國中物理常見的實驗方法有哪些呢
物理學是由實驗和理論兩部分組成,物理學實驗是人類認識世界的一種重要活動,是進行科學研究的基礎。它不僅能夠提供豐富的感性材料,幫助學生理解物理現象和物理規律,而且能夠提供科學的思維方法,激發學習興趣和求知慾望,培養學生探索世界的能力。現將國中物理教材中的實驗方法做如下總結:
一、觀察法
是人們為了認識事物的本質和規律有目的有計劃的對所顯現的有關事物進行考察的一種方法,是收集獲取記載和描述材料的常用方法之一。
實例:水的沸騰實驗中在使用温度計前,應該先觀察它的量程,認清它的分度值。實驗過程中要注意觀察水沸騰前和沸騰時水中氣泡上升過程的兩種情況,温度計在沸騰前和沸騰時的示數變化;在學習聲音的產生時觀察小紙片在揚聲器中的運動狀態,觀察正在發聲的音叉插入水中激起水花,發現發出聲音的物體都在振動;還有光的反射規律;光的折射規律;凸透鏡成像特點等。
二、比較法
是確定研究對象之間的差異點和共同點的思維過程和方法,各種物理現象和過程都可以通過比較確定它們的差異點和共同點。
實例:汽車輪船火車飛機它們的發動機各不相同,但都是把燃料燃燒時釋放的內能轉化為機械能的裝置。而汽油機和柴油機雖然都是內燃機,但它們的構造、吸入的氣體、點火方式、使用範圍等方面都有不同;再如蒸發與沸騰的比較。
三、控制變量法
是指討論多個物理量的關係時通過控制其中幾個物理量不變,只改變其中一個物理量從而轉化為多個單一物理量影響某一個物理量的問題的研究方法。這種方法在實驗數據的表格上的反映為某兩次試驗只有一個條件不同,若兩次試驗結果不同則與該條件有關,否則無關。
實例:研究導體的電阻跟哪些因素有關;研究影響力的作用效果的因素;研究液體蒸發快慢的因素;研究液體內部壓強;研究動能勢能大小與哪些因素有關;研究琴絃發聲的音調與弦粗細、鬆緊、長短的關係;研究物體吸收的熱量與物質的種類質量温度的變化的關係;研究電流與電壓電阻的關係;研究通電導體在磁場中受力與哪些因素有關;研究影響感應電流的方向的因素等都採用此法。
四、等效替代法
所謂等效替代法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。
實例:研究串聯並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,所以總電阻比任何一個串聯電阻都大,把總電阻稱為串聯電路的等效電阻。在並聯電路中把幾個電阻並聯起來,相當於增加了導體的橫截面積,所以總電阻比任何一個並聯電阻都小,把總電阻稱為並聯電路的等效電阻;在電路分析中可以把不易分析的複雜電路簡化成為較為簡單的等效電路;在研究同一直線上的`二力的關係時引入合力的概念。
五、轉換法
物理學中對於一些看不見摸不着的現象或不易直接測量的物理量,通常用一些非常直觀的現象去認識或用易測量的物理量間接測量,這種研究問題的方法叫轉換法。
實例:物體發生形變或運動狀態改變可證明一些物體受到力的作用;馬德堡半球實驗可證明大氣壓的存在;霧的出現可以證明空氣中含有水蒸氣;影子的形成可以證明光沿直線傳播;月食現象可證明月亮不是光源;奧斯特實驗可證明電流周圍存在着磁場;指南針指南北可證明地磁場的存在;擴散現象可證明分子做無規則運動;鉛塊實驗可證明分子間存在着引力。
六、類比法
所謂類比就是“觸類旁通”“舉一反三”,它是根據兩個或兩類對象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。
實例: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;通信與鴿子傳遞信件;功率概念與速度概念的形成等。
七、建立模型法
是用物理模型使抽象的理論加以形象化,便於想象和思考。物理學的發展過程就是一個不斷建立物理模型和用新的物理模型代替舊的或不完善的物理模型的過程。
實例:研究肉眼觀察不到的原子結構時,建立原子核式結構模型;研究光現象時用到光線模型;研究磁現象是用到磁感線模型;力的示意圖或力的圖示是實際物體和作用力的模型;電路圖是實物電路的模型;研究發電機的原理和工作過程用掛圖及模型;研究內燃機結構和工作原理用掛圖及模型。
八 理想實驗
理想實驗是人們在思想中塑造的理想過程,是邏輯推理和理論研究的重要方法。理想實驗雖然也叫實驗,但它同所説的真實的科學實驗是有原則區別的,真實的科學實驗是一種實踐活動,而理想實驗則是一種思維的活動。
實例:研究真空是否能夠傳聲;牛頓第一定律等。
九 圖像法
圖象表示一個量隨另一個量的變化關係,很直觀。由於物理學中經常要研究一個物理量隨另一個物理量的變化情況,因此圖象在物理中有着廣泛的應用。如:在探究固體熔化時温度的變化規律和水的沸騰情況的實驗中,就是運用圖象法來處理數據的。它形象直觀地表示了物質温度的變化情況,學生在親歷實驗自主得出數據的基礎上,通過描點、連線繪出圖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。
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