一、觀察法
物理是一門以觀察、實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。人們的許多物理知識(shí)是通過(guò)觀察和實(shí)驗(yàn)認(rèn)真地總結(jié)和思索得來(lái)的。著名的馬德堡半球?qū)嶒?yàn),證明了大氣壓強(qiáng)的存在。在教學(xué)中,可以根據(jù)教材中的實(shí)驗(yàn),如場(chǎng)度、時(shí)間、溫度、質(zhì)量、密度、力、電流、電壓等物理量的測(cè)量實(shí)驗(yàn)中,要求學(xué)生認(rèn)真細(xì)致的觀察,進(jìn)行規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作,得到準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣,培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)技能。大部分均利用的是觀察法。
二、控制變量法
物理學(xué)研究中常用的一種研究方法——控制變量法。所謂控制變量法,就是在研究和解決問(wèn)題的過(guò)程中,對(duì)影響事物變化規(guī)律的因素或條件加以人為控制,使其中的一些條件按照特定的要求發(fā)生變化或不發(fā)生變化,最終解決所研究的問(wèn)題。
可以說(shuō)任何物理實(shí)驗(yàn),都要按照實(shí)驗(yàn)?zāi)康、原理和方法控制某些條件來(lái)研究。如:導(dǎo)體中的電流與導(dǎo)體兩端的電壓以及導(dǎo)體的電阻都有關(guān)系,中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)難以同時(shí)研究電流與導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體的電阻的關(guān)系,而是在分別控制導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體兩端的電壓不變的情況下,研究導(dǎo)體中的電流跟這段導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體的電阻的關(guān)系,分別得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。通過(guò)學(xué)生實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生在動(dòng)腦與動(dòng)手,理論與實(shí)踐的結(jié)合上找到這“兩個(gè)關(guān)系”,最終得出歐姆定律I=U/R。
電流與電壓、電阻的關(guān)系 影響電阻大小的因素 影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素 影響蒸發(fā)快慢的因素 影響液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小的因素 影響液體浮力大小的因素 影響壓力作用效果(壓強(qiáng))大小的因素 影響電功大小的因素 影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素 影響電流熱效應(yīng)大小的因素
三、轉(zhuǎn)換法
一些比較抽象的看不見(jiàn)、摸不著的物質(zhì)的微觀現(xiàn)象,要研究它們的運(yùn)動(dòng)等規(guī)律,使之轉(zhuǎn)化為學(xué)生熟知的看得見(jiàn)、摸得著的宏觀現(xiàn)象來(lái)認(rèn)識(shí)它們。這種方法在科學(xué)上叫做“轉(zhuǎn)換法”。 如:分子的運(yùn)動(dòng),電流的存在等, 如:空氣看不見(jiàn)、摸不到,我們可以根據(jù)空氣流動(dòng)(風(fēng))所產(chǎn)生的作用來(lái)認(rèn)識(shí)它;分子看不見(jiàn)、摸不到,不好研究,可以通過(guò)研究墨水的擴(kuò)散現(xiàn)象去認(rèn)識(shí)它;電流看不見(jiàn)、摸不到,判斷電路中是否有電流時(shí),我們可以根據(jù)電流產(chǎn)生的效應(yīng)來(lái)認(rèn)識(shí)它;磁場(chǎng)看不見(jiàn)、摸不到,我們可以根據(jù)它產(chǎn)生的作用來(lái)認(rèn)識(shí)它。
再如,有一些物理量不容易測(cè)得,我們可以根據(jù)定義式轉(zhuǎn)換成直接測(cè)得的物理量。在由其定義式計(jì)算出其值,如電功率(我們無(wú)法直接測(cè)出電功率只能通過(guò)P=UI利用電流表、電壓表測(cè)出U、I計(jì)算得出P)、電阻、密度等。
中學(xué)物理課本中,測(cè)不規(guī)則小石塊的體積我們轉(zhuǎn)換成測(cè)排開水的體積 我們測(cè)曲線的長(zhǎng)短時(shí)轉(zhuǎn)換成細(xì)棉線的長(zhǎng)度 在測(cè)量滑動(dòng)摩擦力時(shí)轉(zhuǎn)換成測(cè)拉力的大小 大氣壓強(qiáng)的測(cè)量(無(wú)法直接測(cè)出大氣壓的值,轉(zhuǎn)換成求被大氣壓壓起的水銀柱的壓強(qiáng))測(cè)硬幣的直徑時(shí)轉(zhuǎn)換成測(cè)刻度尺的長(zhǎng)度
測(cè)液體壓強(qiáng)(我們將液體的壓強(qiáng)轉(zhuǎn)換成我們能看到的液柱高度差的變化)通過(guò)電流的效應(yīng)來(lái)判斷電流的存在(我們無(wú)法直接看到電流),通過(guò)磁場(chǎng)的效應(yīng)來(lái)證明磁場(chǎng)的存在(我們無(wú)法直接看到磁場(chǎng)),研究物體內(nèi)能與溫度的關(guān)系(我們無(wú)法直接感知內(nèi)能的變化,只能轉(zhuǎn)換成測(cè)出溫度的改變來(lái)說(shuō)明內(nèi)能的變化);
在研究電熱與電流、電阻的因素時(shí),我們將電熱的多少轉(zhuǎn)換成液柱上升的高度。在我們研究電功與什么因素有關(guān)的時(shí)候,我們將電功的多少轉(zhuǎn)換成砝碼上升的高度。密度、功率、電功率、電阻、壓強(qiáng)(大氣壓強(qiáng))等物理量都是利用轉(zhuǎn)換法測(cè)得的。在我們回答動(dòng)能與什么因素有關(guān)時(shí),我們回答說(shuō)小球在平面上滑動(dòng)的越遠(yuǎn)則動(dòng)能越大,就是將動(dòng)能的大小轉(zhuǎn)換成了小球運(yùn)動(dòng)的遠(yuǎn)近。以上列舉的這些問(wèn)題均應(yīng)用了這種科學(xué)方法。
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