初中物理實驗常用的十二種方法

2021-03-04 05:49:52 字數 4233 閱讀 2078

中學物理實驗常用方法

一、觀察法

物理是一門以觀察、實驗為基礎的學科。人們的許多物理知識是通過觀察和實驗認真地總結和思索得來的。著名的馬德堡半球實驗,證明了大氣壓強的存在。

在教學中,可以根據教材中的實驗,如長度、時間、溫度、質量、密度、力、電流、電壓等物理量的測量實驗中,要求學生認真細緻的觀察,進行規範的實驗操作,得到準確的實驗結果,養成良好的實驗習慣,培養實驗技能。大部分均利用的是觀察法。

觀察是學習物理最基本的方法,是科學歸納的必要條件, 學生對學習活動的外部表現進行有目的、有計畫的觀察、記錄, 能夠為物理概念的形成、物理知識的理解、物理規律的**提供資訊和依據。常用觀察方法有:

1.觀察重點, 排除無關因素的干擾。如做氣體膨脹對外做功的實驗時,學生只聽到「嘭」的一聲, 看到瓶塞跳得很高, 對真正需要看的現象———塑料瓶口出現的酒精煙霧卻視而不見, 這就需要教師及時交待, 提醒學生, 然後再進行分析。

2.前後對比觀察, 抓住因果關係。如學習密度一節時, 我首先讓學生區分銅塊、鐵塊、鋁塊、石塊、酒精、水等物體, 通過觀察它們的顏色、狀態、軟硬來辨認。

然後出示用紙包住的相同體積的銅塊、鐵塊、鋁塊, 怎樣區分它們? 學生通過實驗發現, 它們的質量不同, 因而得出相同體積的物體質量不同, 也是物質的一種特性, 從而引入密度概念。

3.正、反對比觀察, 深化認識。在指導學生觀察時, 多採用一些正反對比的方法, 可以加深學生理解知識, 拓寬思路。

如**聲音的產生, 即無聲又有聲; **沸點與氣壓的關係時, 即增大氣壓, 沸點公升高, 減小氣壓, 沸點降低。

二、控制變數法

控制變數法是指乙個物理量與多個物理量有關, 把多因素的問題變成多個單因素的問題, 分別加以研究, 最後再綜合解決。利用控制變數法研究物理問題, 有利於扭轉「重結論、輕過程」的傾向, 有利於培養學生的科學素養, 使學生學會學習。如導體中的電流與導體兩端的電壓和導體的電阻都有關係, 研究導體中的電流跟這段導體兩端的電壓時, 控制導體的電阻不變, 改變導體兩端電壓, 看導體中電流的變化, 通過學生實驗, 得出歐姆定律i=u/r。

另外,研究導體的電阻大小、滑動摩擦力的大小、液體壓強的大小、浮力大小、動能和重力勢能大小、電流的熱量的大小、壓力的作用效果、滑輪組的機械效率、電磁鐵的磁性強弱、產生感應電流方向也都用到了控制變數法。

三、轉換法

一些比較抽象的看不見、摸不著的物質的微觀現象,要研究它們的運動等規律,使之轉化為學生熟知的看得見、摸得著的巨集觀現象來認識它們。這種方法在科學上叫做「轉換法」。 如:

分子的運動,電流的存在等,

如:空氣看不見、摸不到,我們可以根據空氣流動(風)所產生的作用來認識它;分子看不見、摸不到,不好研究,可以通過研究墨水的擴散現象去認識它;電流看不見、摸不到,判斷電路中是否有電流時,我們可以根據電流產生的效應來認識它;磁場看不見、摸不到,我們可以根據它產生的作用來認識它。

再如,有一些物理量不容易測得,我們可以根據定義式轉換成直接測得的物理量。在由其定義式計算出其值,如電功率(我們無法直接測出電功率只能通過p=ui利用電流錶、電壓表測出u、i計算得出p)、電阻、密度等。

中學物理課本中,

測不規則小石塊的體積我們轉換成測排開水的體積

我們測曲線的長短時轉換成細棉線的長度

在測量滑動摩擦力時轉換成測拉力的大小

大氣壓強的測量(無法直接測出大氣壓的值,轉換成求被大氣壓壓起的水銀柱的壓強)測硬幣的直徑時轉換成測刻度尺的長度

測液體壓強(我們將液體的壓強轉換成我們能看到的液柱高度差的變化)通過電流的效應來判斷電流的存在(我們無法直接看到電流),

通過磁場的效應來證明磁場的存在(我們無法直接看到磁場),

研究物體內能與溫度的關係(我們無法直接感知內能的變化,只能轉換成測出溫度的改變來說明內能的變化);

在研究電熱與電流、電阻的因素時,我們將電熱的多少轉換成液柱上公升的高度。

在我們研究電功與什麼因素有關的時候,我們將電功的多少轉換成砝碼上公升的高度。

密度、功率、電功率、電阻、壓強(大氣壓強)等物理量都是利用轉換法測得的。

在我們回答動能與什麼因素有關時,我們回答說小球在平面上滑動的越遠則動能越大,就是將動能的大小轉換成了小球運動的遠近。以上列舉的這些問題均應用了這種科學方法。

四、積累法

積累法是指在測量微小量的時候,常常將微小的量, 積累成乙個比較大的量。如測量銅絲的直徑先把細銅絲在鉛筆上緊密排繞n圈( n數根據情況確定) , 再用刻度尺測量細銅絲直徑長度,然後用線圈直徑的總長度再除以n, 這樣測量結果更接近真實值。相似的實驗還有:

