時間:2023-06-25 16:03:13
序論:寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隱藏在內心深處的真相,好投稿為您帶來了七篇初中物理等效替代法范文,愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑,助力您的創作。
科學方法是連接知識和能力的紐帶。“掌握一種科學方法勝過解答十個問題。”對研究方法的學習和考查體現著一種新的教學理念,同學們只有真正掌握了研究方法,才能有效解決實際問題,真正提高自己的創新意識和能力。
《新課程標準》要求,在突出科學探究內容的同時,重視研究方法的指導,使學生在進行科學探究、學習物理知識的過程中,逐漸拓寬視野,初步領悟到科學研究方法的真諦。因此初中物理論文初中物理論文,考查研究物理問題的方法,成為當前和今后中考的熱點。
初中物理常用的研究方法有:控制變量法、等效替代法、轉換法、推理法、模型法、類比法等。
一、控制變量法
所謂控制變量法,就是在研究和解決問題的過程中,對影響事物變化規律的因素和條件加以人為控制,只改變某個變量的大小,而保證其它的變量不變,最終解決所研究的問題??刂谱兞糠ㄊ侵袑W物理中最常用的方法,也是中考出題最多的方法。
在初中物理課本中,應用這種方法的實驗有:
理想斜面實驗、探究力與運動的關系、探究影響滑動摩擦力大小的因素、探究影響壓力的作用效果的因素、探究影響液體壓強大小的因素、探究影響浮力大小的因素、蒸發的快慢與哪些因素有關、探究影響滑輪組的機械效率的因素、探究影響動能大小的因素、探究影響重力勢能大小的因素、探究影響導體電阻大小的因素、驗證歐姆定律、探究影響電流做功多少的因素、探究影響電流的熱效應的因素、探究影響電磁鐵磁性強弱的因素、比熱容概念的引入等
二、等效替代法
在物理實驗中有許多物理特征、過程和物理量要想直接觀察和測量很困難,這時往往把所需觀測的變量換成其它間接的可觀察和測量的變量進行研究,這種研究方法就是等效法。
等效替代法是常用的科學思維方法。等效是指不同的物理現象、模型、過程等在物理意義、作用效果或物理規律方面是相同的。它們之間可以相互替代,而保證結論不變。等效的方法是指面對一個較為復雜的問題,提出一個簡單的方案或設想,而使它們的效果完全相同,從而將問題化難為易,求得解決。
初中物理課本中應用這種方法的有:
1、探究平面鏡成像特點時用另一支蠟燭在玻璃板后面去等效像2、等效電路 3、串并聯總電阻 4、多個分力與合力等效 5、物體的重心等論文參考文獻格式。
三、轉換法
對于不易研究或不好直接研究的物理問題,而是通過研究其表現出來的現象、效應、作用效果間接研究問題的方法叫轉換法。
初中物理中應用了這種方法的有:
1.研究物體內能與溫度的關系(我們無法直接感知內能的變化,只能轉換成測出溫度的改變來說明內能的變化);
2.在研究電熱與電流、電阻的關系時,將電熱的多少轉換成溫度計液柱上升的高度;
3.我們在研究電功與什么因素有關的時候,將電功轉換成砝碼上升的高度;
4.在我們回答動能與什么因素有關時,我們將動能轉化為小木塊在平面上被推動的距離,距離越遠則動能越大。
5.證明聲音是由振動產生的,敲擊音叉后放入水中,水花四濺。
注意:等效法與轉換法很相似,它們的區別是“等效替代法” 中相互替代的兩個量種類相同,大小相等 ,而“轉換法”中的兩個物理量有因果關系,并且性質往往發生了改變如
轉換法: 電流大小用燈泡亮度體現; 磁場的強弱用小磁針偏轉的幅度體現
等效替代法: 分力相疊加是合力 ;小石塊體積用排開水的體積代替
四、理想模型法
實際現象和過程一般都十分復雜,涉及到眾多因素,采用模型方法可起到簡化和純化的作用.忽略次要因素,從復雜事物中抽象出理想模型,合理近似的反應所研究事物的本質特征,這種研究問題的方法叫理想模型法.
在初中物理課本中,應用這種方法的有
1.光線(光線是看不見的,我們使用一條看得見的實線來表示,就將問題簡化利用了理想化模型)
2.磁感線
3.電路圖是實物電路的模型
4.力的示意圖或力的圖示是實際物體和作用力的模型。
5.實驗室常用手搖交流發電機及掛圖來研究交流發電機的原理和工作過程
6.研究連通器原理時用到液片模型。
7.研究肉眼觀察不到的原子結構時建立原子核式結構模研究肉眼觀察不到的原子結構時建立原子核式結構模型。
五、科學推理法
推理法是根據已知物理現象和規律,通過想象和推理對未知的現象做出科學的推理和預見.推理法是在觀察實驗的基礎上,忽略次要因素初中物理論文初中物理論文,進行合理的推理,得出結論,達到認識事物本質的目的。理想實驗是研究物理規律的一種重要的思想方法,它以大量的可靠的事實為基礎,以真實的實驗為原形,通過合理的推理得出物理規律.
