时间:2023-07-02 09:19:37
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇初中物理等效替代法,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
等效替代法是指在研究某一个物理现象和规律时,因实验本身的特殊限制或因实验器材等限制,不可以或很难直接揭示物理本质,而采取与之相似或有共同特征的等效现象来替代的方法。这种方法若运用恰当,不仅能顺利得出结论,而且容易被学生接受和理解。在探究平面镜成像规律的实验中,用玻璃板替代了平面镜,因两者在成像特征上有共同之处,容易使学生接受,而玻璃板又是透明的,能通过它观察到玻璃板后面的蜡烛,便于研究像的特点。
比如在学习伏安法测电阻之后,要求学生设计一个实验,在上述实验中缺少电压表或电流表,其它器材不变,另有电阻箱供选用,要求测出未知电阻,应该怎么办?学生就可以用等效替代的思想进行设计了。
例:现有两节电池,三个开关,若干导线,还有电流表、滑动变阻器、电阻箱各一个,请用以上器材设计一个实验方案测出未知电阻Rx的值(电阻箱的最大阻值大于Rx)。
解析:(1)按图1连接好实物电路,将滑动变阻器接入电路的阻值调到最大值。
图一 图二
(2)闭合开关S1、S2,调节滑动变阻器R1的电阻,使电流表的示数为某一合适的数值并记为I0。
(3)断开开关S2,闭合开关S3并调节电阻箱R2的阻值,使电流表的数值仍为I0,则Rx的阻值就等于此时电阻箱R2的阻值。
点评:这里用电阻箱R2(已知阻值电阻)等效替代了待测电阻Rx,电路中的电流仍为I0,所以Rx=R2。测量方法突破常规思维,非常独特、新颖。
若在此实验中,将电流表改为电压表,其他器材不变,试用上述等效替代法测出未知电阻Rx的阻值。测量方法和操作步骤与上题大同小异,它的电路图如图2所示,只需调节R2知道两次电压表读数相同,此时R2的读数九等于Rx的阻值。
方法二、控制变量法:
所谓控制变量法是指为了研究物理量同影响它的多个因素中的一个因素的关系,可将除了这个因素以外的其它因素人为地控制起来,使其保持不变,再比较、研究该物理量与该因素之间的关系,得出结论,然后再综合起来得出规律的方法。这种方法在整个初中物理实验中的应用比较普遍。
在初中物理中,探究影响液体的蒸发快慢的因素、影响滑动摩擦力大小、影响导体电阻大小的因素、电流跟电压电阻的关系、影响电热功率大小的因素、影响电磁铁磁性强弱的因素的因素、决定压力作用效果的因素等实验,都运用了控制变量法。
例:(10·镇江)小凡同学在4块相同的玻璃板上各滴一滴质量相同的水,进行如图所示的实验探究,得出水蒸发快慢与水的温度、水的表面积和水面上方空气流动快慢有关。
(1)通过A、B两图的对比,可以得出水蒸发快慢与水的 有关。
(2)通过 两图的对比,可以得出水蒸发快慢与水的温度有关。
现在大力提倡素质教育,掌握科学的研究方法是中学生必备的素质。我认为,掌握科学的研究方法比单纯的记住一个现象、一种结果、一项规律更重要,对学生的可持续发展尤为重要。这就要求教师在教学过程中注重对学生科学研究方法的指导,现就初中物理教学中常用的科学研究方法及实例归类总结。物理学的研究方法有许多种,如控制变量法、转化法、实验推理法、等效替代法、理想模型法、归纳法、类比法、比较法、图像法等。
一、控制变量法
在研究物理问题时,某一物理量往往受到多种因素的影响,为了确定其中一个因素对被研究对象的影响情况,首先,要控制其它因素不变,也就是排除其它干扰因素,只改变这一因素,观察该因素的变化对被研究对象的影响情况,找出内在的规律,这就是控制变量法。控制变量法是探究性实验中最常用的方法。初中物理应用实例:
研究压力的作用效果(压强)与压力和受力面积的关系;
研究物体的动能与质量和速度的关系;
研究电流与电阻和电压之间的关系即欧姆定律;
研究电磁铁磁性的强弱与线圈匝数和电流大小的关系。
二、转化法
