时间:2023-07-21 16:49:15
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇初中物理科学方法,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。
就物理学科而言,其本身就蕴涵着极其丰富的科学方法,大致可将这些方法归纳为以下四类:
1.物理方法
物理方法主要包括以下内容:理想化、实验、等效、模型、放大以及观察等。如薄透镜、电磁波等,均是按照物理方法建立起来的理想模型,它们不但是物理知识构筑的基础,同时也是一种处理物理问题的实用方法。
2.数学方法
数学方法实质上属于一种工具,对于一些较为复杂的物理问题有时可转化成数学问题,再通过比例法、图像法、方程法等,可以简化物理问题的求解过程。如电阻、密度等物理量的实验一般使用的都是比例法及图像法。通过这两种方法能够使学生更容易掌握物理概念及规律。
3.逻辑方法
逻辑方法中包括以下内容:推理、分类、归纳、综合、分析、类比、概括、抽象等,例如,在寻求两件物品的相同点和不同点时,运用的就是比较法;焦耳定律及牛顿运动定律,也都是按照综合、分析、推理、归纳等,并以实验事实为依据总结出来的。
4.哲学方法
哲学方法包括:绝对相对、量变质变、控制变量法、一般特殊、部分整体、原因结果、统一对立等。如,在探究“浮力的影响因素”的实验教学中就运用了控制变量法,在实验的设计阶段,应结合实际生活中的物理现象对浮力的影响因素进行有根据的猜想,再以每一个因素是否与浮力有关为主题设计实验步骤。在设计试验过程中,应突出控制变量法的运用,即对影响浮力的因素和条件施加人为控制,改变某个变量、保持其他变量不变,测量并计算出浮力的大小。
1.重视科学方法教育是当前世界科学教育的趋势
现今,随着科学技术的快速发展,科技的竞争日趋激烈,与此同时,教育人士也逐渐认识到,能力的高低主要取决于掌握方法的多少以及对方法运用的熟练程度。因此,教师在进行物理教学中,不仅应该让学生了解并掌握物理学的各种现象、概念及规律,同时还应该让学生对科学的态度及方法更加重视。
2.科学方法教育是新课改的目标当前
我国的新课程标准已将科学方法确定为普通初中物理教学内容中的一部分,这一点较为充分地体现出课改对科学方法教育的重视程度。在《普通初中物理课程标准》的总目标中详细阐明:应发展学生自主学习能力、学习科学探究方法、养成良好的思维习惯、能够运用物理知识及科学探究方法解决问题。
3.科学方法是形成正确世界观的基础
就物理学而言,其是哲学及其他自然学科的基础,这一点决定了学好物理有利提高全体学生的科学素质。因此,学生具备科学的学习方法及思维习惯,不仅能够有利于学生更好地学习其他学科的知识,而且还有利于学生理解及应用唯物论和辩证法,进而促进了学生科学世界观的建立。
4.科学方法教育有利于提高学生学习能力及科学素养
科学方法是遵循教育要面向世界、面向未来、面向现代化战略思想的必然要求。从某种意义上讲,科学方法是由各种科学知识衍生而来的,可以说它是科学知识的延伸,也是对科学知识最好的论证。因此,科学方法既是学生掌握物理知识及训练基本技能的重要途径,也是培养学生科学精神、思维及态度的主要依托。借助科学方法对学生进行教育不仅有利于提高学生各方面的学习能力,同时还可以培养学生的科学素养。
三、初中物理科学方法教育应遵循的原则
1.科学性原则
《物理课标》为物理教学明确了科学方法教育目标,教师应依据新课标的要求,在熟悉教材知识体系的基础上,认真分析教材内容,从中挖掘适应于物理教学的科学方法教育因素。同时初中物理科学方法教育必须符合学生的年龄特点、心理特征以及接受能力,制定可行性强的物理科学方法教育策略,促使科学方法教育的内容和目标更为科学化。
2.物理科学方法与物理知识相结合的原则
物理科学知识及科学方法均属于整个物理教育体系中的一个分支,而科学方法则是以知识为载体的,因此,在进行物理科学方法教学时,千万不能脱离物理知识教学,应将两者有机的结合在一起。那种忽视物理知识而仅注重科学方法的教学方式,势必会增加学生的学习负担,不利于提高学生的学习积极性和学习兴趣。
3.科学探究原则
学习将科学探究渗透在教学过程中,让学生在科学探究时,不仅学习物理知识与技能,体验科学探究的过程,还可以学习科学探究的方法,养成科学探究的能力,这是科学方法教学的一个途径,所以,探究教学的开展必须以运用物理科学方法为前提条件,并结合物理知识、联系生活实际,以学生为教学主体,调动学生的学习兴趣,以此来提高教学效果。
4.隐性为主、显性为辅的教育原则
物理科学方法的隐性教育是指在教学过程中潜移默化地发挥物理科学方法的向导作用,而不要对具体方法进行详细介绍和阐释,属于渗透性教育。物理科学方法的显性教育是指在教学过程中根据学生接受的方式和程度提出科学方法的名称,阐述科学方法的内容、特征以及如何具体运用这些方法解决物理问题。在初中物理科学方法教育中应实施隐性教育为主、显性教育为辅的教育策略,以适应初中生现有的思维能力、知识水平和接受能力。
5.以学生为主体的原则
新课改中明确指出应以学生为主体进行教学。而科学方法只有在实践中才能得到充分体现,因此,在教学的过程中,应让学生主动参与到教学的过程中,不要仅是一味的进行理论知识的灌输,使学生只能被动地接受,这样势必无法调动起学生的主观能动性,教学效果可想而知。
四、初中物理科学方法教育实施的策略
1.初中物理实验中实施科学方法教育
初中物理实验根据实验在物理研究中的不同作用可分为验证性实验、探索性实验、测量性实验等。将科学方法教育运用到实验教学中,可以引导学生通过亲身实践去领会物理知识和规律,逐步形成运用科学方法探究新知识、研究新问题的良好习惯。如在进行定滑轮的特点实验教学时,教师可以从三个方面进行探究实验,引导学生总结出定滑轮特点,在整个实验过程中渗透了实验法、比较法、观察法和理论分析法等科学方法。第一步,利用幽默的漫画创设教学情境,让学生大胆假设,并让学生动手实验验证,并得出结论;第二步,指导学生观察教师的演示实验,得出定滑轮是等臂杠杆的结论;第三步,指导学生用理论分析法,将定滑轮视为变形杠杆,得出使用定滑轮与不使用定滑轮提拉物体的用力大小是相等的,所以定滑轮不省力。