在初中物理課本中,應用這種方法的有
1、聲音不能在真空中傳播用推理法得出
2、研究物體運動狀態與力的關系時,推理得出慣性定律。
六.類比法
類比法是指將兩個相似的事物做對比,從已知對象具有的某種性質推出未知對象具有相應性質的方法.類比法在物理中有廣泛的應用。所謂類比,實際上是一種從特殊到特殊或從一般到一般的推理。它是根據兩個(或兩類)對象之間在某些方面的相同或相似而推出它們在其他方面也可能相同或相似的一種邏輯思維。在物理教學中,類比方法可以幫助理解較復雜的實驗和較難的物理知識。
在初中物理課本中,應用這種方法的有
1、用水流類比電流 2、用水壓類比電壓 3、用水波類比聲波 4、用太陽系的結構類比原子的結構。
總之,大家要養成良好思維習慣,在解決問題時要嘗試運用各種物理研究方法,不斷提高科學素質,這既是中考熱點也是以實現課程改革的目標。
關鍵詞:中考試題;初中物理;研究方法
一、控制變量法
所謂控制變量法就是指一個物理量受到多個物理因素的影響和制約。那么在討論這個物理量與其中某個因素的關系時,只讓這個因素發生變化,需要先控制其他幾個因素不變,確定相關物理量之間的關系,這種方法叫控制變量法。比如在“探究影響電磁鐵的磁性強弱與哪些因素有關”的實驗活動中。學生猜想:①可能跟電流大小有關;②可能跟線圈匝數多少有關。要驗證猜想①跟電流大小有關,只改變通過電磁鐵線圈中電流的大小,要控制線圈的匝數不變;要驗證猜想②可能跟線圈匝數多少有關,就應該只改變電磁鐵線圈的匝數,而要控制通過電磁鐵線圈電流大小不變。最后我們利用電磁鐵吸引大頭針的數量來分析判斷出它們之間的關系。
初中物理涉及的實驗主要有:
1.探究影響液體蒸發快慢的因素有哪些;
2.探究滑動摩擦力的大小與哪些因素有關;
3.探究壓力的作用效果與哪些因素有關;
4.探究液體內部的壓強與哪些因素有關;
5.探究液體浮力的大小與哪些因素有關;
6.探究滑輪組的機械效率與哪些因素有關;
7.探究動能、重力勢能大小與哪些因素有關;
8.探究物體溫度升高(或降低)時,吸收(或放出)的熱量與哪些因素有關;
9.探究研究通過導體的電流與導體兩端的電壓以及導體電阻的關系;
10.探究探究影響導體電阻大小的因素;
11.探究研究電流做功的多少跟哪些因素有關;
12.探究探究電流的熱效應與哪些因素有關。
二、轉換法
在物理學中對一些不易觀察的物理現象或不易直接測量的物理量,通常用一些較直觀、易觀察的現象去認識,或用易測量的物理量間接測量,這種研究問題的方法叫轉換法。在初中物理概念、規律學習和實驗中經常應用這種方法。比如說電流看不見、摸不著,不易研究它的大小,但是我們可以通過電流通過導體產生的三大效應(熱效應、磁效應、化學效應)來研究它的存在及大小;磁場看不見、摸不著,我們可以通過觀察放入其中的小磁針的偏轉情況來判斷磁場的存在;空氣看不見、摸不著,我們可以根據空氣流動所產生的作用效果來認識它。
三、類比法
從兩類不同事物之間找出某些相同或相似的量的思維方法,為了把要表述的物理事物說得清楚明白,往往用具體的、易理解的、人們所熟知的事物來類比那些抽象的、不易理解的、陌生的事物。比如在物理教材中用水流來類比電流;用水壓來類比電壓;用抽水機類比電源;用速度概念類比機械功率及電功率概念等。
四、等效替代法
等效替代法簡稱“等效法”,所謂“等效法”就是在特定的某種意義上,在保證效果相同的前提下,將陌生的、復雜的、難處理的問題轉換成熟悉的、容易的、易處理的一種方法。初中物理教材中,在二力的合成中用合力等效代替分力;研究串、并聯電路中電阻關系時引入等效電阻的概念;在電路分析中可以把不易分析的復雜電路簡化成較為簡單的等效電路。
五、建立理想模型法
為了研究的需要,把物理實體或物理過程經過科學抽象轉化為一定的模型,這種轉化忽略了一些次要因素,突出主要因素,它使物理教學簡單化、形象直觀化,易于學生理解。如:磁場是客觀存在的一種特殊物質,而“磁感線”并不存在,為了描述磁場而引入的“磁感線”是假想的物理模型;光是客觀存在的,為了研究光的傳播路徑和方向而引入“光線”,也是“假想模型法”;用圖示的方法表示力;電路圖是實物電路的模型;“管涌”是連通器模型;杠桿模型;輪軸模型;斜面模型等等。
六、科學推理法
有些物理實驗結論或規律單憑物理實驗是無法完成的,它需要大量可靠事實為基礎,以真實的實驗為原形,通過大膽、科學、合理的推理得出結論,深刻地解釋物理規律的本質,是物理學研究的一種重要的思想方法。例如在進行牛頓第一定律的實驗時,根據把物體放在越光滑的平面上就運動的越遠的知識,我們可以推理出:如果平面絕對光滑且不受其他摩擦阻力,物體將永遠做勻速直線運動;在做真空是否能傳聲的實驗時,當我們發現裝置中空氣越少,傳出的聲音就越小時,我們可以推理出:真空是不能傳聲的。
其實物理研究方法不僅僅是以上所談,還有觀察法、實驗法、歸納法、累積法、微小放大法、比較法、比值法、圖像法等等。
學生在進行科學探究、學習物理知識的過程中,逐漸拓寬視野,初步感受科學研究方法帶來的思維靈感火花,能夠從中領略物理學科的奧妙,從而感受“另類思維”給他們帶來“柳暗花明又一村”的效果。
參考文獻:
[1]陳兵.初中物理學習方法淺析[J].新課程,2010(12).