有些物质的形态通常是看不见的,可以通过该物质产生的各种效应来研究,也就是通过间接的方法来研究该物质。例如,风是看不见的,我们可以通过观察风产生的效应如被风刮起的尘土、树叶、烟、旗面、水波来判断风向、风速。这种研究问题方法就是转化法。初中物理应用实例:大气压是看不见、摸不着的,我们可以通过研究大气压产生的现象来认识它;电流是看不见、摸不着的,我们可以通过观察电路中的灯泡是否发光、发光亮度来判断电路中是否有电流以及电流的大小;磁场是看不见、摸不着的,我们可以通过观察其中的小磁针的北极所指的方向来判断磁场方向;在磁体周围撒一些铁屑来判断磁体周围的磁场分布情况;判断电磁铁的磁性强弱时,我们可以通过观察电磁铁能够吸引大头针的多少来确定;音叉发声时的振动不易观察,我们可以把正在发声的音叉接触水面,通过观察水面的振动来判断,也可以把正在发声的音叉靠近并接触用细线吊起的乒乓球,通过乒乓球的振动来判断。在研究响度与振幅的关系时,可以在鼓面上放一些塑料泡沫颗粒,用大小不同的力敲击鼓面时通过观察塑料泡沫颗粒的振动的高度来判断鼓面的振幅。
三、实验推理法
有些特定实验条件不易达到或不能达到,我们可以通过使现有的实验条件逐渐接近要达到的特定实验条件,通过现有的实验规律进行科学推理,得出特定条件下的结论。这种研究问题的方法就是实验推理法。初中物理应用实例:在研究牛顿第一定律时,通过大量实验得出,在水平面上运动的小车,如果受到的摩擦阻力逐渐减小,小车的运动速度变化会逐渐减少,据此可以推理得出:假如在水平面上运动的小车不受摩擦阻力,小车的运动速度将保持不变,小车将做匀速直线运动;在研究真空能否传声时,把正在发声的电铃放入玻璃罩内,用抽气机把玻璃罩内的空气逐渐抽出,听到的铃声逐渐减小,根据这一规律可以推理得出:假如玻璃罩内被抽成真空,在周围的人将听不到铃声,据此得出“真空不能传声”的结论。
四、等效替代法
某些物体的物理量由于受到实验本身的特殊限制或因实验器材的条件限制,不可以或很难直接进行测量,可以通过测量与之有相同效果的物体的物理量来进行研究,从而得出相同的结论,这种研究问题的方法就是等效替代法,这种方法可以使要研究的问题简单化、直观化,易于理解,便于操作。初中物理应用实例:在著名的“曹冲称象”故事中,大象的质量太大,在当时的条件下不便于直接测量,可以测量与之效果相同的石块的总质量,从而得出大象的质量;在电路中,一个电阻可以等效于几个电阻,几个电阻也可以等效于一个电阻,如串联电路的总电阻、并联电路的总电阻都是利用了等效的思想;在力的合成与分解中,若干个分力可以等效于一个合力,一个力也可以分解为作用效果相同的若干个分力。
五、理想模型法
理想模型法就是指把复杂的问题简单化,摒弃次要因素,抓住主要因素,对实际问题进行理想化处理,构成理想化的物理模型。这是一种重要的物理研究方法,有时为了更加形象的描述所要研究的物理现象、物理问题,还需要引入一些虚拟的内容,借此来形象、直观地表述物理情景。初中物理应用实例:光线、磁感线都是虚拟假定出来的,但却能形象、直观地表述物理情景与事实,方便地解决问题,通过磁感线研究磁场的分布,通过光线研究光传播的路径和方向;洪水季节,江河中的水有时会透过大坝的底层从大坝外的地面冒出来,形成“管涌”,“管涌”的物理模型就是连通器;杠杆是一种理想模型,杠杆在实际使用时,都会发生形变,这个形变可以忽略不计。因此,我们就把杠杆理想化,认为它无形变视为一个硬棒,从而使学生在研究时不被细枝末节的因素影响,顺利地得出杠杆平衡原理。
六、归纳法
在研究某一现象的规律时,不可能也没有必要把与之有关的所有现象都列举出来,而是通过大量与某一现象有关的事实,从中找出共同的规律,这种研究问题的方法就是归纳法。初中物理应用实例:声音是由物体振动产生的;光在同一中均匀介质中沿直线传播;光的反射规律;光的折射规律;平面镜成像特点;凸透镜成像规律;分子运动论;晶体的熔化特点;液体的沸腾特点;牛顿第一定律,阿基米德原理;液体压强规律;杠杆的平衡条件;功的原理;欧姆定律;焦耳定律,磁极间的相互作用规律;电磁感应;能量守恒定律。
七、类比法
有些物理现象、概念比较抽象,对学生来说比较陌生、难于理解和记忆,我们可以通过学生熟知的事物来类比,找出类似的规律,类比的对象要有相同或相似之处,这种研究问题的方法就是类比法。初中物理应用实例:用水流类比电流;用水压类比电压;用抽水机类比电源;用速度类比功率。
八、比较法
二、转换法
对于微观规律、抽象概念以及不便直接测量的物理量,教师可以通过宏观表现出来的现象及其他方面的现象进行分析,从而把微观的宏观化、抽象的具体化、间接的直接化,这有利于提高学生解决和处理具体事务的能力,养成寻找巧妙解决问题方案的习惯。如判断电流的存在,学生可从电流的效应来分析、判断磁场的情况,也可以通过放入其中的小磁针的偏转来分析;又如比较压力作用的效果,学生可以通过下陷的深度来判定。