2.在物理学史教学中实施科学方法教育
在初中物理教学中穿插物理学史,不仅可以使学生深入了解科学家的思维方式和人格魅力,激发学生学习物理知识的兴趣,更可以启发学生掌握科学研究方法。教师在物理课堂教学中,应充分考虑历史资料与教学内容和教学目标的相关性,以及历史资料本身的吸引力和趣味性,选择适当的教学时机将科学方法教育渗透到物理学史介绍中,从而让学生潜移默化接受和感知科学方法教育。如在《力和运动》这一章节教学中,教师可以讲述伽利略是如何进行实验反驳亚里士多德认为“物体越重,下落越快”的观念的,从而使学生了解物理学家探寻真理的方法和态度,进一步深化对所学知识的理解。
1.引言
掌握物理中的知识已经不是对学生的唯一要求,还要培养学生的有价值的物理学习素养,现在有很多学校已经成功改变了教学方式,使学生变被动为主动,不再单一地被动接受讲台上老师教授的知识,而是大家共同合作,一起探求科学的内涵,彼此互助,更好地达到学习的效果。学生在新的物理教学中提高自己的学习素养,拥有更好的创新意识和实践能力。在物理学中逐渐渗透科学的方法,不再单纯地追求答案,而是对探究过程提高重视,让学生掌握的不仅是物理知识,更重要的是科学探究的方法,这对全面推进素质教育具有极大的促进作用。
2.初中物理渗透科学方法的策略
2.1利用物理基础知识
学生通过自主探究式学习实现教学目标,是初中物理探究教学的主要内容,它作为新课标提倡的创新型教学模式,可以最大限度地调动学生学习的积极性,改变传统的教学模式。那么在探究式学习的环节要联系科学方法,就要通过利用物理基础知识实现。研究物理问题急需科学的方法,这种方法是学生获得知识的最佳途径,通过这样的科学方式,可让学生更好地理解物理知识和概念。可是再好的方式都必须有基础知识的支撑,这就显示出了物理基础学习的重要性,所有的后续内容都必须有基础知识的支持,否则就会难以开展。
2.2利用物理实验
在物理教学中,大多数教师为了让学生直观地理解物理概念,都会在课堂上针对教学内容,向学生展示各种物理模型,或者组织学生参加相关的物理实验,以对物理学习起到帮助作用。在探究式物理学科的教学中,实验同样是一种很好的辅助方法,学生通过自己动手操作,处理自己实验中得到的数据,并一起讨论、分析、评价,最终得出普遍性的规律,以此帮助学生更好地理解物理中抽象的概念和知识。同时,老师与学生之间也可以有适当的沟通和交流,所以,老师可以利用这种物理实验的方式向其渗透科学方法。下面通过一个例子进行说明:物理中有一个很经典的实验,就是证明空气是可以传声的。让同学们将完好的一个电铃放在一个密封性很好的容器里,通电之后,外面的人可以非常清晰地听见电铃发出的声音,但是这并不能证明什么,因为还缺少对照实验,不能排除其他因素的影响。至于对照实验,要找出关键的点,那就是保持其他因素不变,只是将密封容器内的空气抽出,使其变为真空状态,这时再接通电源,外界的同学就无法听见电铃的声音了,可能有的时候并不能保证容器达到完全真空,但是随着内部空气的逐渐减少,电铃的声音也跟着变小,经过反复实验仍然得到相同的结果,那么这样的结果就是可信的。这样经过严密的对照和反复确认,就可以得出空气是可以传声的,它是声音的传输介质。
2.3利用物理现象
物理学科不仅是一项理解性很强的学科,还是一个对操作能力和实践能力都有很高要求的科目,对它的学习方法要保证灵活多样,这样才会使物理学习更加有效。对于探究式的初中物理学习,看得见的物理现象对物理问题的解释是最有说服力的,通过对物理现象的观察和分析,就会发现物理世界的奇妙多彩,也可以用来对学生的猜想加以验证。所以通过物理现象渗透科学是直观可行的,可让学生理解物理现象中包含的科学道理。
举例来说,初中物理中有对凸透镜成像的实验,通过对光的折射与反射实验,让学生尽快掌握光的传播特性,了解这种具体的科学内容,并举一反三,在之后的学习中学会使用。做这个实验并不需要很多材料,应用一个标准的凸透镜就好,因为之前都了解了凸透镜成像的原理。具体实验中最关键的部分就是找到它的焦点,其实方法是很简单的,在纸上画出一个上下不同的图案,将凸透镜先从最接近纸张的距离开始观看镜下的图案,刚开始图案是正置的,逐渐将镜面远离纸张,直到镜下的图案变为倒置的那一个高度,量出此时凸透镜镜面到纸张的距离,这段距离的长度就是此凸透镜的焦点距离。通过对这一现象的观察,可以让同学们更加深入地理解凸透镜焦距的相关理论,这一实验也能证明光是沿直线传播的。
3.结语
初中物理教学要适应时展的需要,不断在教学中开拓进取。在初中物理新式探究学习中,要适当地向学生渗透科学方法,让他们熟练掌握并使用,这样学习的难度就会降低很多,慢慢地提高学生的探究能力和实验能力,综合发展,掌握了这种方法对他们的后续物理学习有很大的帮助。
参考文献:
在当前的课程改革中,一些教师存在一种错误的思想,认为新课程标准改革就是要找到一种学习物理比较轻松的方法来,记得两千多年前古希腊数学家欧几里德在回答另一学者托勒玫的问题时说“不存在任何通向几何学的不费力气的方法”,因此也有理由这样说“不存在任何通向物理学的不费力气的方法”。知识是方法的载体,脱离了知识科学方法教育就成了空中楼阁,开展科学方法教育要符合学生的认知规律,应根据学生的年龄特征、知识水平和思维发展循序渐进地进行。以下就教育上谈谈自己的看法。
一、初中物理科学方法教育的两种方式
