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浅谈物理教学中的科学方法

范文

吕宪东

在《初中物理课程标准》中，科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式之一。在探究科学规律的过程中，学生通过动手动脑，通过物理学了解“再发现”过程，体验到科学探究的乐趣，学习科学家的科学探究方法，领悟科学的思想和精神，掌握科学学习的策略及科学的思维方法，从而提高他们的科学素质。要想使物理教学达到新课程标准确定的目标，必须重视物理教学中蕴含的大量的科学方法，把它们渗透到教学活动中，适时向学生介绍、点拨，让他们在学习活动中体验、体会科学方法，逐步提高学生科学探究能力，掌握一些科学方法，为学生的终生学习打下良好的基础。下面就与大家一起探讨物理教学中常用的一些科学方法。

一、控制变量法

“控制变量法”是初中物理中常用的探究问题的科学方法。由于影响物理研究对象的因素在许多情况下并不是单一的，而是多种因素相互交错、共同起作的，所以要想精确把握研究对象的各种特性，明确事物变化的原因和规律，必须人为地制造一些条件，便于问题的研究。例如：当一个物理量与几个因素有关时，我们一般是分别研究这个物理量与各个因素之间的关系，再进行综合分析从而得出结论。这样就必须在研究物理量同其中一个因素之间的关系时，将另外几个因素人为地控制起来，使它们保持不变，以便观察和研究，这就是“控制变量”的方法。初中物理教学中许多概念或规律的探索过程，都要用到控制变量法。例如：在八年级刚接触物理时，有一个探究实验是探究“声音怎样从发声的物体传到远处”，如图所示：

让一个学生在桌子一端敲击桌面，另一个学生在另一端听声音，一次贴在桌面上听，一次只是贴近桌面，发现两次都可以听到声音，引导学生分析这两次声音分别是通过桌子和空气传来的，从而说明声音要靠介质传播，同时，让学生比较两次听到声音的大小，从而认识到声音在固体中比在空气中传播得快，即固体的传声能力强。在这里，教师一定要强调实验中需要控制的变量，就是听声音的距离应与敲击桌面的力度相同，使学生体验到控制变量的思想，为以后的探究实验做好准备。利用控制变量法研究物理问题，注重知识的形成过程，有利于扭转重结论、轻过程的倾向，有助于培养学生的科学素养。初中物理用到控制变量法的实验还有：蒸发的快慢与哪些因素有关？导体的电阻大小与哪些因素有关？导体中的电流与导体两端电压和导体的电阻的关系。电热的大小与哪些因素有关？影响滑动摩擦力大小的因素有哪些？影响压力作用效果的因素有哪些？研究浮力的大小与哪些因素有关？研究物体吸引热量的多少与哪些因素有关等。控制变量法是一种最常用的、非常有效的探索客观物理规律的科学方法。通过控制变量法，可方便我们研究出某个物理量与多个因素之间的定性或定量关系，从而得出普遍的规律。

二、等效替代法

当测量器材无法直接测量某个物理量时，就要设法用可以直接测量的物理量取代不能直接测量的物理量，这就是“等效替代法”。采用此方法时，唯一要注意的是，直接测量的与不能直接测量的物理量之间要有内在的联系，找到这种内在的联系。可以说“等效替代”的思想是物理实验成功的最根本、最重要的思路，物理学中的相关定律、定理、公式、原理都是以替代思维成立的基础为出发点的。例如：测量不规则固体的体积，就是利用物体浸没在液体中时，物体体积与物体排开的液体的体积相等的原理，采用替代。有量筒或量杯时，可采用“排液补差法”或叫“等量空间占据法”测量。没有量筒或量杯时，可用弹簧测力计和水，通过测量浮力大小，结合阿基米德原理计算（全部浸没），也可以用天平测量排水的质量（全部浸没），再利用密度知识来计算。这种质量或体积的替代测量方法一般多见于测量物质密度的方法中，还有许多物理量的测量都用到了等效替代法。等效替代法还可以用在一些器材的等效上，研究某一个物理现象和规律中，因实验本身的特殊限制或因实验器材等限制，不可以或很难直接揭示物理本质，而采取与之相似或有共同特征的等效现象替代，这样不仅能顺利得出结论，而且还容易被学生接受和理解。例如：在探究平面镜成像规律的实验中，用玻璃板替代了平面镜，因二者在成像特征上有共同之处，容易使学生接受，而玻璃板又是透明的，能通过它观察到玻璃板后面的蜡烛，便于研究像的特点，揭示出平面镜成像的规律。如图所示：

每当学生自我解决了一个问题后，他们会有一种“柳暗花明又一村”的感觉，对物理的兴趣也自然而然地增加了。

三、转换法

所谓“转换法”，主要是指在保证效果相同的前提下，将不可见、不易见的现象转换成可见的现象;将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题;将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法。例如：弹簧测力计的原理隐含了一个间接测量原则。如图所示：

即用可直接量度的量间接表现那些不便直接观察、不便直接测量的量。在这里，弹簧的长度变化可以直接观察、测量，而力的大小是看不到摸不着的，但力的大小却与弹簧长度的变化有关系，因此，我们可以用弹簧的伸长量来量度力的大小。不仅测力计，温度计、压强计、气压表（高度计）、电流表、电压表、时钟、速度表也是如此，看见的是长度、角度的变化，反映的是温度、液体压强、大气压强（高度）、电流、电压、时间、速度的变化。再如：空气看不见、摸不到，我们可以根据空气流动（风）所产生的作用认识它;分子看不见、摸不到，不好研究，可以通过研究墨水的扩散现象认识它;电流看不见、摸不到，判断电路中是否有电流时，可以根据电流产生的效应认识它;磁场看不见、摸不到，我们可以根据它产生的作用来认识它。中学物理课本中，测不规则小石块的体积我们转换成测排开水的体积;在测量滑动摩擦力时转换成测拉力的大小;大气压强的测量（无法直接测出大气压的值，转换成求被大气压压起的水银柱的压强）;测液体压强（我们将液体的压强转换成我们能看到的液柱高度差的变化）;通过泡沫塑料凹陷的程度了解压力的作用效果大小;用灯光的亮度感知电流的大小;用电磁铁吸引大头针的个数判断其磁性的强弱;将光在透明空气中的传播转换为在烟或水雾中的传播观察光的传播方向。在研究电热与电流、电阻的因素时，将电热的多少转换成液柱上升的高度。如图所示：

以上列举的这些问题均应用了转换法。转换法可以通过转换研究对象、空间角度、物理规律、物理模型、思维角度、物理过程、物理状态、时间角度等达到化繁为简，化难为易，间接地解决问题。

总之，在初中物理教学中蕴含着许多科学方法，我们既不能视而不见，又不能唯方法讲方法，要時时做有心人，把握时机，将科学方法渗透到教学活动中并恰当点拨，就能不断提高学生的科学探究能力，让学生领悟科学的本质，培养他们的科学思想以及创新思维，提高他们的科学素质。

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