三、理想模型法
理想模型法就是对事物形象化,抓住事物的主要矛盾及矛盾的主要方面,去掉次要因素而建立起来的一种物理模型,它可使事物形象化,突出其主要特性。如用光线、磁感线可以形象地描绘光和磁场,但实际中并不存在光线和磁场线;又如光滑表面、无内阻电源、杠杆、理想滑轮组抓住了事物的主要特征,而分子模型及固、液、气分子结构模型、原子结构模型则对事物的特性作了粗略处理。因此,为了使学生形成形象处理物理问题、抓住矛盾的主要方面及主要矛盾的意识,教师就必须引导学生借鉴物理模型的规律快速处理相关问题。
四、等效替代法
等效替代法是指用一个量等效替代一个或两个以上量的方法,以便建立一些新的概念,并简洁表达其规律,同时也可将一些不便直接测量的物理量变得可操作化。如总电阻、合力概念的建立;又如在测量不规则固体的体积时,学生可以采用排水法等效测量出排出的水的体积,然后算出固体的体积;再如在托利拆利实验中,学生可以将大气化的数值用水银柱压强值等效替代。当学生掌握了等效替代法,在处理物理问题时便可寻找出多种途径和方法,有利于培养学生的发散思维,拓宽学生的思维空间。
五、推理法
在现实中,受重力、摩擦力和空气阻力的影响,很多物理规律不能直接由实验证实,经常会使人们对事物的认识简单化和错误化。如力和运动的关系,在科学史上经历了漫长、激烈的争斗,最后,牛顿采用推理法建立了牛顿第一定律,因而推理法也是研究物理学的一种基本方法。教学中,教师可以通过其他实例进行推理、分析,以便使学生摆脱传统思维的束缚,发展抽象思维和创新思维。如在探究真空不能传声、在光滑表面上物体所受的滑动摩擦力为零等时,学生就可以采用推理法来进行分析和推理。
物理学中研究一个物理量与多个因素的关系时,常采用的方法是只改变其中的一个因素,而保持其他的因素不变,从而确定这个因素是否影响我们所要研究的物理量。这种方法就是控制变量法。
例如,在探究决定电阻大小的因素的实验中,在探究电流与电压的关系、电流与电阻的关系的实验中,在探究电流通过导体时产生的热量跟什么因素有关的实验中,都用到了控制变量法。
例1(咸宁中考)用如图1所示的实验电路来“探究――影响电阻大小的因素”,电路中a、b、c、d是四种不同的金属丝。
编号材料长度(m)横截面积(m2)①镍铬合金0。80。8②镍铬合金0。50。5③镍铬合金0。30。5④镍铬合金0。31.0⑤康铜合金0。30。5⑥康铜合金0。80。8现有几根镍铬合金丝和康铜合金丝,其规格如上表所示。为了便于探究和分析,实验中要利用控制变量法,要求都相对金属丝a 进行比较,因此电路图中金属丝a 应选上表中的(用编号表示),b、c、d 应分别选上表中的(用编号表示)。
解析③与②的材料、横截面积相同而长度不同,可用来对比研究导体的电阻与导体长度的关系;③与④的材料、长度相同而横截面积不同,可用来对比研究导体的电阻与导体横截面积的关系;③与⑤的长度、横截面积相同而材料不同,可用来对比研究导体的电阻与导体材料的关系。
答案③;②④⑤(顺序可互换)
点评在“探究影响电阻大小的因素”的实验中,要研究电阻的大小与导体的材料、长度、横截面积的关系,因此每次实验时都要控制变量。在研究导体的电阻与材料的关系时,要保持导体的长度和横截面积相同;在研究导体的电阻与长度的关系时,要保持导体的材料和横截面积相同;在研究导体的电阻与横截面积的关系时,要保持导体的材料和长度相同。
2图象法
图象法是指借助图象来确定物理量之间关系的方法,是物理学中运用数学知识研究物理规律的非常有效的方法,是一种科学探究的基本方法。
在电学中经常利用图象坐标来进行定性分析和定量计算,例如,在探究通过导体的电流与导体两端的电压、导体的电阻的关系时,利用“U-I图象”可以使复杂问题简单化。在历年中考中,有关图象坐标的电学题也屡见不鲜。
解析由图2可知,对于R1来说,电流0。2 A对应的电压是4 V,根据电阻计算公式得
答案A
点评本题考查如何利用图象坐标计算物理量的取值。此类题的解题关键是选好特殊值,代入相应公式计算出结果。
3等效替代法
所谓的“等效替代法”就是在效果相同的前提下,把实际的、复杂的物理过程变成理想的、简单的等效过程来处理,可使问题的研究与解决大为简化,还可加深对物理概念、规律的理解。