一般地说,科学方法教育有“隐性”和“显性”两种方式。隐性方式是“用科学探究的一般程式去组织对科学知识的概念、规律、原理的教学过程,使学生的认识过程模拟科学探究过程,但教学过程中并不明确地去揭示所采用的科学方法原理。”显性方式是在“进行科学方法教育时,明确指出科学方法的名称,传授有关该方法的知识,揭示方法的形式、操作过程,说明原理。隐性方式重在使学生感受科学方法,受到科学方法的启蒙和熏陶,初步体会到科学研究的方法和策略。这种方式适合于学生对感性认识不足时,或者对所研究的问题并不占主要地位时使用。显性方式重在解决问题中模仿应用科学方法,对科学方法进行操作训练,使学生有意识地掌握科学研究的方法和策略。这种方式适合于学生对感性认识较丰富的前提下,有目的、有意识地培养学生解决科学问题的能力时使用。尤其在初中教育阶段,隐性方式教育是非常重要的。学科内容只有在经过系统学习,使学生掌握经过整理的系统知识时,才能培养起进行思维活动的能力。
二、初中物理科学方法教育的原则
1.与物理知识教学紧密联系的原则;物理学整体是由物理知识和物理学的方法论组成的,物理学的方法论是伴随物理学的发展而建立的,在教学过程中注重传授概念、规律产生的背景、产生的过程以及在科学技术发展中应用的实例。例如,通过物理学史的小故事让学生明白为什么要提出某个概念,这个概念是怎样提出的,这个概念提出后对物理学的发展起到什么作用,让学生感受科学方法和物理知识的产生与应用紧密相联,知识与方法是血肉相联的整体。
2.与初中生年龄特征相适应原则;初中生主要思维特点是在头脑中可以把事物的形式和内容分开,可以离开具体事物,根据假设事件进行逻辑推演,但水平仍很低,因此初中阶段的科学方法教育方式主要是潜移默化,并不需要把各种科学思维方法传授给学生。
3.长期性原则;科学方法教育是科学能力的外化,提高能力比掌握知识要难。初中物理教材中的科学方法许多都是隐含的,科学方法教育在初中段也基本要求是隐性的,我们并不为讲“控制变量法”或“等效替换法”而专门讲这些方法,只是在讲相关概念、规律时用这些方法,所以学生只有在长期的熏陶下,才能潜移默化地,自觉不自觉地学到一些科学方法。例如讲“密度”一节时用到控制变量方法,讲“压强”一节时用到控制变量方法,在讲欧姆定律时还要用到控制变量方法,等等。
4.促进学生发展为本的原则;现代认知理论认为,学习的过程是学习者自己建构的过程,学习者的能力培养、科学素质提高,有赖于学生的自主性和学习所处的情境。因此在对学生进行方法教育时要充分调动学生学习的积极因素,开展探究性学习、合作学习等多种学习方式,进行师生互动、生生互动,让学生在掌握科学方法的过程中,知识体系、情感、态度、价值观得到同步发展。
三、初中物理科学方法培养的主要方式
物理体系自身包含着丰富的科学方法,总的说来,这些科学方法大致可以分为四类,那就是:物理方法、数学方法、逻辑方法、非逻辑方法。所以培养方法也有很多种.
1.在学生亲自体验中培养科学方法;物理学是一门实验科学,极有利于学生亲身体验。许多过去的演示实验改成学生实验,还增加了学生的社会调查和实践,新教材的这些变化都是要加强学生的自身体验,学生通过体验可以很好的感受知识体系内的科学方法。例如水沸腾实验,学生没有实验前总认为只在100摄氏度时,水才“内部与表面”同时“剧烈”的汽化,亲身做了实验后才发现实际没到100摄氏度时,水“内部与表面”就开始汽化,只是“剧烈”的程度不同罢了。通过自身体验使学生真实的看到“量变与质变”的关系,感受相对与绝对的区别。
其实做任何事情都要讲究方法。方法对头,才能事半功倍。有人问到爱因斯坦成功的秘诀时,他给我们总结了一个公式:成功=艰苦的劳动 +正确的方法+少说空话。由此可见,“正确的科学的方法”是一个十分重要的因素,也是成功的必备条件。
科学方法教育的内容和意义
物理科学方法教育是指在物理教学中,有目的、有意识、有步骤地渗透和传授物理科学研究方法,使学生受到科学方法的熏陶和训练,逐步地掌握最基本、最主要的物理科学方法。
物理教师在现代教育背景下,初中物理教学中,应注重进行科学方法教育,其意义在于:
(一)科学方法教育能有效提高学生各项基本素质
方法即是为了解决某一具体物理问题从理论或实际生活上所采取的方式或手段。学生在学习知识的同时,也能学习,学会取得物理知识的方法。在这样的长期教育的熏陶下,科学方法的实施必然有利于发展学生的智力,增长学生的智慧。通过科学方法教育,学生将来借鉴学到的卓有成效的方法再去探索未知领域中的新问题。
(二)科学方法教育可以促使学生思想品德的健康成长及科学的正确的世界观的形成
科学家成功的方法中闪耀着热爱科学、无私奉献的思想光辉,同时也体现着辩证唯物主义世界观的思想观点。如观察物理实验的科学方法教育就可以培养学生实事求是的科学态度;那么在物理课后实践的科学方法教育中,就体现出实践是检验真理唯一标准的重要思想。
初中物理教学中如何正确实施科学方法教育
在初中物理的教学过程中,不同的版块,模块,知识点,采用的方法也有所不同,更重要的是如何让学生通过科学方法的学习,再利用科学的方法来解决具体实际问题,为此,针对不同的物理情景应采用不同的教学方法。
1.实验的教学方法
(1)实验探索法
实验探索法就是根据物理规律的自身特点,设计实验,让学生通过自己动手实验,分析,总结,归纳出有关的物理规律。
例如在动能的影响因素试验教学中,让学生通过实验探索动能与速度的关系以及质量的关系.使学生得出:在质量一定的条件下,物体动能与速度平方成正比;在速度一定的条件下,物体动能与质量成正比的结论。在此基础上,教师指导学生总结物体动能与质量和速度的关系,从而得出动能与哪些因素有关。
采用实验探索法,不仅能使学生将实验总结出来,而且理解深刻、记忆牢固,还能充分调动学生学习的主观能动性,增强学习兴趣,更重要是也锻炼了学生的动手能力,可谓一举多得。
(2)实验验证法
实验验证法是采用证明的方式论证物理实验及规律的方法,从而使学生理解和掌握物理原理,物理规律。其方法是先结合书本物理知识点,结合实验,提出物理问题,将有关物理规律告诉学生,然后教师和学生一起通过观察分析现象、总结结论,论证物理规律。
如在“验证杠杆的平衡条件”的教学中,让学生通过实验验证杠杆的平衡条件,在此基础上,进行理论探讨,得出杠杆平衡条件的表达式。实验验证法的最突出特点是学生学习过程非常主动。这是因为在验证物理实验规律时,学生已知物理实验有关问题的答案,对于接下来的学习目的及方法已经非常清楚,所以更加有的放矢,目的性强。
