於一個比較熟悉的對象的某些特徵,去理解和掌握另一個有相似性的對象的某些特徵。如:在研究電壓的作用時,藉助於看得見而學生比較熟悉的「水壓形成水流」的實驗作類比,來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的實驗中,為准確記憶通電螺線管的北極與電流方向的關系,以緊握的右拳頭類比為螺線管,四指為線圈並指向電流的方向,則大拇指所指的一端為北極。這樣形象直觀很容易被學生理解記憶牢固。當然,這里還可以用其他方式來類比,充分發揮學生的主觀能動性,還可以找到更符合學生實際的類比方法。人教版實驗教科書《物理》(八年級下冊)P64圖9.3—6就給人很好的啟示。
五、圖象法
圖象是一個數學概念,用來表示一個量隨另一個量的變化關系,很直觀。由於物理學中經常要研究一個物理量隨另一個物理量的變化情況,因此圖象在物理中有著廣泛的應用。在實驗中,運用圖象來處理實驗數據,探究內在的物理規律,具有獨特之處。如:在探究固體熔化時溫度的變化規律和水的沸騰情況的實驗中,就是運用圖象法來處理數據的。它形象直觀地表示了物質溫度的變化情況,學生在親歷實驗自主得出數據的基礎上,通過描點、連線繪出圖象就能准確地把握住晶體和非晶體的熔化特點、液體的沸騰特點了。
在其他的實驗中,教師也可以有意識地引導學生採用圖象來處理數據。例如在探究串聯電路中電流規律實驗中,把各點作為橫軸、電流為縱軸,作出的圖象為水平直線,很直觀表示出串聯電路中各點電流相等的規律。這樣學生非常容易理解和記憶。在探究電阻上的電流跟電壓的關系、同種物質的質量與體積的關系、重力大小跟質量的關系等實驗中都運用到圖象法。這樣把數形結合、圖形與文字結合起來處理數據、描述物理規律,能很好地促進學生處理數據能力和分析問題能力的提高。
六、理想化方法
理想化方法是指在物理教學中通過想像建立模型和進行實驗的一種科學方法。可分為理想化模型和理想化實驗。
理想化模型就是指把復雜的問題簡單化,把研究對象的一些次要因素捨去,抓住主要因素,對實際問題進行理想化處理去再現原形的本質的東西,構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驗,杠桿就是一種理想化的模型。杠桿在使用時,由於受到力的作用,都會引起或多或少的形變,然而在研究中把此時的形變忽略不計,這里我們就把杠桿經過理想化的處理,認為它無形變,視為一個硬棒,從而使學生在研究時不被細枝末節的因素影響,順利地得出杠桿平衡原理。
理想化實驗是一種科學的抽象方法。它既要以實驗事實作基礎,但又不能直接由實驗得到結論。比如,我們在探究空氣能傳聲的實驗中,逐漸將真空罩內的空氣抽出,聽到罩內的鬧鍾的聲音逐漸變弱,於是我們推理得出將真空罩內的空氣抽完(即真空),就聽不到鬧鍾的聲音了,從而得出空氣能傳聲而真空不能傳聲的結論。這里採用的方法就是理想化,因為無論怎樣抽氣是不可能將真空罩內的空氣抽完的。又如牛頓第一定律就是理想化實驗得出的一條重要物理規律。如果教師在教學中注意很好地滲透這一方法,有利於培養學生的科學思想,提高學生的創新能力。
❻ 初中物理課題立項可用的研究方法有哪些
1、適應素質教育的要求
實施素質教育,以提高全民素質為根本宗旨,以培養學生的創新精神和實踐能力為重點。優化物理實驗教學方法的研究,對培養學生的觀察能力和實踐能力,實事求是的科學態度,引起學生求知興趣等都有不可替代的作用。並達到「注重培養學生具有較強的觀察能力、思維能力和操作能力」三大能力要求。這三大能力的培養就是對學生進行素質教育的具體體現。
2、教材改革給初中物理實驗教學提出了新的要求。