例如,在研究串、并联电路的电阻规律时、在用特殊方法测量电阻时利用等效替代法可以使复杂问题简单化。
例3(莆田中考)在测定一个未知电阻Rx的阻值时,小明和小亮设计了如图3甲所示的实验电路,其中R1是电阻箱S1为单刀积掷开关。
(1)闭合开关S后,把开关S1接到触点1;把开关S1接到触点2后,小明和小亮采取了不同的实验操作。
小明的操作:保持滑片P的位置不变,只调节电阻箱R1,直到电压表示数为U;
小亮的操作:同时调节滑动变阻器R和电阻箱R1,直到电压表表示数为U。
你认为两人的操作中,的操作是正确的。
(2)选择正确的实验操作后,电阻箱R1上各旋钮的位置如图3乙所示,其读数为Ω,则待测电阻Rx的阻值应为Ω。
解析(1)本题中,闭合开关S后,把开关S1接到触点1时,调节滑动变阻器R,使电压表有个合适的示数U,这个电压为此时待测电阻Rx分担的电压大小;当小明操作时,是保持滑片P的位置不变(即变阻器连入电路中的电阻大小不变),只调节电阻箱R1,直到电压表示数为U,说明此时电阻箱R1分担的电压与(1)步骤中的Rx分担的电压相等。因两次实验中,变阻器接入电路中的阻值大小相同,故R1与Rx接入电路中的电阻大小也相同。由此可知,小明的操作是正确的;
(2)按照电阻箱的读数规则,其读数为
待测电阻Rx的阻值等于实验中R1的示数,也是108 Ω。
物理学习,不但要获得物理知识,还要掌握技能、技巧,掌握物理问题的研究方法。初中物理所涉及到的研究方法主要有观察法、实验法、猜想法、等效法、建立模型法、转换法、替代法、控制变量法等。
1.观察法,指通过对实验过程的认真观察,再归纳总结出规律等。如通过对水沸腾实验的观察得到水沸腾的特点,从而推出液体沸腾时吸收热量但温度不变的特点。
2.实验法,人们使用仪器,通过人工控制条件,使自然现象、过程再现出来。它是物理研究的一种非常重要的方法。通过实验可发现定律、规律,如欧姆通过实验发现欧姆定律;通过实验验证假说,如布朗通过“布朗运动”的实验验证分子动理论假说;通过实验测定物理量,如托里拆利通过实验测定出大气压值。
3.猜想法,是探索物理的一种广泛应用的方法,它是用已知的物理规律对未知的自然现象及规律做出的科学预见。猜想法和实验法律相结合使用,先猜想然后设计实验验证,是目前探索物理经常使用的方法。如初三物理(沪科版)中研究“通电导体放出热量跟哪些因素有关?”先要求大家猜想,然后设计实验验证猜想,就是采用“猜想+实验”的方法。
4.等效法,狭义等效法是根据同一性质的几个量与一个量之间效果相同而建立的方法。如研究物体受几个力作用时引入合力。广义等效法指自然界中不同物质之间存在着的联系而建立的原理或方法,如改变物体内能的方法有做功和热传递,它们的作用效果是等效的。
5.建立模型法,从自然界中抽取更为本质的、概括了的类似物的方法,如连通器、光线。
6.转换法,是指将那些看不见、摸不着的现象或者不容易直接去测量的物理量,用一些直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量的方法。如用电流的效应去判断电流的存在,用扩散现象去说明分子是运动的。
7.类比法,指两个或两类对象有某些共有的相同或者相似的属性,推出一个对象可能具有另一个或另一类现象已经具有的属性。如研究电流概念时用水流作类比。
8.替代法,在研究物体的某一物理量时,由于这一物理量难于测量,可用便于测量的其他物体的相同物理量来测定代替。如曹冲称象用的就是替代法。
9.控制变量法,在研究某一物理量与其他几个物理量关系时,可先研究这一物理量与几个中的一个量的关系,然后逐一研究这一物理量与其他物理量关系,研究时,每次都要保证除研究的那两个物理量外,其他物理量保持不变,最后将这些单一关系综合起来,如研究力的作用效果与哪些因素有关,研究电流与电压、电阻之间关系,用的就是控制变量法。
例1:说出下列研究物理问题的方法
1.根据磁铁产生的作用来认识磁场(转换法);
2.通过观察冰熔化、松香熔化实验得出晶体与非晶体区别(观察法);
3.通过实验来研究杠杆平衡条件(实验法);
4.研究两个及两个以上电阻组成的电路时,引入总电阻(等效法);
5.研究磁场时引入磁感线(建立模型法);
6.讲授电压时,用水压作类化(类比法);
7.用量筒、水测不规则小石块的体积(替代法);
8.探究影响滑动摩擦力的影响因素(控制变量法)。
