化學實驗探究的八種方式
實驗是自然科學研究的重要方式,也是自然學科教學的重要手段,下邊是小編搜集整理的化學實驗探究的八種方式,希望你們喜歡。
一、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露的有關事物進行考察的一種方式,是人們搜集獲取記載和描述感性材料的常用方式之一,是最基本最直接的研究方式。簡單的講觀察法就是看仔細地看。但它和通常的看不同,觀察是人的耳朵在腦部的指導下進行有意識的組織的感知活動。為此,又名科學觀察。
實例:水的沸騰:在使用體溫計前100個著名的物理實驗,應當先觀察它的阻值,看清它的刻度值。實驗過程中要注意觀察水沸騰前和沸騰時水底氣泡上升過程的兩種情況,體溫計在沸騰前和沸騰時的示數變化;在學習聲音的形成時可讓中學生觀察小紙片在耳機中的運動狀態,觀察正在發聲的音叉插入水底喚起水花,觀察蛐蛐知了叫喚是的情況,才會發覺發出聲音的物體都在震動;除此之外還有光的反射規律;光的折射規律;凸透鏡成像;滑動摩察力與什么誘因有關等。
二、比較法
比較法是確定研究對象之間的差別點和共同點的思維過程和技巧,各類化學現象和過程都可以通過比較確定它們的差別點和共同點。比較是具象與概括的前提,通過比較可以構建數學概念總結數學規律。借助比較又可以進行鑒定和檢測。為此,比較法是化學現象研究中常常運用的最基本的技巧。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:象車輛貨輪列車客機它們的底盤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。而柴油機和汽油機其實都是內燃機并且從它們的構造、吸入的二氧化碳、點火方法、使用范圍等方面都有不同。再如蒸發與沸騰的比較二者的相同點都是氣化過程。不同點從發生時液體的體溫、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容積的關系;重力與質量的關系;重力與壓力;電功與電功率等。
三、控制變量法
控制變量法是指討論多個化學量的關系時通過控制其幾個數學不變,只改變其中一個數學量因而轉化為多個單一化學量影響某一個數學量的問題的研究方式。這些方式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,若要研究的問題是數學量與某一誘因是否有關則應只使該誘因不同,而其他誘因均應相同。
實例:在研究導體的阻值跟什么誘因有關時,為了研究便捷采用控制變量法。即每次須選購兩根合適的導線,測出它們的阻值,之后比較,最后得出推論。為了研究導體的阻值與導體厚度的關系,應選用材料橫截面相同的導線,為了研究導體的阻值與導體材料的關系,應選用寬度和橫截面相同的導線,為了研究導體的阻值與導體橫截面的關系,應選用材料和厚度相同的導線。`研究影響力的作用療效的誘因;研究液體蒸發快慢的誘因;研究液體內部浮力;研究動能勢能大小與什么誘因有關;研究琴弦發聲的聲調與弦粗細、松緊、長短的關系;研究物體吸收的熱量與物質的種類質量氣溫的變化的關系;研究電壓與電流阻值的關系;研究電功或電熱與什么誘因有關;研究通濁度體在磁場中受力與什么誘因有關;研究影響感應電壓的方向的誘因采用此法。
四、等效取代法
所謂等效取代法是在保證療效相同的前提下,將陌生復雜的問題變換成熟悉簡單的模型進行剖析和研究的思維方式,它在數學學中有著廣泛的應用。
實例:研究串聯并聯電路關系時引入總內阻(等效內阻)的概念,在串聯電路中把幾個內阻串聯上去,相當于降低了導體的寬度,所以總內阻比任何一個串聯內阻都大,把總內阻稱為串聯電路的等效內阻。在并聯電路中把幾個內阻并聯上去,相當于降低了導體的橫截面積100個著名的物理實驗,所以總內阻比任何一個并聯內阻都小,把總內阻稱為并聯電路的等效內阻;在電路剖析中可以把不易剖析的復雜電路簡化成為較為簡單的等效電路;在研究同仍然線上的二力的關系時引入合力的概念也是運用了等效取代法。
五、轉換法
化學學中對于一些看不見摸不著的現象或不易直接檢測的化學量,一般用一些特別直觀的現象去認識或用易檢測的化學量間接檢測,這些研究問題的方式叫轉換法。中學數學在研究概念規律和實驗中多處應用了這些技巧。
實例:物體發生形變或運動狀態改變可證明一些物體遭到力的作用;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富含水蒸汽;影子的產生可以證明光沿直線傳播;日食現象可證明月亮不是光源;奧斯特實驗可證明電壓周圍存在著磁場;手冊針手冊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。