(3)实验演示法
实验演示法就是物理教师通过课前准备典型物理实验,上课展示,由学生观察,根据实验现象,师生共同分析、归纳,总结出有关的物理规律,物理结论。
如在“欧姆定律”的实验教学中,可采用如下的方法:
①研究方法:控制变量法。当电阻R一定时,研究电流I与电压U的关系。当电压U相同时,研究电流I与电阻R的关系;
②通过演示实验找出I与U和R的关系。这个演示实验的关键是实验数据的分析,通过对数据分析做出两函数图象:I-U图像I-R图象.通过学生对两幅图的分析结合数学知识得出正反比关系。由实验得出结论:当R一定时,I与U成正比;当U一定时,I与R成反比。
③根据演示实验数据,分析得出欧姆定律。这种方法要充分发挥演示实验在物理课堂中的核心作用,大大增强演示实验的效果。
2.理想规律的教学方法
理想规律是在物理事实的基础上,通过合理推理至理想情况而总结出的物理规律。因此在教学中应用“合理推理法”。如在声音的传播条件的物理教学中,将手机放入广口瓶内,盖紧瓶塞,通过抽气机不断从瓶中往外界抽气,要引导学生分析手机的铃声与空气浓度的关系的实验,发现随着空气越来越稀薄,听到的手机铃声越来越小。如果推理到真空没有空气的情况下,即使手机在广口瓶不停振动,外界也听不到手机振动产生的声音,从而总结声音传播需要介质。
3.理论规律的教学方法
理论规律是由学生已经掌握的物理规律经过推导,得出的新的物理规律.因此,在物理理论教学中应用“理论推导法”。
如在初中物理“机械功,功率”的教学中,教师提出问题功率概念及表达式时,功率指物体单位时间内所做的功。请学生运用所学的知识,根据物理概念确定动率表达式。学生在老师的指导下,根据速度的概念及表达式v=S/t,都能运用“理论推导法”“类比法”推导出P=W/t数学表达式。
4.探索物理规律的教学方法
在初中物理教学中有意识地以科学方法教育为线索组织教学过程,让学生在科学方法的引导下主动的去获取知识,能够既让学生对知识的获得过程有切身的体验,从而加深对知识的理解,同时又能受到科学方法的熏陶,逐步掌握这些方法.这不仅对学生学习物理学科,而且对于学习其它学科和以后的工作、学习都会产生良好的影响.
2 初中物理教学中涉及的科学方法
2.1 类比法
就是根据两个或两类对象有某些共有的,相同或相似的属性,推出一个对象可能具有另一个或另一类对象已经具有的属性.它是借助于事物之间的相似性,通过比较将一种已经掌握的特殊对象的知识推移到另一种新的特殊对象中去的研究方法.如初中物理中将电压与水压类比;将功率的概念与速度的概念类比等等.
2.2 观察和实验的方法
观察和实验是发现物理现象和规律的重要手段.所谓观察是指人们对物理现象在自然发生的条件下进行考察的一种方法;而实验则是人们根据研究的目的,利用科学仪器、设备,设法控制或模拟物理现象或物理过程,忽略次要因素,突出主要因素,在最有利的条件下研究自然规律的方法.由于物理学是一门以实验为基础的自然科学,因此,观察和实验一直贯穿在学生学习物理过程的始终.
2.3 数学方法
数学是定量化的工具,是表达物理规律的最简洁的语言.初中物理教学中对数学方法的运用主要体现在:一是用两个或多个物理量之比来表示一个新的物理量,即用比值法定义物理量.如速度v= s/t、密度ρ=m/V、功率P=W/t等等.二是常用图线、图象描述物理概念、物理过程和物理规律,其优点是形象、直观,动态过程清楚.如力的图示、晶体的熔化图象等等.
另外,在初中物理教学中还经常涉及到分析与综合的方法、 归纳与演绎的方法、科学想象的方法、等效替代的方法、转换的方法等等.
3 初中物理教学中进行科学方法教育的原则
3.1 渗透性原则
在初中物理教学中进行科学方法教育,应渗透在物理教学的各个环节之中,而不能脱离教材去简单说教.因此教师备课时,要注意充分挖掘教材,精心设计教学过程,把科学方法教育渗透在物理知识教学和能力培养之中,让学生在收获知识的同时,也能受到相应的科学方法教育.
3.2 循序渐进的原则
初中物理教学中的科学方法教育,要根据教材的需要,结合学生的年龄、心理特征,循序渐进的进行.初中生刚开始学习物理,应着重进行观察、实验方法的教育,而对于分析、比较,归纳、概括等思维方法的训练,则应在教师的指导下逐步进行.
3.3 形式多样的原则
在初中物理教学中进行科学方法教育,应结合教学内容,采取多种形式,灵活多样的进行.既可以贯穿在知识教学中,也可以穿插在习题讲解中;既可以在知识教学中,画龙点睛的说明,又可以隐含在教学中,通过教师的示范作用,对学生起到潜移默化的熏陶作用.
4 初中物理教学中进行科学方法教育的途径
4.1 在物理知识教学中进行科学方法教育
物理知识教学是教学过程的中心环节之一.在知识教学中要充分利用观察、实验,或在回顾生活经验的基础上,引导学生对已掌握的事实通过分析、归纳、概括出基本概念和基本规律,从而获取物理知识.在这一过程中,不仅要重视得出科学的结论,更要注意让学生感受到物理学家的物理思想和研究方法.
如在欧姆定律的教学中,通过回顾以前学过的电流、电压、电阻的概念,让学生猜想它们之间的关系,然后设计并进行实验,观察记录实验数据,接着引导学生分析表格中的数据或根据实验数据描绘的图象,归纳出在电阻一定时,电流和电压的关系;以及在电压一定时,电流和电阻的关系.从而概括出欧姆定律,并给出数学表达式I=U/R.显然本实验采用了多种科学研究方法.象这样进行知识教学,就能够在传授知识的同时,使学生感受到科学方法在建立概念、发现规律中的作用,进而激发学生自觉的学习和运用科学方法解决实际问题的积极性.
4.2 在实验教学中进行科学方法教育
物理实验是初中物理教学的重要组成部分.在实验教学中,教师应利用演示实验中的言传身教从方法上给予启发、引导和示范;在分组实验中可以让学生通过观察实验、处理数据、分析归纳等亲自体会科学方法;而在课外实验中则要让学生运用科学方法分析解决实际问题、进行积极的自主探究.