例2:滑动摩擦力在研究相关物体运动情况时起着非常重要作用。通过实验探究已经知道滑动摩擦力与接触面粗糙程度有关,也与接触面之间的压力有关。有些同学又猜想滑动摩擦力可能还与接触面的大小有关。请你从以下器材中选出部分器材,设计一个实验对以上猜想进行验证。
器材:a、斜面;b、带钩的正方体木块;c、带钩的长方体木块;d、表面平整的长木板;e、几条毛巾;f、直尺;g、弹簧测力计;h、硬纸板。
(1)写出你需要的器材(用器材前面字母表示)
(2)简述主要实验步骤(安徽省中考题)
解题点拨:本题所提出问题的方法叫猜想假设,设计实验的思路是控制变量。因此设计实验时,要从便于控制变量的角度确定器材。
解:(1)c、d、g。
实验步骤:(1)将长方体木块放在长木板上,用弹簧测力拉着它匀速前进,观察记录这时弹簧测力计的示数;(2)将长方体木块侧放在长木板上,用弹簧测力计拉着匀速前进,观察、记录这时弹簧测力计示数;(3)比较两次弹簧测力计示数,即可初步检验上述猜想。
例3(无锡市中考题):现有各种规格的不锈钢丝和铜丝,请你设计实验研究方案,比较不锈钢丝和铜丝这两种材料的导电性能。
(1)实验研究中对不锈钢和铜丝的选取有什么要求?
(2)你用什么方法显示材料的导电性能?(可画出相应电路图加以说明)
说明:本题涉及到物理方法有控制变量法、转换法,选择材料时要控制它的长度、横截面积,材料的导电性能则从其他物体的特征上反映出来。
控制变量法是初中物理实验中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一。所谓控制变量法是指为了研究物理量同影响它的多个因素中的一个因素的关系,可将除了这个因素以外的其他因素人为地控制起来,使其保持不变,再比较、研究该物理量与该因素之间的关系,得出结论,最后综合起来得出规律的方法。这种方法在整个初中物理实验中的应用比较普遍。例如在人教版实验教科书《物理》(八年级上册)第一章第一节关于探究声是怎样传播的实验中,就开始渗透控制变量的思想。因为固体、液体和气体都是传声的介质,我们逐一研究它们分别可以传声时,就必须控制其它两个因素。如果在进行该实验时就给予学生恰当点拨,提出:“把两张课桌紧紧地挨在一起,一个同学轻敲桌面,另一个同学把耳朵贴在另一张桌子上,听到的敲击声为什么就能认为是桌子传来而不是空气传来的?”引导学生去分析比较,就能使学生体验到控制变量的思想。在接着的探究影响音调、响度等因素的实验中,把控制变量的思想对学生给予简要的介绍,就会使学生逐步领悟到控制变量法的实质要领,为以后的探究实验做好方法上的准备。
在初中物理中,探究影响导体电阻大小的因素、电流跟电压电阻的关系、影响电热功率大小的因素、影响电磁铁磁性强弱的因素、影响滑动摩擦力大小的因素、决定压力作用效果的因素等实验,都运用了控制变量法。
二、等效替代法
等效替代法是指在研究某一个物理现象和规律中,因实验本身的特殊限制或因实验器材等限制,不可以或很难直接揭示物理本质,而采取与之相似或有共同特征的等效现象来替代的方法。这种方法若运用恰当,不仅能顺利得出结论,而且容易被学生接受和理解。例如,在探究平面镜成像规律的实验中,用玻璃板替代了平面镜,因两者在成像特征上有共同之处,容易使学生接受,而玻璃板又是透明的,能通过它观察到玻璃板后面的蜡烛,便于研究像的特点,揭示出规律。在学生亲历实验过程的基础上,教师应注重引导学生进行方法的总结,使他们在思维方式上受到启发,这样当他们以后遇到有关的实验设计时,就会自觉地加以运用。比如在学习伏安法测电阻之后,要求学生设计一个实验:在上述实验中缺少电压表或电流表,其他器材不变,另有一个已知阻值的定值电阻供选用,要求测出未知电阻,应该怎么办?学生此时就可以用等效替代的思想进行设计。
三、转换法
在教学中,坚守生本本位,教师要有意识地创设教学情境,激发学生的探究热情,让学生在探究活动中学习知识,在探究活动中研究方法.教师要根据学生的认知过程,设计合理的教学方案和教学计划.如,在研究平面镜成像规律实验中,我们不要急于让学生一下子就算出成像的大小,要先让学生知道,像和原物的大小关系,然后逐步引向深入.要启发学生:有些演员不能独立完成的高难度动作,经常请替身完成.通过这类例子类比:用另一个相同的蜡烛做特技替身,来代替镜子的蜡烛,去与它的像进行比较,这样很符合学生的认知特点,又能很好地解决文本中想要说明的“像和物的大小关系”问题.
