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 初中阶段,物理科学研究方法有很多:控制变量法、建立模型法、类比法、等效替代法、比值定义法、放大法等,在教学中如何有效渗透物理的科学研究方法呢?uDz一分六合,中小学德育网

一、猜想、讨论、交流,实验感受控制变量法uDz一分六合,中小学德育网
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物理学研究很多规律,必须用实验的方法才能进行研究。 如果所研究的物理量可能受多个因素影响时,保持其他因素(变量)不变,只改变期中一个因素(变量),然后用实验研究它与所研究物理量之间的关系,这种方法称为控制变量法。uDz一分六合,中小学德育网
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控制变量法在初中物理教学中最常见,在上教版的物理教材中,就有比较物体运动快慢的方法研究力的作用效果与哪些因素有关?研究压力的作用效果与哪些因素有关?研究物体吸收热量的多少与哪些因素有关?研究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关?研究物体做功的快慢与哪些因素有关?研究动能、重力势能的大小与哪些因素有关?等诸多的问题需要用控制变量的方法来研究。在学生思考、猜测影响因素(变量)的过程中,会给学生极大的思考空间,再通过学生的交流会发现影响一个物理量的变量在大家不同的人看来会有很多的可能性,这就是变量的得出过程。这些因素中,很多是学生的直觉。在物理学上,直觉思维经常与解决疑难问题相联系, 并伴随创造性思维出现。在进行创造性活动时, 人们常常依靠直觉、灵感进行思维活动、合情推理形成猜想, 并与论证所用的逻辑推理相辅相成。所以,要鼓励学生大胆地猜想。猜想、讨论、交流的过程中,学生的思维会有火花的碰撞,还会有摩擦,但这样的讨论和交流恰好能帮助学生寻找到恰当的重要变量。uDz一分六合,中小学德育网
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例如,学习研究滑动摩擦力与哪些因素有关?时,学生会有很多的猜想:物体重力、压力、接触面积、接触材料、光滑程度等等因素。在这么多猜想的因素中,学生会讨论发现,重力并不是变量,因为物体间发生滑动摩擦时,并不一定是在竖直方向上进行,比如擦黑板。当猜想的变量找到之后,提出问题怎样研究压力这个变量对滑动摩擦力的影响?展示实验的器材:长木板、木块、钩码盒、弹簧测力计、毛巾、砂纸。不给任何限制,让学生来随意选择实验器材,讨论实验的方法。在讨论和交流中,会发现,只有在控制别的变量如接触面材料、光滑程度、接触面积相同,来改变压力,才能较为精准地看出压力对滑动摩擦力的影响。uDz一分六合,中小学德育网
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初中物理阶段,控制变量法是研究物理问题的重要方法,经过反反复复多次的猜想、讨论、交流和实验的体会,在学生心中会渐渐树立这一科学研究方法。uDz一分六合,中小学德育网
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二、化抽象为具体,感受建立理想模型法uDz一分六合,中小学德育网
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物理的学习过程中,有很多物理量是看不见、摸不着,比如光线、比如磁感线;还有很多物理所述条件无法在生活中实现,比如匀速直线运动、比如真空环境;另外有一些物体较为复杂,在研究的过程中最好能将其简化,比如将生活中各类复杂工具抽象成平直杠杆、比如将一个物体的重力集中于重心等。像刚才的诸多例子中,实际的物理问题错综复杂, 各种因素繁多, 要抓住决定问题关键的主要因素, 去掉对问题处理可以忽略的次要因素, 把问题进行理想化处理或简单化处理, 这是常用的建立理想模型方法。uDz一分六合,中小学德育网
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建立理想模型的过程,应该是水到渠成的过程。例如,在研究光时,光抓不住,摸不着,能感受却不像一个皮球一样可以真切感受,怎样可以抓住要害准确表达出对光的理解呢?光是从光源发出的,在均匀介质中沿直线传播。于是,问学生怎样可以用直观的方法表现出光呢?这样,学生就画出了带箭头的直线来表示光线。这时,教师适时提出大家所采用的正是在物理上常用的建立模型的方法,学生就不会觉得这一方法的提出有多么突兀、生疏。再例如,在研究运动时,日常生活中的运动随处可见,但都复杂多样。那么,怎么样来研究这么复杂的运动呢?让大家来思考,什么样的运动是最最简单理想化的运动呢?自然而然,最好是快慢不变的、沿一条直线的运动,这样引出匀速直线运动这一理想运动模型。通过这样几次建立理想模型的过程,学生会觉得建立模型不是复杂的过程,而是为了研究方便,将抽象的事物具体化、复杂的事物简单化,逐步将建立模型这一科学研究方法渗透到物理学习中去。uDz一分六合,中小学德育网