[2]許萬國.淺析初中物理學習方法[J].中國校外教育,2011(3).
一、控制變量法
物理學中對于多因素(多變量)的問題,常常采用控制因素(變量)的方法,把多因素的問題變成多個單因素的問題。每一次只改變其中的某一個因素,而控制其余幾個因素不變,從而研究被改變的這個因素對事物的影響,分別加以研究,最后再綜合解決,這種方法叫控制變量法。它是科學探究中的重要思想方法,廣泛地運用在各種科學探索和科學實驗研究之中。
在初中常見實例如:探究琴弦發聲的音調與弦粗細、松緊、長短的關系等;探究影響力的作用效果的因素;探究滑動摩擦力與哪些因素有關;探究二力平衡的條件;探究壓力的作用效果與哪些因素有關;探究液體內部的壓強與哪些因素有關;探究浮力的大小與哪些因素有關;探究動能(或重力勢能)與哪些因素有關等;探究影響液體蒸發快慢的因素;探究物體吸熱與物質種類、質量、溫度變化的關系等;探究影響電阻大小的因素;探究電流與電壓、電阻的關系;探究影響電流做功多少的因素;探究影響電流的熱效應的因素;探究電磁鐵的磁性與哪些因素有關;探究影響感應電流方向的因素;探究通電導體在磁場中受力的方向與電流的方向、磁感線的方向的關系等。
二、轉換法
物理學中對于一些看不見摸不著的現象或不易直接測量的物理量,通常用一些非常直觀的現象去認識或用易測量的物理量間接測量,這種研究問題的方法叫轉換法。所謂“轉換法”,主要是指在保證效果相同的前提下,將不可見、不易見的現象轉換成可見、易見的現象;將陌生、復雜的問題轉換成熟悉、簡單的問題;將難以測量或測準的物理量轉換為能夠測量或測準的物理量的方法。初中物理在研究概念規律和實驗中多處應用了這種方法。
在初中常見實例如:可以通過敲動音叉所引起的乒乓球的彈開來說明發聲體在振動;影子的形成可以證明光沿直線傳播;月食現象可證明月亮不是光源;物體發生形變或運動狀態改變可證明此物體受到力的作用;在測量滑動摩擦力時轉換成測拉力的大小;通過小桌陷入沙坑的深淺來比較壓力的作用效果;馬德堡半球實驗可證明大氣壓的存在;運動的物體能對外做功可證明它具有能;研究影響動能大小的因素時,物體動能的大小無法直接測量和比較,通過比較物體滾到斜面底端對其它物體做的功的多少,間接比較動能的大?。粩U散現象可證明分子做無規則運動;鉛塊實驗可證明分子間存在著引力;霧的出現可以證明空氣中含有水蒸氣;用加熱時間長短來顯示吸收熱量的多少;研究電流時通過電流的熱效應和磁效應去研究;研究磁場時用放在磁場中的磁體會受到力的作用去研究;指南針能指南北可證明地磁場的存在;可以通過電磁鐵吸引鐵釘的多少來顯示電磁鐵的磁性強弱等。
測量儀器:秒表、電流表、電壓表、電阻表、彈簧測力計、氣壓計、微小壓強計、溫度計、托盤天平、電能表、測電筆等都是轉換法的體現。
三、等效替代法
等效替代法是在保證某種效果(特性和關系)相同的前提下,將實際的、復雜的物理問題和物理過程轉化為等效的、簡單的、易于研究的物理問題和物理過程來研究和處理的方法。
在初中常見實例如:把不易分析的復雜電路簡化為簡單的等效電路;研究串、并聯電路電阻的關系時引入總電阻(等效電阻)的概念;研究同一直線上二力的關系時引入合力;在研究平面鏡成像實驗中,用兩根完全相同的蠟燭,用未點燃的蠟燭等效替代另一根點燃的蠟燭的像,用玻璃板等效替代平面鏡等。
四、建立模型法
即將抽象的物理現象用簡單易懂的具體模型表示。在初中常見實例如:研究運動時建立勻速直線運動的模型;研究液體壓強時用液柱模型;研究連通器原理時用液片模型;用簡單的線條代表杠桿;研究光現象時用到光線模型;研究磁現象時用到磁感線模型;電路圖是實物電路的模型;研究肉眼觀察不到的原子結構時建立原子核式結構模型等。
五、類比法
在認識一些物理概念時,我們常將它與生活中熟悉且有共同特點的現象進行類比,以幫助我們理解它。在初中常見實例如:內能與機械能類比;用彈簧連接的小球類比存在著相互作用力的分子;在研究電流時,用水流進行類比;認識電壓時,用水壓進行類比;用抽水機類比電源;原子結構與太陽系;水波和電磁波等。