创设情景、引导学生选择研究方法.这有利于培养学生的能力,给学生更多探索的机会.如果教师能有效挖掘教材,不仅可以成功地完成物理知识教学任务,更有利于学生掌握物理研究方法和创新能力的培养.例如,在研究“滑动摩擦力与什么因素有关”我们时,让学生思考:什么例子可以证明,产生滑动摩擦的相关因素呢?在学生探究的基础上,学生和教师总结猜想:滑动摩擦力的大小和接触表面粗糙程度、压力、接触面积、物体的速度等有关.接着质疑:用什么方法来确认你的“猜想”是正确的.如果滑动摩擦力的大小改变时,你如何确定其影响的因素呢?――控制变量法将是一个重要的技能.学生在选择适当的研究方法后在下面的学习和探究,就可以顺利进行了.
二、深入启发,突破难点
在物理课堂教学中,启发式教学遇到的一个最大障碍是学生“启而不发”.在这里,最直接的原因还要从教师这里找,因为很多时候是我们的要求和教学内容与学生的实际没有完全接轨.因此,做好启发式教学的关键是联系学生的实际,坚持发展学生的最近发展区.学生只有估计他能够接近目标,才会试着去努力,标准太高了,他不可能去尝试.标准太低,当然也不可能使学生进入积极的精神状态.没有积极的精神状态,突破难点就勉为其难.如,单摆问题的难点突破.有一位有经验的教师是这样做的:在讲完单摆以后,提出了如下问题请学生想一想“当单摆摆角不大时,什么力使单摆做简谐振动呢?”一个学生说,“是张力的力量”,一个学生说是“重力的分力”,各抒己见.然后另外一个学生说:“他们两位只是说法不同,本质是一样的.第一个学生是从合成角度分析的,第二个学生是从分解角度分析的,合成与分解是方法问题,实质是一样的.”接着教师又问:“二者实质既然相同,合成和分解的分力就都应该具有简谐力(简称为回复力)的特征,是吗?”这样的启发使课堂上的形势发生了变化,许多学生通过分析而支持“是重力分力”的正确观点,深入的启发,充分调动学生的积极性.
在初中物理教学中,教师应引导学生不断思考,要以学生为主体,充分调动学生学习的主动性、积极性.在教师的指导和启发下,组织学生积极开展讨论,使学生对物理问题进行思考、讨论、分析和研究,最后得出正确的结论.讨论主要内容应该是物理学中的重要概念、规律、现象和公式及学生在学习过程中经常遇到的一些问题,学生学习这些概念、规律和公式相对来说还是有困难的,容易模糊.如“运动和力的关系”、“波的概念”、“浮力”的概念等.
三、方法举隅,重在变通
1.等效替代法
“曹冲称象”中用石子等效替换大象,就是等效替代法.等效替代法是一种抓住两个看起来不同的物理过程,找到同样效果的方法.如:在电路中,若干个电阻,相当于一个适当的阻力,反之亦然.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.
2.实验推理法
在初中物理教学中,有一些物理现象,用实验可以直接验证,而有的却需要我们通过实验,提出了合理的推理得出正确的结论,这就是实验推理法.
如,牛顿第一定律实验.同一物体,从同一斜面同一高度释放,它在光滑平面运动和粗糙的平面上运动,滑出去的距离明显是不一样的.于是我们推断,如果这个物体在绝对光滑平面上运动,那么这个物体将永远是匀速直线运动.再如,在做真空不能传递声音的实验时,当我们发现空气越少,声音就越小时,我们推断,真空不能传声的.
3.建立模型法
为了方便的研究物理问题,在初中物理教学中常常采用建立模型的方法,建立模型方便于探讨事物的本身,建立模型是对研究对象所作的一种简化描述.物理学的发展过程可以说是一个不断建立物理模型的过程,是一个用新的物理模型来取代旧的或不完善的物理模型的过程.
如,研究肉眼难以观察到的原子结构时,我们光靠语言的描述,是很困难的,怎么办?――建立核结构模型.再如:力的示意图或力的图示是实际物体和作用力的模型.电路图是一个真正的电路模型.
