實驗方法總結

2022-09-12 18:45:04 字數 3968 閱讀 3235

11研究電磁鐵的磁性與線圈匝數和電流大小的關係。

一、控制變數法

控制變數法是初中物理實驗中常用的探索問題和分析解決問題的科學方法之一。所謂控制變數法是指研究物理問題時,某一物理量受幾個不同因素的影響,為了確定不同因素之間的關係,可將除了這個因素以外的其它因素人為地控制起來,使其保持不變,再比較、研究該物理量與該因素之間的關係,得出結論,然後再綜合起來得出規律的方法,這種方法在整個初中物理實驗中的應用比較普遍。例如:

在**影響音調、響度因素的實驗;研究影響液體蒸發快慢的因素;比較物體運動快慢的方法;研究滑動摩擦力與壓力和就接觸面粗糙程度之間的關係;研究影響壓力作用效果的因素;研究影響液體內部壓強的因素;研究影響動能、重力勢能、彈性勢能的因素;研究歐姆定律;研究影響導體電阻大小的因素;研究影響電功、電熱、電功率的因素;研究影響電磁鐵磁性強弱的因素等等實驗,都運用了控制變數法。

二、等效替代法

等效替代法是指在研究某乙個物理現象和規律中,因實驗本身的特殊限制或因實驗器材等限制,不可以或很難直接揭示物理本質,而採取與之相似或有共同特徵的等效現象來替代的方法;它是在保證效果相同的前提下,將陌生複雜的問題變換成熟悉簡單的模型進行分析和研究的思維方法,它在物理學中有著廣泛的應用。這種方法若運用恰當,不僅能順利得出結論,而且容易被學生接受和理解。例如:

在**平面鏡成像規律的實驗中,用玻璃板替代了平面鏡,用兩個完全相同的棋子代替物和像;在力的合成中,若干個共同作用的力可以等同於作用效果相同的乙個力;在「曹沖稱象」中石子等效於大象;在電路中,若干個電阻可以等同於乙個電阻,串、併聯電路的總電阻就用了等效的思想;在學習伏安法測電阻之後,要求學生設計乙個實驗,在上述實驗中缺少電壓表或電流錶,其它器材不變,另有乙個已知阻值的定值電阻供選用,要求測出未知電阻,應該怎麼辦?就可以用等效替代的思想進行設計了。

三、轉換法

有的物理量不便於直接測量,有的物理現象不便於直接觀察,通過轉換為容易測量到與之相等或與之相關聯的物理現象,從而獲得結論的方法。例如:分子看不見、摸不著,可以通過擴散來認識它;磁場運動看不見、摸不著,判斷磁場是否存在時,用小磁針放在其中看是否轉動來確定;要研究動能的大小與哪些因素有關,首先就要知道怎樣「看出」動能的大小。

物體具有動能的大小是無法直接「看出」的。怎麼辦呢?我們可以利用能量與做功的關係,把物體具有能量的大小轉換為它能夠對外做功的大小反映出來。

電流看不見、摸不著,可以用電路中的燈泡是否發光來判斷;判斷電磁鐵磁性強弱用電磁鐵吸引大頭針的多少來判斷;在研究電熱的功率與電阻關係的實驗中,電流通過阻值不等的兩根電阻絲產生的熱量無法直接觀測和比較,而我們通過轉換為讓煤油吸熱,觀察煤油溫度變化情況,從而推導出那個電阻放熱多;在用彈性不大的軟細繩測量地圖上鐵路線上的長度、刻度尺和三角板配合測量硬幣的直徑、圓錐的高等,都運用了轉換法的思想。

四、模擬法

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,它是為了把要表達的物理問題說清楚明白,往往用具體的、有形的、人們所熟知的事物來模擬要說明的那些抽象的、無形的、陌生的事物,通過借助於乙個比較熟悉的物件的某些特徵,去理解和掌握另乙個有相似性的物件的某些特徵。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」。電壓與水壓;電流與水流;內能與機械能;原子結構與太陽系;水波與電磁波;通訊與鴿子傳遞信件;功率概念與速度概念的形成;在研究通電螺線管的磁場的實驗中,為準確記憶通電螺線管的北極與電流方向的關係,以緊握的右拳頭模擬為螺線管,四指為線圈並指向電流的方向,則大拇指所指的一端為北極。

五、影象(表)法

影象是乙個數學概念,用來表示乙個量隨另乙個量的變化關係,很直觀。由於物理學中經常要研究乙個物理量隨另乙個物理量的變化情況,因此影象在物理中有著廣泛的應用。在實驗中,運用影象來處理實驗資料,**內在的物理規律,具有獨特之處。

如:在**固體熔化時溫度的變化規律和水的沸騰情況的實驗中,就是運用影象法來處理資料的。它形象直觀地表示了物質溫度的變化情況,學生在親歷實驗自主得出資料的基礎上,通過描點、連線繪出影象就能準確地把握住晶體和非晶體的熔化特點、液體的沸騰特點了。

又如在**串聯電路中電流規律實驗中,把各點作為橫軸、電流為縱軸,作出的影象為水平直線,很直觀表示出串聯電路中各點電流相等的規律。這樣學生非常容易理解和記憶;在**電阻上的電流跟電壓的關係、同種物質的質量與體積的關係、重力大小跟質量的關係等實驗中都運用到影象法。