六、理想實驗法
理想實驗法是在實驗基礎上經過概括、抽象、推理得出規律的一種研究問題的方法。
在初中常見實例如:伽利略斜面實驗;推導出聲音不能在真空中傳播;推導出牛頓第一定律;推導出電荷的種類等。
七、比值定義法:
比值定義法就是用兩個基本的物理量的“比”來定義一個新的物理量的方法。
在初中常見實例如:速度、密度、壓強、功率、比熱容、熱值、電流等概念公式采取的都是這樣的方法。
八、積累法
在測量微小量的時候,我們常常將微小的量積累成一個比較大的量。
在初中常見實例如:測量一枚大頭針的質量;測量出一張郵票的質量;測量出心跳一下的時間;測量出導線的直徑等。
九、比較法
比較法是通過對不同的物理概念、定義或事物進行比較,發現它們之間的內在聯系和根本區別,找出研究對象的相同點和不同點,從而進一步揭示事物的本質屬性,它是認識事物的一種基本方法。
在初中常見實例如:比較慣性和慣性定律的區別;比較蒸發和沸騰的特征;比較汽油機和柴油機的結構和工作原理;比較發電機和電動機的結構、原理、能量轉化;比較電壓表和電流表的使用規則等。
十、歸納法
歸納法是從個別性知識,引出一般性知識的推理,是由已知真的前提,引出可能真的結論。
在初中常見實例如:在日常生活中了解到各種聲音都是由于物體振動產生的,從而歸納出:一切發聲體都在振動的結論;通過銅、鐵、鋁、銀等金屬能導電歸納出金屬都能導電等。
十一、圖象法
觀察法:是人們為了認識事物的本質和規律,有目的、有計劃地對事物進行考察的一種方法,是人們收集獲取記載和描述感性材料的常用方法之一,是最基本最直接的研究方法。簡單的講觀察法就是看仔細地看,科學觀察,它和一般的看不同,是人的眼睛在大腦的指導下進行的有意識的組織的感知活動。
實例:在學習聲音的產生時可讓學生觀察小紙片在揚聲器中的運動狀態,觀察正在發聲的音叉插入水中激起水花,觀察蟋蟀知了嗚叫是的情況,就會發現發出聲音的物體都在振動;除此之外還有光的反射規律;光的折射規律;凸透鏡成像;滑動摩察力與哪些因素有關水的沸騰……
模型法:建立模型法是一種高度抽象的理想客體和形態用物理模型,用物理模型可以使抽象的假說理論加以形象化,便于想象和思考研究問題。物理學的發展過程可以說就是一個不斷建立物理模型和用新的物理模型代替舊的或不完善的物理模型的過程。
實例:研究光現象時用到光線模型;的示意圖或力的圖示是實際物體和作用力的模型;研究肉眼觀察不到的原子結構時,建立原子核式結構模型;研究磁現象是用到磁感線模型;力電路圖是實物電路的模型;研究發電機的原理和工作過程用掛圖及手搖發電機模型;研究內燃機結構和工作原理用掛圖及汽油機柴油模型……
轉換法:物理學中對于一些看不見摸不著的現象或不易直接測量的物理量,通常用一些非常直觀的現象去認識或用易測量的物理量間接測量,這種研究問題的方法叫轉換法。初中物理在研究概念規律和實驗中多處應用了這種方法。
實例:影子的形成可以證明光沿直線傳播;月食現象可證明月亮不是光源;馬德堡半球實驗可證明大氣壓的存在;霧的出現可以證明空氣中含有水蒸氣;奧斯特實驗可證明電流周圍存在著磁場;指南針指南北可證明地磁場的存在;擴散現象可證明分子做無規則運動;鉛塊實驗可證明分子間存在著引力……”
等效替代法:所謂等效替代法是在保證效果相同的前提下,將陌生復雜的問題變換成熟悉簡單的模型進行分析和研究的思維方法,它在物理學中有著廣泛的應用。
實例:在研究同一直線上的二力的關系時引入合力的概念也是運用了等效替代法;在電路分析中可以把不易分析的復雜電路簡化成為較為簡單的等效電路;研究串聯并聯電路關系時引入總電阻(等效電阻)的概念……