加强初中物理实验教学,特别是认真组织好学生分组实验,是激发学生的学习兴趣、开发智力、培养学生独立操作能力的重要教学手段,是全面提高物理教学质量和学生的科学素质的必要途径。
一、学会观察
观察是学习物理最基本的方法,是科学归纳的必要条件。 学生对学习活动的外部表现进行有目的、有计划的观察、记录, 能够为物理概念的形成、物理知识的理解、物理规律的探究提供信息和依据。观察重点, 排除无关因素的干扰。如在做气体膨胀对外做功的实验时,学生只听到“嘭”的一声, 看到瓶塞跳得很高, 对真正需要看的现象――塑料瓶口出现的酒精烟雾却视而不见, 这就需要教师及时提醒学生, 然后对该现象进行分析。运用前后对比观察, 抓住因果关系。运用正反对比观察, 深化认识。在指导学生观察时, 多采用一些正反对比的方法, 可以加深学生理解知识, 拓宽思路。在探究声音的产生时, 笔者让学生对发生物体和无声物体进行对比观察,从而得出结论;在探究沸点与气压的关系时, 让学生通过观察增大和减小气压时,沸点的变化现象,进行对比从而得出两者之间的关系。
二、学会积累
积累法实际上是一种放大法,要求我们的学生在测量微小量的时候,学会将微小的量 积累成一个比较大的量。笔者跟学生们一起探究测量细铜丝直径的方法时,让学生根据提供器材自主探究,先把细铜丝在铅笔上紧密排绕N圈( N根据情况确定) , 再用刻度尺测量细铜丝直径长度,然后用线圈直径的总长度再除以N, 这样测量结果更接近真实值。又如,用单摆测量重力加速度g,不直接用测量全振动一次的时间来测量单摆的振动周期T,而是测量全振动n次,如n=100的总时间t,然后,再由T=t/100计算出T值。这样,可增加有效数位,减小测量误差。
三、学会转换
在生活中有许多看不见、摸不着的现象, 这时我们就要想办法使之转化为学生熟知的现象来认识它们。如电流看不见、摸不到, 但学生们通过实验发现它能产生一些效应, 从而认识了电流;磁场也可以根据地磁场的基本性质来认识; 研究电热与电流、电阻有关时, 将产生的电热多少转换成液柱上升的高度; 回答动能与什么因素有关时, 将动能的大小转换成小球运动的远近。对于不容易测得物理量, 可以根据定义式转换成能够直接测量的物理量。
四、学会替代
一、恰当的创造活动情境,活跃课堂气氛
物理教学活动,不应只是教师教授物理知识的舞台,它应该是师生之间共同发展、交往互动的舞台,出色的物理教学活动应将学生变为课堂的主体,发挥学生的主观能动性,进而完成教师教学与学生学习的有机统一。课堂中,教师应注意自己的定位,教师只是物理学习的合作者、引导者和组织者。教师进行教学的前提应是学生的已有经验、已学知识及其认知水平,并且教学需面向全体学生,注重因材施教和分层教学。
著名教育家曾定义了游戏与兴趣之间的关系,游戏是一个缓冲地带,一个情感兴趣与认识兴趣的缓冲地带。处于初中阶段的学生,由于其年龄的关系,大都不喜欢呆板枯燥的课堂氛围。孩子的天性便是爱玩,物理教师进行课堂教学时切忌一味讲解教材中的知识点,完全不顾及学生的感受,即使有一个好的出发点,可能最终也很难得到一个好的结果。教师应当清楚的知道,教学的目的在于学生能够取得好的成绩,为学生以后学习更高的层次的理论打下坚实的基础,若是单凭教书一厢情愿的做法,一味的向学生灌输知识点,会给学生带来巨大的压力,最终的结果反倒不尽如人意。教师应尝试从孩子的角度去理解,不论是教师课堂上密集的知识讲解,还是家长望女成凤、望子成龙的心态,都会极大的抑制孩子的天性,扼杀孩子活跃的思维和创新的能力。因此,课堂中教师应创设一种轻松的课堂氛围,减轻甚至消除学生的压力,让学生在课堂中感受到学习的快乐,激发学生的学习积极性。
二、导入趣味性因素,提升学生的学习热情
众所周知,“好的开始等于成功的一半”,一个课时为四十分钟,其中决定整堂课质量高低的往往是开端的几分钟,教师若能在开始的几分钟引起学生对这堂课的兴趣,那么这堂课的效率必然不会低。究竟原因,这与高中生的年龄有着直接的关系,高中生大都活泼好动,刚经历课间十分钟,其心思必然游离在课堂之外,学生的精力在课前几分钟必然难以集中在课堂中。因此,教师在课前几分钟的导入起着及其重大的作用。如何将学生的注意力吸引到课堂中呢?趣味性的导入便成为吸引学生的注意力的绝佳方式,趣味性的导入不仅能够吸引学生注意力,还能帮助课堂气氛的活跃,提升学生的学习效率。
三、合理运用物理处理方法,提升课堂教学质量
运用物理思维、物理方法解决问题的过程中,教师和学生不断总结和积累,最终形成了一些物理问题的常见处理方法。教师在日常的教学中,一定要引导学生去掌握,去体会这些方法,最终使学生能自己运用这些方法去解决物理问题。以下简要介绍三类方法。