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三、触类旁通学习物理概念,感受类比法uDz一分六合,中小学德育网
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类比法是一种推理方法。它是指为了把要表述的物理问题说的清楚明白,人们常常用具体的、有形的、人们所熟知的事物来类比要说明那些抽象的、无形的、陌生的事物。且物理中的很多概念,从定义的得出过程到它在物理学中的意义,非常相通,在教学中,可以应用已知的熟悉的概念和规律来类比未知的又很相似的概念和规律。uDz一分六合,中小学德育网
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例如,在学习功率这一物理量时,先来研究比较物体做功快慢的方法,通过一系列的实验,发现首先可以用时间相同时,做功越多,做功越快做功相同,时间越少,做功越快两种方法比较。这样的句式表达很容易让学生迁移到比较物体运动快慢上来,迁移到时间相同,路程越长,运动越快路程相同,时间越少,运动越快。在此基础上,当提出当做功和时间都不相等时,怎样去比较做功的快慢呢?知识很快就从单位时间内的路程越长,物体运动越快迁移到单位时间内做的功越多,做功越快。顺理成章地,引出了功率的概念。这样的教学过程中,将复杂的物理量与简单的物理量相对比,在心理上降低了学生对复杂物理量的认知难度。uDz一分六合,中小学德育网
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在初中物理阶段,类比法运用在很多地方,比如学习光的折射时类比于光的反射;学习电压时类比于水压;学习电流时类比于水流;学习内能时类比于机械能等等。通过在教学中不断渗透类比的科学研究方法,会让学生在碰到新的物理量时去回忆,回味曾经学过的物理量的相通之处,使分门别类的力、热、电、光、声之间产生交集。uDz一分六合,中小学德育网
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四、另辟蹊径,感受等效替代法uDz一分六合,中小学德育网
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等效替代法,是在保证某种效果相同的前提下,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,将复杂的问题简单化。简言之,等效的方法就是对一个较为复杂的问题,提出一个较简单的方案或设想,而使它们的效果完全相同,从而将问题化难为易,求得解决。uDz一分六合,中小学德育网
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例如,在探究平面镜特点实验时,同学们首先根据生活经验来推测,像和物体等大、像和物体到镜面距离好像相等。但怎样去验证呢?就发现一个很难解决的问题,用平面镜根本无法找到像的位置,可视而不可触摸!怎么样可以在效果相同的情况下去找出像的位置、量出像的大小呢?用一个玻璃板来替代平面镜成像,同时,用一只完全相同的蜡烛放在透过玻璃板看到的像的位置。在这个过程中,树立等效替代的思想非常重要,将难以解决的困难用替代的方法来化解,学生可以深刻地感受到这一科学方法的妙不可言,体会到物理的另辟蹊径的美。uDz一分六合,中小学德育网
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在上教版初中物理教材中,用到等效替代的科学方法的地方还有:研究同一直线上力的合成时引入了合力的概念;研究串并联电路的电阻特点时,引入了总电阻的概念;在曹冲称象中用石块代替大象等等。通过这样在教学中反复渗透,学生能逐步感受到等效替代的妙用。uDz一分六合,中小学德育网

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初中物理研究方法初探

来源:一分六合  投稿人:边河中学 田立永  时间:2018-05-07