控制變量法:是指討論多個物理量的關系時通過控制其幾個物理不變,只改變其中一個物理量從而轉化為多個單一物理量影響某一個物理量的問題的研究方法。這種方法在實驗數據的表格上的反映為某兩次試驗只有一個條件不同,若兩次試驗結果不同則與該條件有關,否則無關。反之,若要研究的問題是物理量與某一因素是否有關則應只使該因素不同,而其他因素均應相同。實例:在研究導體的電阻與導體那些因素有關時;在研究影響力的作用效果的因素;在研究導體的電阻跟哪些因素有關時;研究液體蒸發快慢的因素;研究液體內部壓強;研究動能勢能大小與哪些因素有關;研究琴弦發聲的音調與弦粗細、松緊、長短的關系;研究物體吸收的熱量與物質的種類質量溫度的變化的關系;研究電流與電壓電阻的關系;研究電功或電熱與哪些因素有關;研究通電導體在磁場中受力與哪些因素有關;研究影響感應電流的方向的因素采用此法……
比較法:比較法是確定研究對象之間的差異點和共同點的思維過程和方法,各種物理現象和過程都可以通過比較確定它們的差異點和共同點。比較是抽象與概括的前提,通過比較可以建立物理概念總結物理規律。因此,比較法是物理現象研究中經常運用的最基本的方法。
比較法有三種類型:一、異中求同的比較。即比較兩個或兩個以上的對象而找出其相同點;二、同中求異的比較。即指比較兩個或兩個以上的對象而找出其相異點;三、同異綜合比較,即比較兩個或兩個以上的對象的相同點相異點。
實例:汽車、輪船、火車飛機它們的發動機各不相同但都是把燃料燃燒時釋放的內能轉化為機械能裝置;而汽油機和柴油機雖然都是內燃機但是從它們的構造、吸入的氣體、點火方式、使用范圍等方面都有不同;再如蒸發與沸騰的比較兩者的相同點都是汽化過程;不同點從發生時液體的溫度、發生所在的部位及現象都不同。還可以用比較法來研究質量與體積的關系;重力與質量的關系;重力與壓力;電功與電功率……
類比法:所謂類比就是“觸類旁通”‘舉一反三”實際上是一種從特殊到特殊,從一般到一般的推理,它是根據兩個或兩類對象之間在某些方面的相同或相似而推出他們在其他方面也可能相同或相似的一種邏輯思維。從而可以幫助我們理解較復雜的實驗和較難的物理知識。類比是一種推理方法,不同事物在屬性、數學形式及其他量描述上有相同或相似的地方就可以來用類比推理。
關鍵詞:物理教學;科學探究;研究方法
《義務教育物理課程標準(2011年版)》在第一部分前言中有關課程性質的敘述中明確指出:義務教育物理課程作為科學教育的組成部分,是以提高全體學生科學素養為目標的自然科學基礎課程,此階段的物理課程不僅應注重科學知識的傳授和技能的訓練,而且應注重對學生學習興趣、探究能力、創新意識以及科學態度、科學精神等方面的培養。這體現了新時期教學理念與傳統教學理念的區別,關于這一點,很多教師和學生容易忽視,他們常常會走進“學習物理只要學好知識就可以”的誤區,從而使學生學習比較盲目,只知其一不知其二,知其然而不知其所以然。因此,探究物理問題的方法指導勢在必行。下面我們一起來探討初中物理中科學探究的一些常用方法。
一、控制變量法
有很多物理問題,影響它的因素往往有兩個或兩個以上,如果要研究這類問題與其中某個因素的關系時,就需保持除這個因素以外其他的因素不變,這種研究問題的方法叫做控制變量法。它是初中物理中最常用的一種方法,如初中物理(人教版)中探究影響滑動摩擦力大小因素的實驗(如圖1所示),在這個實驗中為了探究壓力對滑動摩擦力的影響,就需保持兩物體間接觸面的粗糙程度相同(如圖中甲、乙所示)。同理,為了探究接觸面的粗糙程度對滑動摩擦力的影響,就需保持壓力相同(如圖中甲、丙所示)。又如,探究影響壓強大小因素的實驗、探究影響浮力大小因素的實驗、探究影響滑輪組機械效率大小因素的實驗、探究影響動能大小因素的實驗、探究不同物質吸熱本領是否相同的實驗、探究影響導體電阻大小因素的實驗、探究電流大小與電壓、電阻關系的實驗、探究電流通過導體產生熱量與哪些因素有關的實驗、探究電磁鐵磁性強弱與哪些因素有關的實驗等等,都采用了“控制變量法”。
二、轉換法