與舊教材比較,在實驗教學方面作了較大的改革。教材的實驗更注重與社會生活實際相聯的內容。注重科學探究,注重知識的滲透,注重科學的理念;三是注重學生動手能力和協作精神的培養。我們在實驗教學方式的探究中,要注重教師引導,學生參與,動腦動手,克服以往實驗教學中看實驗多,做實驗少的問題;注重教師想盡一切辦法,利用已有條件,因地制宜地作好各種實驗。
3、解決初中物理疑難實驗的需要。
初中物理教材存在著一定數量的疑難實驗,困擾著教師其原因可能一是實驗本身的難度較高;二是實驗器材不足,實驗儀器的靈敏度不夠;三是環境氣候的影響以及及操作者的實驗技能等因素所致,使實驗效果不佳或實驗不成功。影響了學生的學習興趣,降低了學生對實驗的可信度。因此,我們必須通過實驗教學方法的探究來解決這一難題。
4、開展自製初中物理教具滿足教材實驗的需要。
原來的實驗教學設備裝備有一部分能適應現行實驗教學的需要,有一部分經過改進後才能繼續使用。所以,我們只有解決教具製作問題,發動教師和學生,人人做教具,個個做實驗,增強學生的動手能力和實踐能力。
❼ 初中物理研究方法有哪些
1.比較法抄 例:比較其他條件襲相同時電阻大小與長度的關系
2.控制變數法 例:探究電阻與哪些因素有關
3.等效替換法 例:平面鏡成像的兩根等長的蠟燭
4.模型法 例:光線
5.類比法 例:電流與水流類比
6.演繹法 例:其他條件相同時電阻大小與長度成正比.銀是電阻 所以其他條件相同時銀的電阻大小與長度成正比
7.歸納法 例:風是空氣振動發聲 人說話是聲帶振動發聲......所以一切發聲的物體都在振動
8.推理法 例:真空罩里的鬧鈴聲音隨著空氣的減少而減弱 所以真空不能傳聲
等等
❽ 求初中物理常用的研究方法的定義
一、控制變數法
運用一定手段(實驗儀器、設備等)主動干預或控制自然事物、自然現象發展的過程,在特定的觀察條件下探索客觀規律的一種研究方法。或者說只讓一個因變數發生變化,而其他因變數不變,從而得出這個因變數對結果的影響。
控制變數法常用於探究物理規律的實驗教學,例如歐姆定律的實驗教學,教師可以組織學生討論怎樣研究I、U、R之間的關系;確定研究對象是電流以後,引導學生採用控制變數法,先控制一個物理量——電阻不變,研究電流與電壓這兩個物理量的關系,再控制另一個物理量——電壓不變,研究電流與電阻兩個物理之間的關系,最後將這些單一關系綜合、歸納找出它們之間的規律,得出歐姆定律。又如「研究滑動摩擦力大小與哪些困素有關?」、"研究壓強大小與哪些因素有關"、"研究導體的電阻與哪些因素有關",「如何比較速度大小方法」等。教師在進行變數控製法的實驗思想和實驗方法教學時,應循序漸進,逐步滲透,使學生掌握並會應用。
二、類比法、轉換法和等效(等效代替)法
類比是指在新事實同已知事物間具有類似方面作比較。作為一種「從特殊推到特殊的科學方法」,它能啟發和開拓我們的思維,能給我們提供解決問題的線索,是提出科學假設和探索新理論的重要途徑,它對物理學的發展建立了不可磨滅的功勞,對學生學習物理來說也發揮著巨大的作用。正如前蘇聯學者瓦赫羅夫所說:「類比像閃電一樣,可以照亮學生所學學科的黑暗角落。」
例如:在《義務教育課程標准實驗教科書·物理》(以下簡稱新教程)中用橡皮繞繩運動與月亮繞地球運動作類比引入引力;研究電壓的作用時,將電壓類比為水壓來認識電壓,使電路中形成了電流;在講到功率之前,把速度類比起來,通過學生前面學過的熟悉的知識去理解功率概念時就容易多了。
大氣壓看不見,摸不著,但科學家可以通過研究大氣壓產生的現象來認識它,這種方法在科學上叫做「轉換法」。
初中物理學習電流時,對通過導體時產生的一些現象(如小燈泡發光)來確定是否有電流通過;研究大氣壓的值時,用水銀柱高所產生的壓強來研究大氣壓;由小磁針N、S極指向偏轉,我們知道磁場的存在;我們通過擴散現象知道分子在不停地做無規則運動等等。
「等效思想」在物理學中是很常用的,不同的物理過程或現象在某種意義上有相同的效果叫等效,人們習慣稱其為「等效法」。
