一、控制變量法
控制變量法是初中物理實(shí)驗(yàn)中常用的探索問題和分析解決問題的科學(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因素中的一個因素的關(guān)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(guān)系,得出結(jié)論,然后再綜合起來得出規(guī)律的方法。
這種方法在整個初中物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用比較普遍。例如在人教版實(shí)驗(yàn)教科書《物理》(八年級上冊)第一章第一節(jié)關(guān)于探究聲是怎樣傳播的實(shí)驗(yàn)中,就開始滲透控制變量的思想。因?yàn)楣腆w、液體和氣體都是傳聲的介質(zhì),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(jìn)行該實(shí)驗(yàn)時就給學(xué)生恰當(dāng)?shù)攸c(diǎn)撥,提出:“把兩張課桌緊緊地挨在一起,一個同學(xué)輕敲桌面,另一個同學(xué)把耳朵貼在另一張桌子上,聽到的敲擊聲為什么就能認(rèn)為是桌子傳來而不是空氣傳來的?”引導(dǎo)學(xué)生去分析比較,就能使學(xué)生體驗(yàn)到控制變量的思想。在接著的探究影響音調(diào)、響度等因素的實(shí)驗(yàn)中,把控制變量的思想對學(xué)生給予簡要的介紹,就會使學(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。
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。
二、等效替代法
等效替代法是指在研究某一個物理現(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。
三、轉(zhuǎn)換法
有的物理量不便于直接測量,有的物理現(xiàn)象不便于直接觀察,通過轉(zhuǎn)換為容易測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)論的方法。譬如,在研究電熱的功率與電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中,電流通過阻值不等的兩根電阻絲產(chǎn)生的熱量無法直接觀測和比較,而我們通過轉(zhuǎn)換為讓煤油吸熱,觀察煤油溫度變化情況,從而推導(dǎo)出那個電阻放熱多。教學(xué)時不妨設(shè)計(jì)一問:為什么研究電熱的功率與電阻大小的關(guān)系時,還用到似乎與實(shí)驗(yàn)無關(guān)的煤油呢?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:該實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癫挥妹河投挠闷渌绞絹碛^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。
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,通過借助于一個比較熟悉的對象的某些特征,去理解和掌握另一個有相似性的對象的某些特征。如:在研究電壓的作用時,借助于看得見而學(xué)生比較熟悉的“水壓形成水流”的實(shí)驗(yàn)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(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。
五、圖象法
圖象是一個數(shù)學(xué)概念,用來表示一個量隨另一個量的變化關(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(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)中,運(yùn)用圖象來處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),探究內(nèi)在的物理規(guī)律,具有獨(dú)特之處。如:在探究固體熔化時溫度的變化規(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。
六、理想化方法
理想化方法是指在物理教學(xué)中通過想象建立模型和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的一種科學(xué)方法??煞譃槔硐牖P秃屠硐牖瘜?shí)驗(yàn)。
理想化模型就是指把復(fù)雜的問題簡單化,把研究對象的一些次要因素舍去,抓住主要因素,對實(shí)際問題進(jìn)行理想化處理去再現(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,由于受到力的作用,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(jì),這里我們就把杠桿經(jīng)過理想化的處理,認(rèn)為它無形變,視為一個硬棒,從而使學(xué)生在研究時不被細(xì)枝末節(jié)的因素影響,順利地得出杠桿平衡原理。