浅谈初中物理实验中的科学方法

[摘 要] 物理方法既是科学家研究问题的方法，也是学生学习物理中常用的方法。本文从四方面阐述了初中物理实验中的科学方法。

[关键词] 控制变量、等效替代、转换、类比

在初中物理教学中，不仅要教给学生物理知识，更重要的是要引导学生经历一次物理学知识的“再发现”的过程，从而培养学生获取新知识的能力、收集和处理信息的能力、分析和解决问题的能力，体验科学探究的乐趣，学习科学家的科学探究方法，领悟科学的思想和精神。所以，初中物理探究实验的设计和实施显得尤为重要。要使实验教学达到课程标准确定的目标，其中蕴含的大量的科学方法我们必须给予足够的重视，并且渗透到教学活动中去，让学生在学习活动中去体验，逐步提高学生的科学探究能力。下面，我就来谈谈初中物理实验中的几种科学方法。

一、控制变量法

所谓控制变量法，是指为了研究物理量同影响它的多个因素中的一个因素的关系，可将除了这个因素以外的其它因素人为地控制起来，使其保持不变，再比较、研究该物理量与该因素之间的关系，得出结论，然后再综合起来得出规律的方法。例如，在探究动能大小的决定因素时，学生猜想可能与物体的质量、大小、形状、体积与物体的运动时的速度大小等因素有关。如果在探究的过程中没有针对的科学方法进行探究，结果可能会出现一些错误。这样的探究问题我们不妨使用“控制变量法”，在探究动能的大小与物体的质量是否有关时，可选择让大小、形状、体积相同的铜球和铝球从同一的高度和同一的斜面上分别自由运动，通过被撞击后小车在同一水平面上运动的距离比较可知，动能的大小与物体的质量有关。此实验过程中我们必须让小车在水平面上的初始速度相同。同样，在探究动能的大小与物体的运动速度是否有关时，可让同一的铜球分别从不同的高度自由运动，看看被撞击后小车在同一水平面上运动的距离情况，便可知动能的大小与物体的运动速度是有关。此实验过程中我们必须对物体的质量进行控制。

二、等效替代法

等效替代法是指在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来替代的方法。这种方法若运用得恰当，不仅能顺利地得出结论，而且容易被学生接受和理解。例如，在电流和电阻的实验中，将一个7Ω的电阻替代某支路中2Ω和5Ω串联电阻，在其他条件不变的情况下，该支路中电流不变，说明一个7Ω的电阻与阻值为2Ω和5Ω串联的电阻对电流的阻碍作用是等效的，所以可用7Ω的电阻替代2Ω和5Ω串联的电阻。

在初中物理实验中，合力替代各个分力、平面镜成像取相同蜡烛替代物体大小、托里拆利试验用液体压强替代大气压强等，都运用了等效替代法的思想。

三、转换法

有的物理量不便于直接测量，有的物理现象不便于直接观察，通过转换为容易测量到与之相等或与之相关联的物理现象，从而获得结论的方法，即转换法。比如，在研究电热的功率与电阻关系的实验中，电流通过阻值不等的两根电阻丝产生的热量无法直接观测和比较，而我们通过转换为让煤油吸热，观察煤油温度变化情况，从而推导出哪个电阻放热多。教学时不妨设计一问：为什么研究电热的功率与电阻大小的关系时，还要用到似乎与实验无关的煤油呢？引发学生的思考和讨论，在小结出该实验中煤油的作用的基础上，进而再问：该实验能否不用煤油而改用其它方式来观察电阻通电后的发热情况？这样促使学生的思维得以发散，转换的思维方法得到训练，设计实验的能力也随之提高了。

在初中物理实验中，利用扩散现象来研究分子的运动及分子运动的快慢、通过泡沫塑料凹陷的程度来知道压力的作用效果大小、用灯光的亮度来感知电流的大小等等，都运用了转换法的思想。

四、类比法

在学习一些十分抽象的看不见、摸不着的物理量时，由于不易理解，老师就拿出一个大家能看见的且与之很相似的量来进行对照学习。如电流的形成和电压的作用是通过以熟悉的水流的形成和水压是水管中形成了水流进行类比，从而得出电压是形成电流的原因的结论。学生在学习电学知识时，在老师的引导下，联想到水压迫使水沿着一定的方向流动，使水管中形成了水流；类似的，电压迫使自由电荷做定向移动使电路中形成了电流。抽水机是提供水压的装置；类似的，电源是提供电压的装置。水流通过涡轮时，消耗水能转化为涡轮的动能；类似的，电流通过电灯时，消耗的电能转化为内能和光能。我们学习分子的动能时，将它与物体的动能进行类比；学习功率时，将它与速度进行类比。这样就很容易被学生理解记忆牢固。

在初中物理教学过程中，如果学生很好地掌握了这些科学方法，将会非常方便、快捷、省时、省力，而且能少走很多不必要的弯路，减少很多无谓的而且是艰辛的探索之路，收到事半功倍的良好效益。这样，不仅有利于学生理解和掌握物理概念和规律，更有利于学生研究性学习和创新能力的发展，对其他学科有借鉴作用。

[参考文献]

1.《全日制义务教育物理课程标准》（北京师范大学出版社）