測乙個大頭針、一張郵票的質量;測量一張紙的厚度; 測量出心跳一下的時間。

在測量微小量的時候,我們常常將微小的量積累成乙個比較大的量、比如在測量一張紙的厚度的時候,我們先測量100張紙的厚度在將結果除以100,這樣使測量的結果更接近真實的值就是採取的累積法。

要測量出一張郵票的質量、測量出心跳一下的時間,測量出導線的直徑,均可用累積法來完成。

值得注意的是,研究某些物理知識或物理規律,往往要同時用到幾種研究方法。如在研究電阻的大小與哪些因素有關時,我們同時用到了觀察法(觀察電流錶的示數)、轉換法(把電阻的大小轉換成電流的大小、通過研究電流的大小來得到電阻的大小)、歸納法(將分別得出的電阻與材料、長度、橫截面積、溫度有關的資訊歸納在一起)、和控制變數法(在研究電阻與長度有關時控制了材料、橫截面積)等方法。

五、等效替代法

等效替代法是指抓住兩個看似不同的物理過程, 尋求其共同效果。如用合力替代物體所受幾個力時, 合力與原來幾個力的作用效果相同; 研究串、併聯電路的總電阻時, 用總電阻大小代替分電阻大小; 在平面鏡成像的實驗中,由於我們無法真正的測出物與像的大小, 所以利用了乙個完全相同的另一根蠟燭來等效替代像的大小, 從而驗證物與像的大小相同。

六、歸納法

是通過樣本資訊來推斷總體資訊的技術。要做出正確的歸納,就要從總體中選出的樣本,這個樣本必須足夠大而且具有代表性。在我們買葡萄的時候就用了歸納法,我們往往先嚐一嚐,如果都很甜,就歸納出所有的葡萄都很甜的,就放心的買上一大串。

比如銅能導電,銀能導電,鋅能導電則歸納出金屬能導電。在實驗中為了驗證乙個物理規律或定理,反覆的通過實驗來驗證他的正確性然後歸納、分析整理得出正確的結論。

在阿基公尺德原理中,為了驗證f浮=g排,我們分別利用石塊和木塊做了兩次實驗,歸納、整理均得出f浮=g排,於是我們驗證了阿基公尺德原理的正確性,使用的正是這種方法。

在驗證槓桿的平衡條件中,我們反覆做了三次實驗來驗證f1×l1=f2×l2也是利用這種方法。

一切發聲體都在振動結論的得出(在實驗中對多種結論進行分析整理並得出最後結論時),都要用到這一方法。

在驗證導體的電阻與什麼因素有關的時候,經過多次的實驗我們得出了導體的電阻與長度,材料,橫截面積,溫度有關,也是將實驗的結論整理到一起後歸納總結得出的。

七、比較法(對比法)

當你想尋找兩件事物的相同和不同之處,就需要用到比較法,可以進行比較的事物和物理量很多,對不同或有聯絡的兩個物件進行比較,我們主要從中尋找它們的不同點和相同點,從而進一步揭示事物的本質屬性。

如,比較蒸發和沸騰的異同點、比較汽油機和柴油機的異同點、電動機和熱機、電壓表和電流錶的使用、利用托力引入浮力的概念。

利用比較法不僅加深了對它們的理解和區別,使同學們很快地記住它們,還能發現一些有趣的東西。

八、科學推理法(理想實驗法)

當你在對觀察到的現象進行解釋的時候就是在進行推理,或說是在做出推論,例如當你家的狗在叫的時,你可能會推想有人在你家的門外,要做出這一推論,你就需要把現象(狗的叫聲)與以往的知識經驗,即有陌生人來時狗會叫結合起來。這樣才能得出符合邏輯的答案

如:在進行牛頓第一定律的實驗時,當我們把物體在越光滑的平面運動的就越遠的知識結合起來我們就推理出,如果平面絕對光滑物體將永遠做勻速直線運動。

如:在做真空不能傳聲的實驗時,當我們發現空氣越少,傳出的聲音就越小時,我們就推理出,真空是不能傳聲的。

九、放**

在有些實驗中,實驗的現象我們是能看到的,但是不容易觀察。我們就將產生的效果進行放大再進行研究。 比如音的振動很不容易觀察,所以我們利用小泡沫球將其現象放大。

觀察壓力對玻璃瓶的作用效果時我們將玻璃瓶密閉,裝水,插上乙個小玻璃管,將玻璃瓶的形變引起的液面變化放大成小玻璃管液面的變化。可見,物理的科學方法無法細緻的分類。只能根據題意看題中強調的是哪一過程,來分析解答。

十、模擬法

所謂模擬就是「觸類旁通」「舉一反三」實際上是一種從特殊到特殊,從一般到一般的推理,它是根據兩個或兩類物件之間在某些方面的相同或相似而推出他們在其他方面也可能相同或相似的一種邏輯思維。從而可以幫助我們理解較複雜的實驗和較難的物理知識。模擬是一種推理方法,不同事物在屬性、數學形式及其他量描述上有相同或相似的地方就可以來用模擬推理。

模擬法是提出科學假說做出科學預言的重要途徑,物理學發展史上的許多假說是運用模擬方法創立的,克卜勒也曾經說過:「我們珍惜模擬推理勝於任何別的東西」。

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