发布时间:2023-10-09 15:03:45
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的5篇初中物理实验方法,期待它们能激发您的灵感。
一、控制变量法
在多个因素同时存在的物理实验中,先考察其中一个因素对研究问题的影响,而保持其他因素不变的实验方法叫控制变量法。控制变量法是最常用的实验方法之一,在对多个因素同时起作用的实验探究过程中,我们都要用到控制变量法。
例如,在著名的“欧姆定律”实验中。欧姆虽然事先知道:电压和电阻的变化都会影响到电流的变化。但如果电路中的电流发生了变化,到底是由电压变化引起的还是由电阻变化引起的呢?欧姆认为:如果能控制电压不变,那么电流的变化就是由电阻的变化引起的;如果能控制电阻不变,那么电流的变化就是由电压的变化引起的。他的实验思路是控制变量法应用于实验探究的一个典型范例。正因为欧姆选择了正确的实验方法,再加上他十年的不懈努力,才最终在电学方面做出了巨大的贡献,电阻的单位也用他的名字来命名。
又如,探究“降落伞在空中滞留的时间”“压力的作用效果与哪些因素有关”“影响电阻大小的因素”等实验都应用了控制变量法。
二、 等效替代法
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处理的方法叫做等效替代法。
等效替代法能将复杂的问题简单化,是物理学中常用的一种实验方法。在“曹冲称象”故事中,聪明的小曹冲就是利用了等效替代法,才解决了其他文武大臣都无法解决的难题,从而千古留芳。
又如,在现代电子技术中,在分析一些复杂的电路时,人们常常只关注整个电路(或电路中的某一部分)的输入、输出关系(即电流和电压的变化关系)。这样我们就可以用一个简单的电路来代替复杂的电路,使问题得到简化,这个简单电路就是复杂电路的“等效电路”。另外在研究“合力”“等效电阻”等实验中均应用了等效替代法。
三、类比法
在认识和研究一些比较抽象的物理概念和规律时,我们常将它与生活中熟悉且有共同特点的现象进行类比。这种化抽象为具体、化难为易的方法叫做类比法。
类比法对物理学的发展,对学生学习物理有着巨大的作用。例如,在研究“电流与电压的规律”实验中,我们先把“电流”和“水流”、“电压”和“水压”进行类比,然后根据“水流”和“水压”的特点提出种种猜想来研究“电流”和“电压”的规律,从而使问题得到解决。
在教学实践中我曾有利用“类比法”成功突破实验难点的一个案例,供大家参考:
内容:九年级上册第一章第三节《比热容》。
实验课题:比较不同物质的吸热能力。
实验现象:相同质量的水和沙吸收了相同的热量后,水的温度上升得少而沙的温度上升得多。
思考问题:水和沙相比哪种物质的吸热能力更强?
由于“吸热能力”这一物理现象比较抽象,同时学生受“温度高的物体吸收热量多”这种思维定势的影响,几乎所有学生都误认为是沙子的吸热能力更强。
为了突破这个难点,我把“两种物质的吸热能力(比热容)”与“两个人的喝酒能力(酒量)”进行了类比,并提出这样一个问题:“质量相同的两个人,都喝下了一瓶相同的啤酒。其中一人面不改色,体温上升得少;另一人面红耳赤,体温上升得多。请问:谁的喝酒能力更强(酒量更好)?”