如在探究决定导体电阻大小的因素时,作为分组实验可先引导学生猜想电阻的大小可能和导体的材料、长度、横截面积等因素有关.再引导学生分析出,要探究电阻的大小与长度是否有关,就应该控制导体材料、横截面积都相同,进而选取器材进行实验,然后再分析得出结论.类似地可探究电阻的大小与导体材料、横截面积的关系,从而归纳出决定导体电阻大小的因素.这样就让学生在探究过程中亲自体会到了进行研究和学习的基本科学方法.
4.3 在习题教学中进行科学方法教育
在习题教学中进行科学方法教育,主要是训练学生的科学思维方法,提高思维能力和分析解决问题的能力.因此,教师要站在科学方法论的高度,认真研究新题型,并进行分析归类,加强例题教学的示范性,从而充分利用习题,对学生进行思维训练.通过让学生在解决实际问题中运用科学方法,能够更直接地感受到学习科学方法的意义.
在科技迅猛发展、科技竞争日益激烈的今天,教育人士已普遍认识到,能力的高低在一定程度上,表现为掌握方法的多少和熟练程度。因此,物理教学中既应让学生掌握物理学的概念和规律,更应让学生重视科学的态度和科学的方法。
2.科学方法教育是新课程改革的目标
《普通初中物理课程标准》的总目标之一是:“学习科学探究方法、发展自主学习能力、养成良好的思维习惯、能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题。”新课程标准把科学方法确定为普通初中物理教学内容的一部分,充分体现了新课程改革对科学方法教育的重视。
3.掌握了科学方法才能形成正确的世界观
物理学是其他自然科学和哲学的基础,物理科学方法必然与世界观密切相关。学习物理科学方法有助于学生更好地学习,理解和应用唯物论和辩证法,促进科学世界观的建立。
4.科学方法教育是提高学生学习能力和科学素养的重要途径
科学方法与科学知识相伴而生,是学生掌握物理知识和训练基本技能的重要手段,是培养科学思维、科学态度和科学精神的主要依托。在中学物理教学中开展科学方法教育是物理教学深化改革的需要,也是遵循教育要面向现代化、面向世界、面向未来战略思想的必然要求。
二、物理学中科学方法的内容
初中物理知识内容丰富,物理问题千变万化,它所包含的科学方法也是多方面的,主要有以下几种:
1.物理方法
物理方法包括观察、实验、模型、理想化、等效、放大、控制变量等。例如:电磁波、薄透镜等,都是以物理方法建立起来的理想模型,这些模型既是构筑物理知识大厦的基础,也是处理物理问题的一种方法。
2.数学方法
数学方法作为一种工具,在表达物理规律、处理物理问题等方面,有其独到的功能,有时将物理问题转化为数学问题,适当运用代数中的等式、比例、数列的性质、几何图象、矢量图解、角知识等,能使问题的求解变得简单方便。实验后处理数据时,运用图象方法,恰当地选择纵轴和横轴表示的物理量,可以使图线反映的物理意义更形象、直观。
3.逻辑方法
逻辑方法包括比较、分类、类比、推理、分析、综合、归纳、演绎、抽象、概括等,物理学中的很多规律,如牛顿运动定律、焦耳定律等,都是以实验事实为基础,运用分析、综合、推理和归纳总结出来的。
4.哲学方法
哲学方法包括对立统一、量变质变、肯定否定、绝对相对、现象本质、形式内容、特殊一般、原因结果、部分整体等。
三、中学物理科学方法教育的实施策略
1.通过物理学史进行科学方法教育
物理学发展史就是一部科学方法论发展史,在物理教学中插入物理学史,可使学生们领略到科学家的人格魅力及思维方法,从而培养学生追求真理的美好心灵,启发学生掌握科学的研究方法。教师应充分发挥课堂教学的主渠道作用,在物理教学中把握好史料与教学内容的紧密性、史料本身的趣味性,适时地把科学方法教育渗透到史料介绍之中,让学生潜移默化地获得科学方法的教育和熏陶。卢瑟福在1911年提出了“原子结构的太阳系模型”的新假说,这个假说确立了原子的基本结构。按照经典的电磁学理论,电子在围绕原子核做圆周运动时将会不断地发射出电磁波,从而丧失能量,最后掉到原子核里。玻尔从光量子理论中得到启发,突破了经典物理学的局限,在卢瑟福模型的基础上提出了进一步的假说,电子围绕原子核所做的圆周运动本身是量子化的,即电子只能分立在不连续的固定轨道上运动。电子在不同轨道之间的跃迁导致原子光谱的发射。这段史料的插入,不但深入了知识的学习,更深化了方法的教育。
2.通过物理概念、规律渗透科学方法教育
在概念的教学中,教会学生形成概念的方法,从提出问题到经过观察、实验(直接感官)、分析、比较(抽象思维),最后演绎出概念。在物理规律的教学中,建立形成规律的方法,从已有概念、规律到提出假设,再逻辑推理、实验最后形成规律,培养学生严谨的思维方法。教师在教学中应充分利用和挖掘教材中科学方法的教育因素,抓住概念、规律与方法的结合点,以具体的教学内容为依托,采用不同的教学方法和手段,适时点拨,通过概念的形成、规律的得出、模型的建立、知识的运用等,让学生在获取知识的同时掌握不同的科学方法。
3.通过探究实验进行科学方法教育
物理学是一门实验科学,探究实验是加强科学方法教育的有效途径。教学中要注重把教材上的演示实验、学生实验变为学生探索实验,引导学生通过亲身实践去领会科学家们研究问题的科学方法,内化为自己的思维和行为方式,培养他们用科学方法主动探求新知识、研究新问题的习惯和能力。
4.通过练习、复习强化科学方法教育
“比较”是人们常用的思维方法,是找出事物之间的差异点和共同点的思维方法,通过事物间相同特征或相异特征的比较,提示事物的本质和区别。人们认识事物往往是从区别事物的本质特征开始的。而要区别就要有比较,有比较才有鉴别。事物之间在现象上和本质上都存在着同一性和差异性。现象上的同一和差异一般来说是容易识别的,而本质上的同一和差异就不那么容易识别。物理学中有许多物理思维和物理规律具有可比性,运用比较法可帮助学生接受新概念并加深对概念的理解,尤其在复习课上运用,能使知识融会贯通,开拓学生的思维,并培养学生的知识迁移能力。在物理教学中,既要求学生找出差异性极大的物理现象或物理概念之间本质上的共同点,又要求学生找出表面上极为相似的物理现象和物理概念之间本质上的差异。
比较法教学对于学生的概念学习有所帮助,比较实验可以加强直观教学,有助于学生建立概念,理解规律,突破难点。例如,为了证明大气压的存在,可用一只底部开有小圆孔的塑料杯子,用右手手指按住小圆孔,在杯口向上时将塑料杯里盛满水,用纸片把杯口盖严,左手按住纸片把杯子倒过来使杯口向下,放开左手后,纸片不会掉下来,杯子里的水也不会流出来。这时,有学生认为“纸片是被水粘住了”,然后老师拿掉按住小圆孔的右手指,结果纸片掉下来了,水也流出来了。这样通过手指按住小圆孔和不按住小圆孔两次实验的比较,使学生观察到两次实验中纸片都与水接触,所不同的是后一次实验是杯底与大气相通。从而解除了“纸片是被粘住了”的误解。提高了“大气压存在”这个结论的可信度。
2.假设法
物理解题中的假设,从内容要素看有参量假设、现象假设和过程假设等,从运用策略看有极端假设、反面假设和等效假设等,利用假设,我们可以方便地对问题进行分析、推理、判断,恰当地运用假设,可以起到化拙为巧、化难为易的效果。