人們常常把一個復雜的問題等效為一個熟知的物理模型或問題的方法,例如在研究一個物體受幾個力作用時,我們可以用一個力代替幾個力的作用使效果相同;在研究兩個電阻的串、並聯的電路中,用一個總電阻來等效代替兩個電阻,等效之後的總電阻與原來兩個電阻產生的作用效果是相同的;等效電路可把復雜的電路簡單化等。
三、抽象和理想化法
抽象是一種重要的方法。初中講動能、勢能的時候,列舉飛行的子彈、流動的河水、舉高的重錘、壓縮的彈簧等等都能做功,引導學生分析、比較、綜合、概括形成功能、熱能的概念,就是抽象事物共同的本質特徵。
初中物理課中最常遇到的抽象類型主要有:分析概括一類事物共同的本質特徵;把物質、運動的某種性質隔離出來;理想化也是常見的一類抽象形式。
在初中物理中可以使學生認識的理想化方法,主要有兩種:一種是把物體本身理想化或者把物體所處的條件理想化;另一種是理想實驗。由於這些理想化方法在物理教學中經常用到,所以有必要使學生認識它們的本質、必要性和局限性。
科學的理想化不同於無根據的幻想,有它的客觀根據。客觀存在的復雜事物具有多方面的特性,處於多種條件下。但是在一定的現象中並不是所有性質、所有條件都起同樣重要的作用,而是只有一種或少數幾種起主要作用,其餘的不起作用,或者作用很小。理想化就是突出起主要作用的性質或條件,而完全忽略其它性質或條件。例如在初中教學中,為什麼使用的杠桿是一根粗細均勻的直桿,用線把它中心位置懸掛起來的目的又是什麼?通過討論使學生明確實驗用杠桿可以看作理想的輕質杠桿,杠桿上只受到動力和阻力作用,這樣研究杠桿的平衡條件問題就簡單化,很容易得出杠桿的平衡條件。
初中物理實驗教學中,凡是要突出事物的本質,必然要忽略一些次要矛盾,實驗探究時,應該有一些理想化條件加以限制。如"研究功的原理"實驗教學中,必須不考慮杠桿、滑輪的自重和受到的摩擦;"研究機械能轉化和守恆定律"時,應不考慮滾動擺受到的空氣和摩擦阻力等等。有些是實物模型的理想化,如「支點」、「光滑無摩擦水平面」;不計重力的輕桿和滑輪;在研究液體壓強的公式時,假想出一個液柱;運用U型連通器時的溥液片來研究壓強的關系等。有些是抽象模型的理想化,研究磁場時引入磁感線;用光線描述光的傳播等。
理想實驗是在真實的科學實驗的基礎上,抓住主要矛盾,忽略次要矛盾,根據邏輯法則,對過程作進一步的分析、推理。伽里略就是在從斜槽滾下的小球滾上另一斜槽,後者坡度越小。小球滾得越遠的實驗基礎上,提出他的理想實驗的。運用這種理想化的方法,可培養和發展學生的想像能力和邏輯推理能力。
在認識理想化法的特點的同時,也應該讓學生認識:在一定理想化條件下得出的規律,只在(或者非常接近)這些條件下適用。
四、對比法(比較法)和圖象法
「比較」是人們常用的研究方法,是找出事物之間的差異點和共同點的研究方法,通過事物間相同特徵或相異特徵的比較,這樣的研究方法就是對比法。
教師可以引導學生通過實驗比較,引出比熱的概念。在兩個燒杯中分別盛以質量相等的水和煤油,用同樣的電熱器加熱,測出它們的溫度升高相同值時;所需通電時間不同,也就是吸收熱量不同,這反映了物質的特性——比熱;「研究物體浮沉條件」時,用同一支鉛牙膏殼,先做成盒狀放入水中,漂浮於水面,然後把牙膏殼擠成一團放入水中,結果沉底。通過對比得出物體浮沉的條件;對不同物質在單位體積內的質量不同做比較得出密度概念等。這樣不但學習掌握起來十分容易,而且使學生印象更加深刻。
圖象是描述物理過程、揭示物理規律、解決物理問題的重要方法之一,它具有形象、直觀、動態變化過程清晰等特點,能把物理問題簡化明了,使求解過程優化,有效、簡捷地解決問題。在新教程中研究重力與質量的關系的實驗;探究物質的密度;探究晶體和非晶體等等,都運用了圖象法,它具有簡明、直觀、便於比較誤差和減少偶然誤差的特點。