六、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,從通常到通常的推理,它是依據兩個或兩類對象之間在個別方面的相同或相像而推出她們在其他方面也可能相同或相像的一種邏輯思維。因而可以幫助我們理解較復雜的實驗和較難的數學知識。類比是一種推理方式,不同事物在屬性、數學方式及其他量描述上有相同或相像的地方就可以來用類比推理。類比法是提出科學假說作出科學預言的重要途徑,數學學發展史上的許多假說是運用類比方式成立的,開普勒也以前說過:“我們珍視類比推理勝過任何別的東西”。
實例:電流與水壓;電壓與水流;內能與機械能;原子結構與太陽系;水波與電磁波;通訊與肉鴿傳遞信函;功率概念與速率概念的產生。在數學學中運用類比方式可以引導中學生自己獲取知識,有助于提出假說進行猜測,有助于提出問題并構想解決問題的方向。類比可迸發中學生探求的意向,引導中學生進行探求使中學生成為自覺積極的活動,發展中學生的思維能力。
類比是科學家最常運用的一種思維方式,由這些方式得出的推論其實不一定可靠,而且,在邏輯中卻富于創造性。
類比的例子好多這就須要平常多留意不斷地總結找到比較恰當的例子做類比。
七、建立模型法
構建模型法是一種高度具象的理想客體和形態用數學模型,用數學模型可以使具象的假說理論加以形象化,以便想像和思索研究問題。數學學的發展過程可以說就是一個不斷完善數學模型和用新的數學模型取代舊的或不健全的數學模型的過程。
實例:研究肉眼觀察不到的原子結構時,構建原子核式結構模型;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斥力的模型;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柴油機汽油模型。
八、理想實驗
所謂理想實驗又叫“假想實驗”“抽象的實驗”或“思想上實驗”它是人們在思想中打造的理想過程,是一種邏輯推理的思維過程和理論研究的重要方式。理想實驗似乎也叫實驗,但它同所說的真實的科學實驗是有原則區別的,真實的科學實驗是一種實踐活動,而理想實驗則是一種思維的活動,后者是可以將設計通過化學過程而實現的實驗,前者則是由人們在具象思維中構想下來而實際上難以做到的實驗。
然而,理想實驗并不是脫離實際的主觀臆測。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,捉住主要矛盾忽視次要矛盾對實際過程作出更深入一層的具象剖析。其次,理想實驗的推廣過程是以一定的邏輯法則為依據的,而這種邏輯法則都是從常年的社會實踐中總結下來的并為實踐所否認了的。
理想實驗在自然科學的理想研究中有著重要的作用。并且,理想實驗的方式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,它的作用只限于邏輯上的證明與指責,而不能拿來作為檢驗正確與否的標準。相反,由理想實驗所得出的任何推導都必然由觀察實驗的結果來檢驗。
拓展
一、控制變量法
當研究的一個數學量與2個或2個以上的其它數學量有關時,常采用只改變一個數學量,而使其余化學量保持不變,因而得出被研究數學量和改變量的關系。
如研究蒸發快慢決定誘因;磨擦力大小決定誘因;研究浮力和壓力、受力面積的關系;液體浮力和液體密度、深度的關系;壓強大小的決定誘因。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;物體放熱多少和物質種類、質量、升高氣溫兩者之間的關系;電壓和電流及內阻之間的關系;電功和電壓、電壓、及通電時間的關系。
二、等效取代法
按照作用療效相同的原理,作用在同一物體上的兩個力,我們可以用一個合力來替代它。這些“等效方式”是數學學中常用的研究方式之一,它可使我們將研究的問題得到簡化。
三、對比(比較法):
找尋幾個事物共同點或不同點的研究方式叫對比,這是一種常用的研究方式。
例研究不同光混和及不同染料混和;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誘因時,在應用控制變量的同時,也采用了對比的方式,比較哪一個蒸發快。
四、實驗推理法(理想化實驗)
人們常用推理的方式研究化學問題。在研究物體運動狀態與力的關系時,伽利略通過實驗和對實驗結果的推理得到如下推論:運動著的物體,假若不受外力作
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