假设法的运用,不仅为快捷解题提供了便利,更为培养创新能力开辟了途径。但是,要正确恰当地运用假设法,必须深刻把握其“设而不假”的关键要领,即假设的内涵与问题本身并不矛盾。否则,就会造成“失之毫厘,谬以千里”的后果。
3.控制变量法
一、物理课程的开放式教学首先要从教学内容的开放做起
通过调整课堂教学内容使得物理教学内容更加贴近学生的日常生活,将整个物理教学贯穿于学生的日常生活当中。因为物理这门学科本身就是探究日常生活、自然以及事物之间关系的,所以在物理教学课程内容的选择上要更加强调开放性,使得教学内容不再受制于教材和书本,能够熟练地将教材作为一种而不是唯一的教学资源进行教学的交叉式切入,从而不断提高和充实物理课程的教学内容。只有这样才能从不同角度上来分析,才能实现各个阶段的学生得到符合自己学习要求的提升,从而使得整个课堂的教学水平和教学质量都能得到明显的提高。在进行开放式的物理教学时,可以选择具有特色的教学内容,如,在人数较多的班级内可以选择分组讨论实践的方式进行学习,通过给各组分配不同的任务进行比赛,以此激发学生的学习热情,从而使得学生对学习内容产生更加浓厚的学习兴趣和动力。
二、要对传统封闭的教学形式进行开放式改革
通过更加开放的教学方式引导学生进行主动学习。开放式教学可以采用师生互动的教学形式进行教学,改变了传统封闭教学教师为教学的唯一主体教学条件,在这种教学形式下可以让成绩比较好或者表达能力比较强的学生进行教育,通过学生教学生的方式能
在科学探究的学习过程中,猜想这一步骤有着举足轻重的地位,它是物理智慧中最活跃的成分,对学生猜想能力的培养起着重要的促进作用,也是物理探究过程中的一个重要环节,而且猜想决定了科学探究的方向。因此,在物理教学的过程中,引导学生科学合理地猜想就显得格外重要。
首先,猜想要有一定的经验和知识作为基础。在进行科学猜想能力方面的教学时,可先针对问题让学生展开想象的翅膀,鼓励学生把所有可能的情况都大胆地说出来,然后让学生根据已有知识和生活经验逐一进行分析,想想生活中有哪些事实支持它,它和已有知识是否一致,排除那些与经验和知识相矛盾的想法,留下的就可能是科学的猜想了,没有一定的知识和经验,猜想恐怕只能是无本之木,无源之水。所以在教学中为了避免学生胡猜乱想,让学生说出猜想的理由、事实依据是有效地避免课堂混乱的手段,也是培养学生探究能力的方法之一。
另外,教师引导学生猜想要注意把握好方向性。在学生的自主探究过程中,教师的引导可以起到画龙点睛的作用。由于课堂教学的时间和器材,以及学生的知识的限制,我们不可能将学生讲的、说的一一进行探究,必须进行去粗取精、去伪存真,才能让探究过程顺利完成。
例如在猜想动能大小与哪些因素有关的时候,学生猜想到的因素可能有质量、速度、重力、斜面坡度、高度,等等,特别应该注意要让学生说出猜想的理由和依据,要能举出相关的实例来证明。然后教师引导学生把其中类似的因素归为一类,即质量和重力可以归为质量这个因素,斜面坡度、高度、速度都可归为速度这个因素。这样就把动能大小归纳猜想为与质量和速度这两个因素有关。同时引导学生复习前面学习过的牛顿第一定律实验,可以知道要控制物体到达斜面上的速度相同,必须控制物体从斜面上滑下的高度相同。然后通过控制变量的研究方法,这个探究实验就不难完成了。在完成实验后,教师可补充做一个实验,即把质量和速度分别增大一倍,观察木块被推动的距离,来判断质量和速度这两个因素中到底哪一个因素对动能的影响更大,这样为到高中的继续学习打下基础。
二、控制变量法
“控制变量法”是初中物理中常用的探究问题的科学方法。由于影响物理研究对象的因素在许多情况下并不是单一的,而是多种因素相互交错、共同起作用的,因此要想精确地把握研究对象的各种特性,弄清事物变化的原因和规律,必须人为地制造一些条件,便于问题的研究。例如当一个物理量与几个因素有关时,我们一般是分别研究这个物理量与各个因素之间的关系,再进行综合分析得出结论。这样就必须在研究物理量同其中一个因素之间的关系时,将另外几个因素人为地控制起来,使它们保持不变,以便观察和研究该物理量与这个因素之间的关系。这就是“控制变量”的方法。
初中物理用到控制变量法的实验有:影响声音的音调、响度等的因素有哪些?蒸发的快慢与哪些因素有关?导体的电阻大小与哪些因素有关?导体中的电流与导体两端电压和导体的电阻的关系,电热的大小与哪些因素有关?影响电磁铁磁性强弱的因素有哪些?研究感应电流方向与哪些因素有关?研究通电导体在磁场中受力方向与哪些因素有关?力的作用效果与哪些因素有关?影响滑动摩擦力大小的因素有哪些?影响压力作用效果的因素有哪些?研究液体的压强与哪些因素有关?研究浮力的大小与哪些因素有关?研究动能或势能的大小与哪些因素有关?研究物体吸引热量的多少与哪些因素有关?等等。
控制变量法是一种最常用的、非常有效的探索客观物理规律的科学方法。通过控制变量法,可以让我们很方便地研究出某个物理量与多个因素之间的定性或定量关系,从而能得出普遍的规律。
三、转换法
所谓“转换法”,主要是指在保证效果相同的前提下,将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象;将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题;将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法。
例如,在研究电热的功率与电阻关系的实验中,电流通过阻值不等的两根电阻丝产生的热量无法直接观测和比较,而我们通过转换为让煤油吸热,观察煤油温度变化情况,从而推导出哪个电阻放热多。进而再问:该实验能否不用煤油而改用其他方式来观察电阻通电后的发热情况?这样促使学生思维得以发散,转换的思维方法得到训练,设计实验的能力也随着提高了。
初中物理中有很多地方都用到了转换法的原理。研究物体升温吸热的多少与哪些因素有关时,可通过观察放入其中的相同电热器加热时间的长短来判断吸热多少。利用扩散现象来研究分子的运动及分子运动的快慢。研究动能或势能大小时通过观察运动的小球推动纸盒移动距离的大小或是木桩被打入地下的深度,来推断动能和势能的大小。研究力、电流、磁场时,由于它们都是看不见摸不着的东西,我们可以利用力所产生的效果、电流产生的各种效应、磁场的基本性质来研究它们。比如可以通过泡沫塑料凹陷的程度来知道压力的作用效果大小,用灯光的亮度来感知电流的大小、用电磁铁吸引大头针的个数来判断其磁性强弱。将光在透明空气中的传播转换为在烟或水雾中的传播来观察光的传播方向。
四、理想化方法
1 控制变量法
在多个因素同时存在的物理实验中,先考察其中一个因素对研究问题的影响,而保持其他因素不变的实验方法叫控制变量法.这种方法在实验数据的表格上的反映为某两次试验只有一个条件不同,若两次实验结果不同则与该条件有关,否则无关.反之,若要研究的问题是物理量与某一因素是否有关,则应只使该因素不同,而其他因素均应相同.