換一個角度或根據它所產生的效應來研究,這種研究問題的方法叫做轉換法,又稱轉化法。如,初中物理課本中研究分子的運動時,由于分子本身很小,無法直接用肉眼去觀察它的運動情況,這時就只有通過它運動所產生的宏觀效應,即擴散現象來進行研究(如圖2所示)。又如,在研究影響動能大小的因素時(如圖3所示)動能的大小無法直接去測量,這時只有把動能的大小轉換為對物體做功的多少去進行研究,即把鋼球動能的大小轉換為鋼球推動木塊的遠近,這樣來比較物體動能的大小就很直觀,也易理解。用這種方法研究的物理問題還有很多,在此不再一一枚舉。
三、比較分析法
我們在分析一些類似問題時,常采用此種方法,同中求異。例如,某校STS小組利用手電筒發出的光從較遠的地方射向兩個同種材料制成的不同凸透鏡,結果發現如圖4所示的情況,可得到凸透鏡的聚光能力與凸透鏡的平凸程度和焦距的關系。除了這個問題之外,初中物理中還有一些問題也采用了這種方法,如研究光的反射與折射現象、蒸發與沸騰、電阻的串聯與并聯等等。
四、等效替代法
有時為了研究問題的方便或條件不允許時,就需在效果相同的情況下,用一個量來代替幾個量或用幾個量來代替一個量,像這種研究問題的方法叫做等效替代法。如,我們在研究幾個力的合成時,就采用了這種方法(如圖5所示)。如圖甲,使拉力F1、F2共同作用于彈簧的一端,把彈簧拉長到某一長度,然后如圖5乙圖中用一個力F,把此彈簧拉長到與甲圖一樣長,即拉力F作用產生的效果與F1、F2共同作用產生的效果相同,我們就把這個拉力F叫做拉力F1、F2的合力,即F等效于F1與F2共同作用。還有在研究電阻的串、并聯時,也是采用“等效電阻”來代替串、并聯中的幾個電阻等。
五、類比法
在自然界有時某種現象與另外的某種現象具有很相似的特征或表現類似的性質,此時為了便于研究這一現象,常采用類比法。類比法是人們所熟知的幾種邏輯推理中最富有創造性的方法??茖W史上很多重大發現、發明,往往就采用了這種方法,因而類比法被譽為科學活動中的“偉大的引路人”,是它首先推動了假說的產生。盡管類比不能代替論證,但可以為理解新知識、概念和規律提供依托。因此,作為一種“從特殊推到特殊的科學方法”,類比法在物理探究中有著廣泛的應用。如,在探究形成電流的原因時,由于電流看不見、摸不著,很抽象,學生很難理解,因此我們常用水流來類比電流,使電流的概念形象化、直觀化(如圖6所示)。又如,在講授分子間為什么會存在分子勢能時,常把分子間的作用同物體與地球間的作用來類比,被舉高的物體具有重力勢能,同樣分子也具有分子勢能。這樣學生就容易理解了。
六、假想法
1等效替代法
等效替代法是最簡單的一種方法.但由于初中階段對等效替代思想提及不多,學生往往一開始不能理解,給教學帶來一定障礙.
例1圖1為測量未知電阻Rx的阻值的電路, R為電阻箱,S為單刀雙擲開關,R0為定值電阻.主要步驟有:
A.按照電路圖,正確連接實物.
B.先把開關S接(填a或b)點,讀出電流表的示數為I.
C.再把開關S接(填a或b)點,調節電阻箱,使電流表的示數為.
D.讀出電阻箱的示數R′.
(1)請補全實驗步驟.
(2)待測電阻Rx的阻值為(選填R′或R0).
本題比較簡單,但學生答題的結果并不理想.在教學過程中筆者借助“曹沖稱象”的故事來進行類比,取得了不錯的效果:(1)曹沖應該先稱象還是先稱石頭?引出應先把開關撥至a點,讓電阻Rx接入電路;(2)曹沖向船中加石頭到何時為止?引出如何等效,即當開關撥至b點,R接入電路后讓電流表示數仍為I;(3)象的質量是多大?引出用R替代Rx,從而順利得出結果.在這樣的啟發式提問的情況下,學生能再次通過教師的類比更深刻、更形象的理解等效替代法,同時學生也感受到類比法的作用.
2伏安法
伏安法是最重要的方法,在課程標準中它的要求是理解,也是中考的熱點實驗.從名稱不難看出是利用電流表和電壓表測出電流和電壓,最終計算出電阻,它其實是歐姆定律的應用.實驗重點考查學生設計電路、連接電路、分析數據、總結規律、方案評價、異常情況處理等能力.