圖表法也常用於實驗教學,通過大量的實驗進行觀察,獲得資料,然後加工、整理上公升為規律。如:**《凸透鏡成像的規律》時,按下面的**進行**實驗,很容易得出凸透鏡成像的規律。

物距成像特點像距應用

u﹥2f 倒立縮小實像 f<v<2f 照相機

u=2f 倒立等大實像 v=2f 測焦距

fu=f 不成像粗測焦距

u﹤f 正立放大虛 v﹥u 放大鏡

六、理想化方法(含實驗推理法、建立模型法)

理想化方法是指在物理教學中通過想象建立模型和進行實驗的一種科學方法。可分為理想化模型和理想化實驗。

理想化模型就是指把複雜的問題簡單化,把研究物件的一些次要因素捨去,抓住主要因素,對實際問題進行理想化處理,去再現原形、本質的東西,構成理想化的物理模型。理想模型可分為物件模型、條件模型和過程模型三類。如:

視為點光源的較小發光體,表示光的直線傳播的光線,描述磁場的磁感線,描述力的圖示、示意圖等都屬於物件模型。又如:光滑表面、輕杆、輕繩、均勻介質,槓桿在使用時,由於受到力的作用,都會引起或多或少的形變,然而在研究中把此時的形變忽略不計,這裡我們就把槓桿經過理想化的處理,認為它無形變,視為乙個硬棒,從而使學生在研究時不被細枝末節的因素影響,順利地得出槓桿平衡原理,電學實驗中把電壓表變成內阻是無窮大的理想電壓表,電流錶變成內阻等於0的理想電流錶等,這些都屬於條件模型。

再如:在空氣中自由下落的物體,空氣阻力的作用與重力相比較忽略不計時,可抽象為自由落體運動,另外勻速直線運動也屬於過程模型。

理想化實驗是一種科學的抽象方法,它在物理學的理論研究中有重要的作用。它既要以實驗事實作基礎,但又不能直接由實驗得到結論。伽裡略論證慣性定律所設想的實驗──在無摩擦情況下,從斜槽滾下的小球將以恆定的速度在無限長的水平面上永遠不停地運動下去,就是物理學史上著名的理想實驗。

再如將乙隻鬧鐘放在密封的玻璃罩內,當罩內空氣被抽走時,鐘聲變小,由此推理出:真空不能傳聲。顯然上述實驗是人們在思維中進行的理想過程,與實際實驗相比,理想實驗能更大程度地突出實驗中的主要因素,忽略次要因素,得出更本質的結論。

七、觀察法

觀察法是人們為了認識事物的本質和規律有目的、有計畫地對自然發生條件下所顯現的有關事物進行考察的一種方法,是人們收集獲取記載和描述感性材料的常用方法之一,是最基本最直接的研究方法。簡單的講,觀察法就是認真仔細地看。但它和一般的看不同,觀察是人的眼睛在大腦的指導下進行有意識的組織的感知活動。

因此,它亦稱科學觀察。

例如:在使用刻度尺之前要量程、分度值、零刻度線;觀察水的沸騰:在使用溫度計前,應該先觀察它的量程,認清它的刻度值。

實驗過程中要注意觀察水沸騰前和沸騰時水中氣泡上公升過程的變化情況,溫度計在沸騰前和沸騰時的示數變化;在學習聲音的產生時可觀察小紙片在揚聲器上的運動狀態,觀察正在發聲的音叉插入水中激起水花等,就會發現發聲的物體都在振動;在光的反射規律、光的折射規律、凸透鏡成像、滑動摩察力的大小與哪些因素有關等,都運用了觀察法。

八、比較法

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方法等。

九、歸納推理(又稱歸納法)

從一般性較小的前提出發,推出一般性較大的結論的推理方法叫歸納法。在科學研究中,歸納法發揮著重要的作用,許多物理概念、定律及規律的獲得都是借助了歸納法的力量,由實驗(演示實驗或學生實驗)歸納獲得的。因而歸納法的教學是中學教學中的乙個重要方面。

如:在研究聲音產生的原因時,就是通過一些具體例項的分析,得出「聲音是由物體的振動產生的」這一結論。

以上是一些常見的**方法,初中物理實驗教學中還有其它的研究方法。如猜想(假說)法、對稱法、公式法等。

初中物理實驗方法總結

四 等效替代法 例項 研究串聯併聯電路關係時引入總電阻 等效電阻 的概念,在串聯電路中把幾個電阻串聯起來,相當於增加了導體的長度,所以總電阻比任何乙個串聯電阻都大,把總電阻稱為串聯電路的等效電阻。在併聯電路中把幾個電阻併聯起來,相當於增加了導體的橫截面積,所以總電阻比任何乙個併聯電阻都小,把總電阻稱...

初中物理實驗方法總結

一 控制變數法在實驗中或實際問題中,常有多個因素在變化,造成規律不易表現出來,這時可以先控制一些物理量不變,依次研究某乙個因素的影響和利用。如氣體的性質,壓強 體積和溫度通常是同時變化的,我們可以分別控制乙個狀態參量不變,尋找另外兩個參量的關係,最後再進行統一。歐姆定律 牛頓第二定律等都是用這種方法...

物理實驗方法

研究物理的科學方法有許多,經常用到的有觀察法 實驗法 比較法 模擬法 等效法 轉換法 控制變數法 模型法 科學推理法等。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...