控制变量法是最常用的实验方法之一.在对多个因素同时起作用的实验探究过程中,我们都要用到控制变量法.例如,在著名的“欧姆定律”实验中.欧姆虽然事先知道,电压和电阻的变化都会影响到电流的变化.但如果电路中的电流发生了变化,到底是由电压变化引起的还是由电阻变化引起的呢?欧姆认为如果能控制电压不变,那么电流的变化就是由电阻的变化引起的;如果能控制电阻不变,那么电流的变化就是由电压的变化引起的.他的实验思路是控制变量法应用于实验探究的一个典型的范例.正因为欧姆选择了正确的实验方法,再加上他十年的不懈努力,最终在电学方面做出了巨大的贡献,电阻的单位也用他的名字命名.
又如:(1)在研究导体的电阻跟哪些因素有关时,为了研究方便采用控制变量法.即每次挑选两根合适的导线,测出它们的电阻,然后比较,最后得出结论.为了研究导体的电阻与导体长度的关系,应选用材料横截面相同的导线,为了研究导体的电阻与导体材料的关系,应选用两根导线的长度和横截面相同的导线,为了研究导体的电阻与导体横截面的关系,应选用两根导线的材料和长度相同的导线;(2)在研究影响力的作用效果的因素;(3)研究影响液体蒸发快慢的因素;(4)研究决定液体内部压强大小的因素;(5)研究决定动能,势能大小的因素;(6)研究影响琴弦发声的音调高低的因素;(7)研究物质吸放热性能与物质的种类,质量,温度的变化的关系;(8)研究滑动摩擦力大小与哪些因素有关;(9)研究电功或电热与哪些因素有关;(10)研究通电导体在磁场中受力与哪些因素有关;(11)研究影响感应电流方向的因素等实验中均采用了此方法.
2 转换法
物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法.简而言之、转换法就是对一些看不见摸不着的物理现象或不易测量的物理量把它转换成看得见摸得着的现象或物理量来间接认识或间接测量的实验方法.
如:根据“磁场对磁体有力的作用”来认识“磁场的规律”;根据电流的效应来认识电流的存在;利用“液体的热胀冷缩的性质”来“测量温度”;采用累积法来测一张纸的厚度和细金属丝的直径;采用“以直代曲法”或“滚轮法”来测曲线的长度等实验中都用到了转换法.
再如:(1)利用物体发生形变或运动状态改变来证明物体受到力的作用;(2)通过马德堡半球实验来证明大气压的存在;(3)雾的出现可以证明空气中含有水蒸气;(4)影子的形成可以证明光沿着直线传播;(5)月食现象可证明月亮不是光源;(6)奥斯特实验可证明电流周围存在着磁场;(7)指南针指南北可证明地磁场的存在;(8)扩散现象可证明分子做无规则运动;(9)两块紧密接触的铅块实验可证明分子间存在着引力;(10)运动的物体能对外做功可证明它具有能;(11)用指针偏转的程度来表示电流或电压的大小;(12)用灯泡的明暗程度来判断电路中电流的大小;(13)用泡沫小球弹离音叉来说明音叉在振动;(14)用压强计中U型管的液面出现高度差来说明液体内部有压强;(15)在研究物质的比热容实验时用温度计示数的变化来表示物质的吸放热性能的强弱等都用到了转换法.
3 等效替代法
在保证某种效果相同的前提下,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的处理方法叫做等效替代法.等效替代法能将复杂的问题简单化,是物理学中常用的一种实验方法.
如:读者熟悉的“曹冲称象”的故事,聪明的小曹冲先把大象拉到船上,记下船的吃水深度,再用许多石头代替大象,使船达到“同样的吃水深度”,称出石头的总重,也就知道大象的体重了,他就是利用了等效替代法,解决了其他文武大臣都无法解决的难题,而千古留芳.
又如:(1)在测滑动摩擦力时,由于摩擦力发生在两物体的接触表面难以测量,实验中摩擦力就是通过与它“平衡”的拉力来测出的;(2)在探究平面镜成像特点实验中,用等大的没有点燃的蜡烛放到点燃蜡烛像的位置上“好像点燃一样”,来确定虚像的位置和大小;(3)把物体各部分受到重力的作用等效的看成作用在物体的某一点――重心上;(4)在研究串并联电路关系时引入总电阻(等效电阻)的概念,在串联电路中把几个电阻串联起来,相当于增加了导体的长度,所以总电阻比任何一个串联电阻都大,把总电阻称为串联电路的等效电阻;(5)在并联电路中把几个电阻并联起来,相当于增加了导体的横截面积,所以总电阻比任何一个并联电阻都小,把总电阻称为并联电路的等效电阻;(6)在电路分析中可以把不易分析的复杂电路简化为等效电路,在这些研究中同样用到了等效替代法.