例2在測定值電阻Rx的阻值實驗中.電源電壓保持不變,滑動變阻器R0上標有“20 Ω 1 A” ,器材均完好.
(1)某同學按圖2連接電路,閉合開關S前, 應將滑動變阻器的滑片置于端.(選填“a”或“b”).
(2)該同學實驗操作正確,閉合開關后讀得電壓表示數為2 V、電流表示數為0.2 A,則Rx的阻值為,電源電壓為V.
(3)他再次移動滑片,觀察到電流表示數如圖3所示,則此時滑動變阻器接入電路的阻值為Ω.
(4)該同學繼續向左移動滑片,他發現電壓表的示數將(選填“變大”“變小”或“不變”),當滑片移至某點時,電流表和電壓表的示數均變為0,經檢查是電壓表的0~15 V量程斷路了,若想利用該器材完成這組數據的測定,他的做法是:.
(5)該實驗中滑動變阻器的主要作用是:.
第(1)、(5)小題屬于基本的實驗操作能力考查,比較簡單.
第(2)小題的第1空、第(3)題、第(4)題的第1空屬于歐姆定律的基本運用,難度也不大.
第(2)小題的第2空則需要學生能挖掘題目中“實驗操作正確”所隱藏的條件,即開關閉合前應將滑動變阻器的滑片移至最大阻值端.再利用歐姆定律進行求解.
第(4)小題的第2空的解決相對要求較高.需要學生利用第(3)小題的結果推算出電流表示數為0.3 A時,電壓表的示數已為3 V,再根據第(4)小題電壓表示數將變大,判斷出此時電壓表的示數已經超過3 V,要完成數據的測量,電壓表已不能直接測量Rx的電壓,最后依據電源電壓為6 V和串聯電路中U=U1+U2,判斷出此時滑動變阻器兩端的電壓小于3 V.所以將電壓表改為測量滑動變阻器的電壓,最終完成數據的測量.
3單表法
所謂單表法,是指在伏安法測電阻過程中一電表損壞,利用另一電表配以滑動變阻器或定值電阻(電阻箱)來測量電阻的方法,也可以理解為伏安法的延伸.
例3現要測量一個阻值約為幾百歐的電阻.提供的器材有:電源、電壓表、電阻箱R、開關S1和S2、導線.設計了如圖4所示的電路圖.
(1)實驗過程如下:
①根據電路圖,連接成如圖5所示的實物電路.
②電路連接正確后,先閉合S1,再將S2撥到觸點1時,電壓表的讀數為U1,則電源電壓為.
③閉合S1,將S2撥到觸點2,當電阻箱的阻值調為R0時,電壓表的示數為U2,則待測電阻的阻值Rx=.
(2)如將上述器材中的電壓表換成電流表(0~0.6 A),你認為(選填“能”或“不能”)較準確測出該待測電阻的阻值,原因是.
第1題中,當開關S2接1時,電壓表測的是電源電壓,接2時,電壓表測Rx電壓,則R分得的電壓為U1-U2,通過R的電流為U1-U2R,根據串聯電路電流相等的特點,求出Rx的阻值為U2U1-U2R.
第2題中考慮到Rx的阻值為數百歐,電流最大為零點零幾安,讀數時誤差較大,甚至無法讀取.
本題中由于缺少電流表,則電路中Rx和R通過的電流相等,設計成串聯電路.利用測R的電壓,計算R通過的電流來求得Rx通過的電流,最終利用歐姆定律完成阻值的測定.解答此類實驗題的關鍵是要根據實驗中缺少的電表來進行方案的設計、步驟的確定、表達式的推導.
例4利用下列器材測出Rx的電阻值.滑動變阻器(最大阻值為R0)、電流表、待測電阻Rx、電壓保持不變的電源,開關若干.請畫出實驗的電路圖,寫出實驗步驟,并最終給出Rx的表達式.
方案一步驟:
(1)將滑片移至最大阻值端,按圖6連接電路;
(2)閉合開關,讀出電流表的示數,記為I0;
(3)再用電流表測出通過Rx的電流,記為Ix.
表達式:Rx=I0IxR0.
方案二步驟:
(1)按圖7連接電路,閉合開關;
(2)將滑片移至a端,記下電流表示數為Ia;
(3)再將滑片移至b端,記下電流表示數為Ib.
表達式:Rx=IbIa-IbR0.
方案一中將滑動變阻器當定值電阻使用,讓它和Rx并聯,使兩者兩端的電壓相等.利用測R0電流算電壓,最后再求Rx的阻值.方案二中讓電路發生改變,利用電源電壓保持不變的特點,求出Rx的阻值.兩種方案看似不同,其實都利用了電壓相等來進行推導,其本質的實驗設計理念是相同的.
