运用物理研究方法 引导学生设计实验

潘志能

道县绍基学校 湖南永州 425300

新课程背景下初中物理教学强调培养学生的探究能力，要求学生在学习中由被动接受学习转变为积极主动获取知识，由强调知识的传授和积累转变为学生积极主动的探究知识，而初中物理实验便是一门知识探究活动，并符合新课改下对初中物理教学的要求，本文对如何引导学生做好初中物理实验展开讨论。物理研究的常用方法有很多，比如：等效替代法、控制变量法、比值定义法、归纳法、累积法、类比法、图像法、转换法、理想化方法、假设法等等，在教学中注意培养学生学习这些研究方法，有利于他们制定计划和设计实验。

一、运用等效替代法，引导学生设计实验

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。这种方法若运用恰当，不仅能顺利得出结论，而且容易被学生理解和接受。

如在探究“平面镜成像规律”的实验中，难点是：怎样比较像与物的大小，像的虚实。教学中，首先拿块较大的平面镜让学生看镜中自己的像，并逐渐远离平面镜，然后问学生，你看到自己的像的大小有没有变化？学生答：有变化，人距镜越远，像就越小（多数学生都会这样回答）。这是学生的感性认识形成的思维定势，在物理学习中，学生的思维定势还有着相当程度的影响作用。笔者并没有马上否定这个结论，而是要求学生用实验来验证这个结论是否正确。该如何设计实验呢？先请学生看课本第57页活动2：“探究平面镜成像的特点”，同时用多媒体展示问题请学生回答。①如果不用玻璃板而用平面镜又将怎样？②为什么蜡烛A和B要等长？③如果玻璃板未放竖直又会怎样？通过以上问题让学生进行操作并回答后，学生就可顺利完成实验并得出正确结论。

二、运用控制变量法，引导学生设计实验

所谓控制变量法，就是物理学中对于多因素（多变量）的题，常常采用控制因素（变量）的办法，把多因素的问题变成多个单因素的问题，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。

如在“探究电磁铁的磁性强弱”活动中，学生猜想：①跟电流大小有关；②可能跟线圈匝数多少有关；③可能跟铁钉的大小有关。要验证上述猜想是否正确，如何设计实验呢？这是一个难点。先让学生讨论，然后教师引导提问：怎样判断电磁铁磁性强弱？要验证猜想①该怎样做？要验证猜想②又如何设计？引导：就要用两个电磁铁，只改变匝数多少，而控制其它量均不变；要验证猜想③就要控制电流和线圈匝数多少不变，只改变铁钉的大小做实验。引导学生分析后选择器材：两个干电池、一个滑动变阻器、几根导线、三根铁钉（两根相同、一根稍小）、两根漆包线，接着设计电路来完成实验。

通过以上问题的提出和分析讨论，学生对整个设计实验的过程和方法都有了一个清醒的认识，接下来的实验和收集证据就相对容易完成了，难点的突破为科学探究过程以下各步的开展奠定了基础。

三、综合运用多种研究方法，引导学生设计实验

有些比较复杂的物理问题，不能用一种方法来解决，而要用到多种物理研究方法，这时就要学生明白哪一步用到什么方法，对设计实验有什么作用。

比如，在“探究滑动摩擦力的大小”的教学中，本节的难点是：滑动摩擦力是发生在两个物体之间的，不能直接测量出，怎么办？而另一难点是怎样判断木块做匀速直线运动？学生猜想出滑动摩擦力的大小可能跟接触面的粗糙程度和压力大小有关后，引导学生思考：

（一）怎样测量摩擦力的大小

先让学生看课本第18页“制定计划”部分以及“金钥匙”，让学生明白在这个实验中要用到两种探究方法：控制变量法和等效替代法。当研究滑动摩擦力跟压力的关系时，要控制接触面的粗糙程度不变；当研究滑动摩擦力跟接触面的粗糙程度的关系时，要控制压力不变；而滑动摩擦力的大小不能直接测出，要用弹簧测力计拉着物体匀速滑动时，摩擦力的大小等于弹簧测力计的拉力大小。提醒学生注意：怎样才能判断弹簧测力计拉着物体做匀速直线运动呢？当拉着物体运动时，要看弹簧测力计的示数基本不变时的读数即为拉力大小。

（二）要选用哪些实验器材

引导学生思考：实验时，怎样保持接触面的粗糙程度改变？（用两块粗糙程度明显不同的木板），而改变压力时又如何保持压力不变（改变压力可增加砝码），学生就容易正确的选择实验器材。让学生掌握物理研究方法，就容易明白制定计划与设计实验的整个过程，学生在做实验时就能顺利完成。

初中物理教学过程中要增强物理实验教学，注重培养学生的探究能力，使学生由被动的“要我学”转变为主动的“我要学”，使学生的思维能力、实践能力和探究能力得到真正的提高，最终提升学生的综合能力。