4 模型法
模型法是将抽象的物理现象用简单易懂的具体模型来表示,便于想象和思考研究问题的一种方法.理想模型法忽略了事物的次要因素,用简明、概括、直观的方法,把事物的主要特征表示出来.物理学的发展过程可以说就是一个不断建立物理模型和用新的物理模型代替旧的或不完善的物理模型的过程.
如:在探究摆的奥秘时,用“细线系上小球”代替钟摆,建立了钟摆的模型;在研究光现象时,用“一条带箭头的直线”形象化描述光的传播路径和方向,建立了光线模型;在研究磁现象时用“一条条带箭头的曲线”形象化地描述磁场的分布和方向,建立了磁感线模型.
再如:(1)研究肉眼观察不到的原子结构时,建立了原子核式结构模型;(2)研究液体内部压强大小和浮力是怎样产生的建立了液柱模型;(3)研究连通器的特点时建立了液片模型;(4)用木尺和砝码代替跷跷板和人建立杠杆模型;(5)力的示意图是实际物体和作用力的模型;(6)电路图是实物电路的模型;(7)研究发电机的原理和工作过程时用到的手摇发电机模型;(8)研究内燃机结构和工作原理时用到的汽油机、柴油机模型.
5 类比法
所谓类比就是“触类旁通”、“举一反三”,实际上是一种从特殊到特殊,从一般到一般的推理,它是根据两个或两类对象之间在某些方面的相同或相似而推出他们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维.从而可以帮助我们理解较复杂的实验和较难的物理知识.类比是一种推理方法,不同事物在属性、数学形式及其它量描述上有相同或相似的地方就可以用类比推理.类比法是提出科学假说、做出科学预言的重要途径,物理学发展史上的许多假说都是运用类比方法创立的,由这种方法得出的结论虽然不一定可靠,但是,在逻辑中却富有创造性.开普勒也曾经说过:“我们珍惜类比推理胜于任何别的东西”.
如:《电压》既是教学的重点,也是教学的难点.难就难在电压较抽象,不能直接实验,教学中通过水压类比得出电压,具体探究过程是:(1)从水压实验总结出水压是水管中的水发生定向移动形成水流的原因;(2)引导学生讨论得出电压是使电路中的电荷发生定向移动形成电流的原因;(3)教师总结出抽水机是提供水管两端有水压的装置;(4)引导学生得出电源是提供电路两端有电压的装置.整个过程尽管多花些时间,然而对培养学生科学的思维方法大有益处.正如前苏联学者瓦赫罗夫说:“类比像闪电一样,可以照亮学生所学学科的黑暗角落”.
再如:(1)功率概念与速度概念;(2)电流与水流;(3)内能与机械能;(4)原子结构与太阳系;(5)电磁波与水波;(6)通信与鸽子传递信件等都可将它们作类比.
6 理想实验法
所谓理想实验又叫“假想实验”、“抽象的实验”或“思想上实验”.它是人们在思想中塑造的理想过程,是一种逻辑推理的思维过程和理论研究的重要方法.理想实验虽然也叫实验,但它同真实的科学实验是有原则区别的,真实的科学实验是一种实践活动,而理想实验则是一种思维的活动,前者是将设计通过物理过程而实现的实验,后者则是由人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的实验.
但是,理想实验并不是脱离实际的主观臆想.首先,理想实验是以实践为基础的,是在真实的科学实验的基础上,抓住主要矛盾忽略次要矛盾对实际过程做出更深入一层的抽象分析.其次,理想实验的推广过程是以一定的逻辑法则为根据的,而这些逻辑法则都是从长期的社会实践中总结出来并为实践所证实了的.
理想实验在自然科学的理想研究中有着重要的作用.但是,理想实验的方法也有其一定的局限性,理想实验只是一种逻辑推理的思维过程,它的作用只限于逻辑上的证明与反驳,而不能用来作为检验正确与否的标准.相反,由理想实验所得出的任何推论都必然由观察实验的结果来检验.
如:研究真空是否能够传声时,将一只闹钟放在密封的玻璃罩内,当罩内空气被抽走时,钟声变小,由此推理出:真空不能传声.显然上述实验是人们在思维中进行的理想过程,与实际实验相比,理想实验能更大程度地突出实验中的主要因素,忽略次要因素,得出更本质的结论.
再如:在进行牛顿第一定律的实验时,当观察到物体在越光滑的平面上运动就越远时,进而推理出:如果平面绝对光滑,物体将永远做匀速直线运动.
这两个结论都是在实验的基础上加以科学的推理,概括出来的,但经受住了实践的检验.
7 图象法
图象是一个数学概念,用来表示一个量随另一个量的变化关系,很直观.由于物理学中经常要研究一个物理量随另一个物理量的变化情况,因此图象法在物理教学中有着广泛的应用.实验中运用图象来处理实验数据,探究内在的物理规律,具有独特之处.
如:在探究固体熔化时温度的变化规律和水的沸腾情况的实验中,就是运用图象法来处理数据的.它形象直观地表示了物质温度的变化情况,学生在亲历实验自主得出数据的基础上,通过描点、连线绘出图象就能准确地把握晶体和非晶体的熔化特点、液体的沸腾特点了.
再如:研究小灯泡的电功率时,灯泡中的电流随电压而发生变化的I-U曲线;研究伏安法测电阻时电流随电压而发生变化的I-U图线;研究物质的密度时质量随体积的变化的M-V图线等都用到了图象法.
8 比较法
比较法是确定研究对象之间的差异点和共同点的思维过程和方法,各种物理现象和过程都可以通过比较确定它们的差异点和共同点.比较是抽象与概括的前提,通过比较可以建立物理概念总结物理规律.利用比较又可以进行鉴别和测量.因此,比较法是物理现象研究中经常运用的基本方法.比较法有三种类型:(1)异中求同的比较.即比较两个或两个以上的对象而找出其相同点;(2)同中求异的比较.即指比较两个或两个以上的对象而找出其相异点;(3)同异综合比较.即比较两个或两个以上的对象的相同点和相异点.
如:(1)像汽车,轮船,火车,飞机它们的发动机各不相同,但都是把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的装置即都是热机,这是异中求同的比较;(2)汽油机和柴油机虽然都是内燃机但是它们的构造、吸入的气体、点火方式、使用范围等方面都有不同,这是同中求异的比较;(3)蒸发与沸腾两者的相同点都是汽化过程.不同点是发生汽化时液体的温度、发生汽化的部位及现象都不同,这是同异综合比较;(4)用比较法研究质量与体积的关系;重力与质量的关系;重力与压力的关系;电功与电功率的关系等.
9 观察法