1.等效替代法。
所谓等效替代法就是在保证相关过程或对象的某一方面数据不变的前提下,用一个简单的,理想的,熟悉的物理过程或对象来替代原来复杂的,陌生的,隐晦的物理过程或对象。高中物理课本中也有许许多多等效替代法的运用,例如:电阻串并联的研究、合力与分力、交流电的有效值等等。物理问题的解决中也有诸如物理过程等效替代、物理模型等效替代和作用效果等效替代等替代法的运用。我们在运用等效替代法时,应明确等效的指局部等效,即在某方面或特定条件的等效,绝不是完全等效。解决实际问题的过程中,只有明确等效的上一特点才能对等效替代有一个好的掌握。
2.逆向思维法。
有时一个问题从正面着手解决难度很大,为了更加简便的解决问题,我们可以考虑改变自己的思维方式,换个方向,有意识的改变思考问题的顺序,即由原本的由因至果,由前至后的思考方式转化为由果至因,由后至前的思考方式,从而使一个原本复杂的问题变的简单且容易解决,这便是逆向思维法。逆向思维法是一种非常大胆,非常具有创造性的思维方法,学生运用这种方法时一定要有足够扎实的基本功和敢于挑战自己的勇气。通常运用执果索因、反证归谬等来进行逆向思维。
3.估算法。
估算法主要运用在某些精确度要求不太高或对某些物理量的数量级的大致推算中。估算题与通常接触的计算题不同,它虽然并不要求精确严密的计算,但必须的合理的估算。估算题的主要目的是培养学生的思维能力。通常我们依据四步法来解决这类问题---1、抓主要,略次要,合理建模;2、深挖题目,注意隐藏条件;3、分析物理过程,列出已知量、未知量及问题所求量,找出其物理规律;4、明确思路,稳扎稳打一步一步列出式子,最终求的答案(注意:结果一般要求保留一到两位有效数字)。
四、开展实验教学,培养学生实践应用能力
物理指事物的内在规律,事物的道理,是研究物质(质量)结构、物质相互作用和运动规律的自然科学,是一T以实验和观察为基础的自然科学。通过物理实验教学,并能够把抽象的物理知识进行真实、直观展现,使学生在实验过程中发现自身不足,还可培养学生学习兴趣,积极、主动参与到物理实验教学中。现阶段,我国高中物理教师因而受到应试教育的深远影响,忽略了物理实验教学的关键性,即便开展物理实验教学也是教师操作,学生在一旁观看,导致学生很难参与到其中,严重影响学生实践能力的培养,限制学生全方面发展。构建高中物理高效课堂,教师应科学开展实验教学,加强实验教学的有效性。例如教师先通过实验演示,使学生了解相关操作流程,然后为学生创建教学情境,安排学生开展分组实验。如测定电池的电动势与内阻实验教学中,现把学生进行分组,然后组织学生亲手操作。通过学生实践操作,不仅能够巩固之前所学的物理知识,还能培养学生实践操作能力。而学生的讨论与探究,可拓展学生思考范围,加深师生关系,营造良好的教学氛围,同时也可培养学生探究与独立解决问题能力,从而实现学生全方面发展。
此类方法常用于:(1)探究影响蒸发快慢的因素。(2)探究影响导体电阻大小(3)探究影响电磁铁磁性强弱的因素。(4)探究电流跟电压、电阻的关系。(5)探究影响电流热效应的因素。(6)探究影响滑动摩擦力大小的因素。(7)探究决定压力作用效果的因素。(8)探究影响动能大小的因素等。
2、等效替代法:在研究某一个物理现象和规律时,因实验本身的特殊限制或因实验器材等限制,不可以或很难直接提示其物理本质,而采取与之相似或有共同特征的等效现象来替代的方法。
此类方法常用于;(1)探究平面镜成像特点,(2)探究等效电阻等。
3、转换法:有的物理量不便直接测量,通过将其转换为容易测量的物理量,或有的物理现象不便直接观察,通过将其转换为与之相关联的物理现象,从而获得结论的方法
此类方法常用于:(1)探究影响电磁铁磁性强弱因素时,用吸引铁钉的多少来判断》(2)通过观察压强计U形管内液柱的高度差判断液体内部的压强大小。(3)通过观察木桩被落下的金属块撞击后陷入沙坑中的深浅来比较重力势能的大小。(4)通过墨水的扩散现象来认识分子的无规则运动等。
4、类比法:在学习一些十分抽象的物量时,为了把要表达的物理问题说清楚,往往用具体的、有形的、大家熟知的事物来类比,通过一个比较熟悉的对象的某些特征,去理解和掌握另一有相似性的对象的某些特征的方法。
5、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,再根据实验结果进行合理推理从而得出正确结论,这是一种常用的科学方法,