关键词:控制变量法;建立理想模型法;等效替代法;比值定义法;放大法;理想推理法
新课程标准中的课程目标与原来的义务教育大纲中的教学目标相比,除“知识与技能”外,新增了“过程与方法”“情感态度与价值观”。“过程与方法”目标要求学生在掌握物理知识与技能的过程中,还要掌握一些简单的科学探究方法,进而形成比较系统的物理思想。
各个版本的高中物理教材在各个章节中都有意识、有步骤地渗透和应用了物理学的科学研究方法,使学生在学习物理知识的同时受到科学思维方法的熏陶和训练。高考对这方面内容的考查也在逐渐加强,考题中经常涉及的一些具体方法有控制变量法、等效替代法、建立理想模型法、比值定义法、放大法、理想推理法等研究物理的方法。
下面根据我这几年的教学经验来系统总结一下:
一、控制变量法
控制变量法是指在研究多个物理量间的关系时,某一物理量往往同时受到几个不同物理量的影响,为了确定各个不同物理量之间的关系,就需要控制某些量,使其固定不变,只改变某一个量,看所研究的物理量与该物理量之间的关系。
控制变量法在很多探究性实验中经常用到。例如:
1.研究滑动摩擦力与压力和接触面之间的关系
2.研究加速度与力、质量的关系
3.研究物[www.dylw.net专业提供论文写作和写作论文服务]体的动能与质量和速度的关系
4.研究物体的重力势能与质量和高度的关系
5.研究物体的弹性势能与劲度系数、形变量的关系
6.研究电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系
7.研究圆周运动角与线速度、半径的关系
8.研究导体电阻大小与导体的材料、长度、横截面积的关系
9.研究电磁铁的磁性与线圈的匝数和电流大小的关系
10.研究气体压强、温度、体积的关系
二、建立理想模型法
理想模型就是把复杂问题简单化,突出问题的主要因素,忽略次要因素,对实际问题进行理想化处理,构建理想化的物理模型,这是一种重要的物理思想。如光线也是虚拟假定出来的,但它却能直观、形象地表述物理情境与事实。通过光线研究光的传播路径和方向,研究光的反射、折射、衍射、干涉等。此外还有:
1.质点、点电荷的概念
2.匀变速直线运动、自由落体运动
3.通过电场线研究电场的分布
4.通过磁感线研究磁场的分布
5.原子结构模型
三、等效替代法
等效替代法是在保证某种效果、特性、关系相同的前提下,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来研究和处理的方法。
运用等效替代法处理问题的一般步骤为:先分析原来的物理问题的特性。然后寻找适当的替代问题,通常是我们比较熟悉的问题。再研究替代问题的特性及规律,将替代问题的规律迁移到原问题中去。最后利用替代问题遵循的规律、方法求解,得出结论。例如:
1.研究合力和分力的关系
2.研究合运动和分运动的关系
3.重心概念的提出
4.交流电的有效值的计算
5.电路中,若干个电阻可以等效为一个合适的电阻
四、比值定义法
比值定义法,就是用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法。常见的有两类:
一类是用比值法定义物质或物体属性特征的物理量,如:电场强度E、磁感应强度B、电容C、电阻R等。它们的共同[www.dylw.net专业提供论文写作和写作论文服务]特征是:物理量的属性由本身所决定。
另一类是对一些描述物体运动状态特征的物理量的定义,如速度v、加速度a、角速度ω等。这些物理量是通过简单的运动引入的,比如匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动。
五、放大法
放大法就是在观察某些微小变化的物理实验现象时,由于微小变化的不容易观察,而另辟蹊径,转换思路,对微小变化现象进行放大观察,使之效果更明显,更加有利于得出结论。例如:
1.利用光的折射放大桌面的微小弹性形变
2.利用细玻璃管中液面的上升放大玻璃瓶的微小形变
3.卡文迪许利用光杠杆测出两球之间微小的万有引力
4.库仑扭秤实验利用光杠杠测静电力常量k
5.游标卡尺、螺旋测微器的设计
6.升压变压器
六、理想推理法
理想推理法是以大量可靠的事实为基础,在观察实验的基础上,以真实的实验为原型,忽略次要因素,通过合理的推理得出物理规律,达到认识问题本质的目的。理想推理法能深刻揭示物理规律的本质。例如:
1.伽利略的斜面实验,研究自由落体运动
2.伽利略的理想斜面实验,研究牛顿第一定律
3.探究自然界中只存在两种电荷
此外,还有转换法、类比法、极限思想等,科学研究的方法和形式是多种多样的,各种方法也不是孤立存在的,而是处在密切的相互联系之中。即使在研究某个问题时使用了某一类方法,其中也必定包括了其他一些方法,只不过这一方法起主导作用罢了。
(作者单位 山东省广饶县第一中学一校区)