从教材插图看物理科学方法培养

一些物理现象看不见，摸不着的，不易直接观察，需要我们根据它们表现出来的现象来间接认识它们，间接显示就是对实验现象进行一些处理后再观察.初中物理教材中的插图，隐含了很多科学方法，掌握这些科学方法对提升实验效果有很大帮助.最常见的科学方法有转换法、放大法、对比法以及平衡法等.本文结合沪科版初中物理教材中的插图，总结了提升实验效果的的几种有效方法.

1转换法

转换法，是指在保证效果相同的前提下，将一些看不见、摸不着的物理现象，不易观察的物理过程或不易直接测量的物理量转换成另一种具有可见性或可测性的形式呈现出来.而这种形式与原来的量之间有对应着同向或反向变化的关系，这是一种将陌生而复杂问题转换成熟悉而简单的问题的方法.

1.1测量工具中的应用

有些物理量不便直接观察和测量，需转化为直接测量的量间接地表示它们的关系.例如沪科版八年级P109页图6-15中就隐含了弹簧测力计的间接测量（如图1所示），力的大小是看不到的，不易测量，而弹簧长度变化是可以直接观察和测量的，且力的大小与弹簧长度的变化有关，所以可以把力的大小转化为弹簧的伸长量来显示.不仅测力计是这样的，温度计、电流表、电压表、气压计等仪器都是如此，看到的是高度、长度、角度的变化，反应的却是温度、电流、电压、气压等物理量的变化.

1.2探究活动中的应用

在探究活动中，常将抽象、看不见、摸不着或者是微小变化的现象，使之转化为学生熟知的看见的现象来认识它们.

1.2.1演示实验

例如，音叉振动发声可以听得见，也能通过触摸感觉得到，但是通常音叉振动的幅度较小，肉眼不易观察到.沪科版八年级P35页图3-5中为突出物体发声时正在振动，特意将音叉振动的幅度转化为溅起的水花多少（如图2所示），间接显示音叉的振动效果.沪科版八年级P167页图8-61中研究“气体压强与流速的关系”实验，由于空气的流动看不见，摸不着，实验效果不明显.为此，在洗衣机排水管的下方放一些碎纸屑，然后甩动塑料软管，可以看到软管上端可以吸引纸屑（如图3所示）.把空气的流动转化为小纸屑的流动，从而使实验效果易于观察和比较.此外，在观察温度对扩散的影响实验中，滴入红色墨水，让水的流动转化为红墨水的流动等实验也用了类似的方法.

1.2.2探究实验

如八年级P208页图10-42，在探究重力势能的大小与物体质量的关系时，让不同质量大小的物块，从相同的高度下落，砸向沙堆上面的小桌（如图4所示）.由于物体重力势能的大小不易观察和比较，为此，间接转化为比较小桌陷入沙子中的深度，陷入的越深重力势能就越大.类似转换的例子还有很多，如探究动能大小的影响因素实验，为便于比较动能大小，转化为比较物体推动纸盒的距离；探究影响压力作用效果的实验中，以小桌陷入泡沫的深度作为判断压力作用效果大小的依据；利用电磁铁吸引大头针的多少，间接判断电磁铁磁性的强弱等.

2放大法

在有些实验中，实验的现象我们是能看到的，但是不容易观察.我们就将产生的效果进行放大再进行研究. 该方法实际上起到了“增强”演示效果，使实验效果“明显”的作用.

2.1直接放大法

通常的做法是把仪器本身放大，如介绍弹簧测力计时，可使用较大的演示用弹簧测力计，它的刻度、指针、挂钩等构造都比实验室测力计大得多，易于观察比较，实验效果明显.另外，也可以利用投影仪的放大作用，例如在学习电流表时，由于电流表表盘、刻度、指针等结构都比较小（如图5所示），现象不明显，把电流表投在大屏幕上，效果会明显提升，学生的关注度和兴趣大大提高.

2.2间接方法

例如测液体压强，首先介绍如八年级P150页图8-19的U型压强计，液体对橡皮膜的微小压强，无法直接测量和观察，借助细长的U型管两端的高度差，把微小的压强进行了“放大”，从而实现了“小中见大”的效果（如图6所示）.除此以外，温度计的原理，焦耳定律等实验都使用了类似的方法.

3对比法

我们认识事物，除了认识它们的共同特点外，更重要的是认识它们的特点，而特点的认识主要是通过异中求同或同中求异的对比进行的.例如九年级P59页图14-3中探究电荷的作用规律时，分别让带有电荷的玻璃棒与玻璃棒、玻璃棒与橡胶棒、橡胶棒与橡胶棒相互靠近（如图7所示），观察它们的偏转情况，在对比的基础上，总结得出电荷间的作用规律.类似的实验还有，探究同名磁极、异名磁极间的相互作用的规律；奥斯特

实验中，对比电流的有无以及方向对小磁针的影响；探究比热容时，对比不同物质的吸热情况的对比.

4平衡法

平衡实质就是矛盾双方的平衡，是对立倾向的平衡，分析平衡就是分析矛盾的双方.最简单的情况是方程的一侧为已知量，另一侧为未知量，根据已知量间接测出未知量，从而完成实验.例如沪科版八年级P119页图6-29中探究摩擦力的大小影响因素时，摩擦力的大小不易测量，需匀速拉动测力计，让拉力和摩擦力平衡，才能由拉力的大小得到摩擦力的大小.此外，还有一些实验也用到了该方法，如托里拆利实验中，管外的大气压等于管内一定高度的液体的压强；等臂天平测物体质量时，物体的质量和砝码的质量平衡，二者对天平的作用相互抵消，物体的质量就等于砝码的质量等.