關鍵詞: 初三物理復習 專題復習 復習策略
教師要針對物理中考的要求,強化專題訓練,在實戰演練過程中提高學生解題能力。下面我以“多種方法測電阻”這個專題為例和大家共同探討物理專題復習策略。
一、準確分析復習和訓練中存在的問題,并借鑒中考時學生在答題中存在的問題,有針對性地進行物理專題復習。
電學版塊在中考試卷中權重很大。測電阻是電學知識中的一個非常重要的考點。這個知識點在近幾年的中考試卷中反復出現,填空、實驗設計和綜合題中都有它的痕跡。學生出現的問題主要有:伏安法測電阻實驗中對滑動變阻器的操作不到位,等效替代法測電阻的設計欠妥,特別是只有電流表或者只有電壓表時設計測電阻方案得分率很低。針對這一現狀,我開設了“多種方法測電阻”專題復習課。
我在課的第一版塊,給同學們展示了一個由一組干電池、一個開關、一個電壓表、一個電流表和一個未知電阻組成的電路圖。讓學生判斷能否測出未知電阻的阻值,如果能,則依據是什么?學生很自然地想到了用歐姆定律變式求電阻R=U/I。我追問:這個實驗電路圖有值得改進的地方嗎?學生想到實驗次數少、結論具有偶然性等,需要串聯一個滑動變阻器。接下來,通過課件復習實驗室里的伏安法測電阻的相關知識。通過這兩個問題,學生認識到初中測電阻的本質原理——伏安法測電阻R=U/I。接著我讓學生說說曹沖稱象的故事。既活躍了課堂氣氛,又讓他們直觀地認識了等效替代的思想。下面順理成章地介紹了測電阻的特殊方法——等效替代法測電阻,讓學生了解了電阻箱在實驗中的用法,特別是讓學生熟悉了單刀雙擲開關的作用。這些基礎復習為下面的變式測電阻做好了鋪墊,使學生解決問題的能力得到了提高。
二、在夯實基礎知識的基礎上將知識轉化為能力,從而在解題過程中能夠有效地運用已有的知識解答變式題。
我在課的第二版塊安排的是“用電流表和一個定值電阻R測量電阻”,這與書上伏安法測電阻的實驗器材明顯不同:少了一個測量電壓的電壓表。我給出了一個電路圖,讓學生分析能不能測出電阻。讓學生在討論中認識并理解一個電流表和一個定值電阻就相當于一個電壓表。這樣就從本質上解決了測電阻的儀器問題。接下來,提高學生對變式題目的認識水平和語言表達能力。我給學生提供了下面四個設計方案,讓他們寫實驗步驟和待測電阻R的表達式。
為了充分利用課堂時間,我安排教室里的每一排同學完成一個規定的實驗方案,完成好規定的實驗方案后可選做其他方案。這樣既可以照顧到解題能力差的后進生,又可以激發中等及以上學生的挑戰欲望,讓他們以飽滿的精力完成學習任務。實際效果與我預想的一致。中等學生在規定時間內完成了兩至三道題,優等生完成了所有題目。在引導學生交流的過程中,我有意識地讓學生說說實驗設計的本質。這樣,學生在回答問題時能夠抓住重點,語言精練而準確,同時也為下個版塊的教學設計做好了鋪墊,降低了學生設計電路的難度。
三、讓學生主動參與設計、總結歸納知識,提高對知識本質的認識,從而熟練掌握解答一類題的方法。
我在課的第三版塊中,安排的是讓學生小組合作設計“用一個電壓表和一個定值電阻R0測量未知電阻”。有了上一個版塊的鋪墊,學生能夠清晰分辨電路圖和準確表達實驗步驟。在這個環節中,學生通過知識的遷移,很容易想到用一個電壓表和一個定值電阻相當于間接地提供了一個電流表。這樣就回到了伏安法測電阻的本質上。學生兩人一個小組,討論得比較激烈。在交流展示環節,我驚喜地發現學生設計出了多種方案。大多數學生都設計出了用一個電池組,一個開關,一個電壓表,一個定值電阻和一個未知電阻的電路圖。這種方案設計簡單,步驟容易,美中不足的是在測量過程中要拆裝電壓表。有的學生設計了用兩個開關和一個電壓表與定值電阻的測量電路。這種設計避免了測量過程中拆裝電壓表的問題。測量時通過一個開關把其中一個電阻加以短路,從而改變電壓表的測量對象。然后根據串聯電路的規律就可以推斷出未知電阻R的表達式。因為一個單刀雙擲開關的作用相當于兩個普通的單刀單擲開關,所以有的學生設計出了用一個單刀雙擲開關和一個電壓表與定值電阻的測量電路。只要改變單刀雙擲開關的觸點,就可以輕松地測量出不同部分的電壓,從而得到未知電阻R的表達式。通過這一版塊的教學,學生對初中物理測量電阻的問題有了更深刻的認識,明白了無論題目怎么改變,它的本質原理仍然是R=U/I,從而能夠從容地解決這一類問題。
四、注重課后的反饋和教學反思。