初中物理常用科学方法

刘明燕

初中物理教材的各个章节都有意识、有步骤地渗透了物理学的科学研究方法，使同学们在学习物理知识的同时受到科学方法的熏陶和训练，逐步地掌握最基本、最主要的科学方法，达到促进知识学习、培养能力和提高科学素质的目的。新课程标准中的课程目标与义务教育大纲中的教学目标相比，不仅有知识与技能的目标，还有其他领域的目标。新课程标准中的过程与方法目标要求在物理知识与技能的探索与学习过程中，使学生掌握一些简单的科学探究方法，形成比较有效的物理思想。方法的掌握是能力形成的标志。

一、控制变量法：

为了弄清事物变化的原因和规律，必须设法把其中的一个或几个因素用人为的方法控制起来，使它保持 不变，然后来比较、研究其他两个变量之间的关系，这种研究问题的科学方法就是控制变量法。 任何物理实验，都要按照实验目的、原理和方法控制某些条件来研究。如：电流与电压、电阻的关系； 导体的电阻大小与哪些因素有关，滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关，蒸发的快慢与哪些因素的有关；液体 压强与哪些因素有关；浮力大小与哪些因素有关；压力的作用效果与哪些因素有关；滑轮组的机械效率与哪 些因素有关；动能、重力势能大小与哪些因素有关；电流做功的多少跟哪些因素有关系；电流的热效应与哪 些因素有关；研究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关系等。

二、类比法：

类比法是指由一类事物所具有的属性，可以推出与其类似事物也具有这种属性的思考和处理问题的方法.如在认识电流、电压的概念、研究电源的作用和影响电阻大小的因素等概念或规律时，与水流水压模拟实验、抽水机的作用和水渠对水流的影响等物理现象进行类比，会使学生理解和掌握这些抽象的物理概念或规律产生其他方法无法替代的作用。

三、观察法

观察法是人们为了认识事物的本质和规律，有目的，有计划地对在自然条件下所显现的有关事物进行考察的一种方法，是人们收集，获取，记载和描述感性材料的常用方法之一。从某种意义上说，没有观察就没有科学研究。要在科学研究上有所发现，有所创造，必须掌握观察方法。

四、转换法

一些比较抽象的看不见、摸不着的物质的微观现象，要研究它们的运动等规律，使之转化为学生熟知的看得见、摸得着的宏观现象来认识它们。这种方法在科学上叫做“转换法”。如：分子的运动，电流的存在等，如：空气看不见、摸不到，我们可以根据空气流动（风）所产生的作用来认识它；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去认识它；电流看不见、摸不到，判断电路中是否有电流时，我们可以根据电流产生的效应来认识它；磁场看不见、摸不到，我们可以根据它产生的作用来认识它。再如，有一些物理量不容易测得，我们可以根据定义式转换成直接测得的物理量。在由其定义式计算出其值，如电功率（我们无法直接测出电功率只能通过P=UI利用电流表、电压表测出U、I计算得出P）、電阻、密度等。

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；我们测曲线的长短时转换成细棉线的长度；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）测硬币的直径时转换成测刻度尺的长度；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）；通过电流的效应来判断电流的存在（我们无法直接看到电流）；通过磁场的效应来证明磁场的存在（我们无法直接看到磁场）；研究物体内能与温度的关系（我们无法直接感知内能的变化，只能转换成测出温度的改变来说明内能的变化）；在研究电热与电流、电阻的因素时，我们将电热的多少转换成液柱上升的高度；在我们研究电功与什么因素有关的时候，我们将电功的多少转换成砝码上升的高度；密度、功率、电功率、电阻、压强（大气压强）等物理量都是利用转换法测得的；在我们回答动能与什么因素有关时，我们回答说小球在平面上滑动的越远则动能越大，就是将动能的大小转换成了小球运动的远近。以上列举的这些问题均应用了这种科学方法。

五、图象法。

图像可以用来表示一个物理量随另一个物理量变化的情况，很直观。所以各门科学都常用到它。如物态变化中固体的熔化、凝固图象，水的沸腾图象，电阻上的电流跟电压的关系图象，同种物质的质量与体积的关系图象，重力与质量的关系图象。

六、比值法。就是在定义一个物理量的时候采取比商的形式定义。如电流I=Q/t，欧姆定律I=U/R，电功率P=W/t，密度ρ=m/V，速度v=s/t，重力常数g=G/m，压强P=F/S，机械效率η=W有用/W总。

七、等效替代法：

在物理学中，我们研究某物体或物理现象的作用效果时，有时为了使问题简化，常用一个物理量来代替其他所有物理量，但不会改变物理效果。这种研究问题的方法给问题的阐释或解答带来极大方便，我们称这种研究问题的方法为等效替代法.如用合力替代各个分力，用总电阻替代串联、并联的部分电阻，用浮力替代液体对物体的各个方向的压力等。

八、归纳法

是通过样本信息来推断总体信息的技术。要做出正确的归纳，就要从总体中选出的样本，这个样本必须足够大而且具有代表性。在我们买葡萄的时候就用了归纳法，我们往往先尝一尝，如果都很甜，就归纳出所有的葡萄都很甜的，就放心的买上一大串。比如铜能导电，银能导电，锌能导电则归纳出金属能导电。在实验中为了验证一个物理规律或定理，反复的通过实验来验证他的正确性然后归纳、分析整理得出正确的结论。在阿基米德原理中，为了验证F浮=G排，我们分别利用石块和木块做了两次实验，归纳、整理均得出F浮=G排，于是我们验证了阿基米德原理的正确性，使用的正是这种方法。在验证杠杆的平衡条件中，我们反复做了三次实验来验证F1×L1=F2×L2也是利用这种方法。

一切发声体都在振动结论的得出（在实验中对多种结论进行分析整理并得出最后结论时），都要用到这一方法。在验证导体的电阻与什么因素有关的时候，经过多次的实验我们得出了导体的电阻与长度，材料，横截面积，温度有关，也是将实验的结论整理到一起后归纳总结得出的。在所有的科学实验和原理的得出中，我们几乎都用到了这种方法。

以上是初中物理教学中常用的几种研究方法。在指导学生研究物理现象、概念和规律时，潜移默化地渗透科学研究方法，长此以往不但加深对物理现象、概念或规律的认识和理解，而且培养学生了科学思维习惯，提高了科学素养，对学生今后的发展终身受益。