探索物理实验的科学方法有很多高中物理等效替代法,常用的有观察法、控制变量法、换算法、等效替代法。高中都有,但考得最多的大概就是控制变量法和等效替代法了。
笔者将这些常用方法归纳如下。 1.观察法 观察是学习物理的最基本方法,是科学感应的必要条件。学生有目的、有计划地观察、记录学习活动的外在表现,可以为物理概念的形成、物理知识的理解、物理规律的探求提供信息和依据。常见的观察方法有: 1.观察重点网校头条,排除无关因素的干扰。例如,在做一个气体膨胀做外功的实验时,学生只听到“砰”的一声,看到瓶塞跳得很高,却忽略了真正需要看到的现象——塑料瓶口处出现了酒精烟雾。这就需要教师及时讲解、提醒学生高中物理等效替代法,然后再进行分析。 2.进行前后对比、观察,把握因果关系。例如,在学习密度时,我首先要求学生辨别铜块、铁块、铝块、石头、酒精、水等物体,通过观察它们的颜色、状态、软硬程度等进行识别。然后展示用纸包着的同等体积的铜块、铁块、铝块,如何区分它们呢?通过实验,学生发现它们有不同的质量,于是得出结论,同等体积的物体,质量不同,这也是物质的一种性质,从而引入密度的概念。 3.正反对比观察,加深理解。在引导学生观察时,多采用正反对比的方法,加深学生对知识的理解,拓宽学生的思维。例如,在探究声音的产生时,既有无声的,也有可听的;在探究沸点与气压的关系时,即增加气压则沸点升高,降低气压则沸点降低。
2.控制变量法控制变量法是指将一个物理量与多个物理量联系起来,把一个多因素问题变成多个单因素问题,分别进行研究,最后综合求解。用控制变量法研究物理问题,有利于扭转“重结论、轻过程”的倾向,培养学生的科学素养,使学生学有所成。例如,导体中的电流与导体两端的电压和导体的电阻有关。在研究导体中的电流与这个导体两端的电压时,控制导体的电阻不变,改变导体两端的电压,观察导体中电流的变化情况,通过学生实验,得到欧姆定律I=U/R。此外,研究导体的电阻、滑动摩擦力的大小、液体压力的大小、浮力的大小、动能与重力势能的大小、电流发热量的大小、压力的作用、滑轮组的机械效率、电磁铁磁性的强弱、感应电流的方向等现象时,也都用控制变量法。 3.换算法 换算法是指把抽象的、看不见、摸不着的或变化不大的现象或规律,转换成学生熟悉的、可见的现象,让学生去理解。例如,电流虽然看不着、摸不着,但可以根据它所产生的效应去理解它。磁场也可以根据地球磁场的基本性质去理解。在研究电热与电流、电阻的关系时,把电产生的热量换算成液柱上升的高度。在回答哪些因素与动能有关时,把动能的大小换算成小球运动的距离。对于不易测量的物理量,可以根据定义公式,将其转化为可直接测量的物理量。
例如,测量灯泡的电功率时,用电流表换算成流过灯泡的电流I,用电压表测量灯泡两端的电压U,通过P=IU计算出电功率P。类似的实验还有,把不规则小石头的体积换算成石头排开水的体积;把曲线的长度换算成细棉线的长度,把一枚硬币的直径换算成尺子的长度;把滑动摩擦力的大小换算成拉力的大小;把大气压强值换算成大气压强把水银柱往上压的压力大小等。对于看得见但不容易观察的实验现象,把它产生的效应放大然后进行研究。例如,通过放大乒乓球被弹起的振幅来观察音叉的振动;当压力使玻璃瓶变形时,将玻璃瓶密封,装满红水,插入一根小玻璃管,把玻璃瓶变形引起的液面变化放大为小玻璃管中液面的变化。4、等效替代法等效替代法是指把握两个看似不同的物理过程,寻求它们共同的作用。例如,用合力代替作用于物体上的几个力时,合力的作用与原力的作用相同;研究串、并联电路的总电阻时,用总电阻代替部分电阻;在平面镜成像实验中,由于我们无法真正测量出物体和像的大小,就用另一根一模一样的蜡烛,等效地代替像的大小,从而验证了物体和像的大小是一样的。
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