学生们笑呵呵地回答:“面不改色,体温上升得少的人喝酒能力强。”当我再次问到:“在我们刚才的实验中,水和沙哪种物质的吸热能力更强”时,所有学生都答出了正确的答案:“水的吸热能力更强。”教学难点得到了突破,“比热容”这个复杂概念的教学也就迎刃面解了。
四、建模法
即将抽象的物理现象用简单易懂的具体模型来表示。
如卢瑟福提出用“原子核式结构模型”来表示“原子的结构”。物理学中用“磁感线”来表示“磁场的分布”规律,用“力的图示”来表示“力挫群雄的大小”、“方向”和“作用点”等,都用到了建模法。
五、转换法
即对一些看不见、摸不着的物理现象,或不易测量的物理量,把它转换成看得见、摸得着的现象或物理量,来间接认识或间接测量的实验方法。如根据“磁场对磁体有力的作用”来认识“磁场的规律”,利用“液体的热胀冷缩的”性质来“测量温度”等,都用到了转换法。
六、实验+推理法
如“牛顿第一定律”和“真空不能传声”两个实验用的都是这种方法。
七、其他方法
既然物理实验方法这么重要,我们怎样才能让学生掌握,并能应用自如呢?首先我们要对初中物理教学中常用的探究实验方法有所理解。初中物理实验探究方法主要有以下几种:
(1)控制变量法:为了研究物理量与影响它的多个因素中的一个因素的关系,可将除了这个因素以外的其他因素人为地控制起来,使其保持不变,再比较、研究该物理量与该因素之间的关系,得出结论,然后再综合起来得出规律的法。这种方法在整个初中物理实验中的应用比较普遍
(2)等效替代法:研究某一个物理现象和规律时,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,而且容易被学生接受和理解。
(3)转换法:有的物理量不便于直接测量,物理现象不便于直接观察,通过转换为容易测量到与之相等或与之相关联的物理现象,从而获得结论的方法。
(4)类比法:类比法是一种推理方法。为了把要表达的物理问题说清楚,往往可用具体的、有形的、人们所熟知的事物来类比要说明抽象的、无形的、陌生的事物,通过借助于一个比较熟悉的对象的某些特征,去理解和掌握另一个有相似性的对象的某些特征。
(5)图像法:图像是一个数学概念,用来表示一个量随另一个量的变化关系,很直观。由于物理学中经常要研究一个物理量随另一个物理量的变化情况,因此图像在物理中有着广泛的应用。在实验中,运用图像来处理实验数据,探究内在的物理规律,具有独特之处。
(6)理想化方法:指在物理教学中通过想象建立模型和进行实验的一种科学方法。可分为理想化模型和理想化实验。理想化模型就是指把复杂的问题简单化,把研究对象的一些次要因素舍去,抓住主要因素,对实际问题进行理想化处理去再现原形的本质的东西,构成理想化的物理模型。这是一种重要的物理研究方法。
(7)对比法:“比较”是人们常用的探究方法,是找出事物之间的差异点和共同点的研究方法,比较事物间的相同特征或相异特征。
下面就初中物理实验《探究影响导体电阻大小的因素》中运用的探究方法——控制变量法,来谈谈怎样进行探究实验方法的教学,希望能起到抛砖引玉的作用。
一、作为教师,你首先要明确该实验用哪种实验方法最合适,也就是说先要确定实验方法。这就要求你对各种实验方法都要有深入的认识,并有所研究。 二、在实验问题的提出时就开始渗透实验方法的思想,并让学生联系实验提出的问题和假设来寻找,并确定实验的变量。例如在《探究影响导体电阻大小的因素》实验教学中,当我们换用不同的电阻进行实验时,发现灯泡的亮度是不一样的,那样就可以提问“为什么灯泡的亮度不一样?”来引导学生去分析比较,得出影响导体电阻大小的因素可能是导体的材料、长度和横截面积,还有温度,从而确定该实验的变量。
三、确定变量后,要引导学生用怎样的实验方法进行实验。在该实验中,我们确定了四个实验的变量,那么我们就可以提问“我们怎样才能知道这些变量与电阻的关系?怎样进行研究?”让学生认识到,要研究每个变量与电阻的关系,就必须在每次实验中控制另外的变量保持不变。这样自然而然的,我们就可以提出实验要使用的实验方法——控制变量法。接着教师要把控制变量的思想介绍给学生,使学生逐步领悟到控制变量法的实质要领,为之后的实验方法的教学作好准备。
四、学生明确了实验方法后,但是对该实验方法还处在认识阶段,还没有理解,更难说得上运用。这就需要我们引导他们来运用这种实验方法来进行实验。在该实验设计中,根据控制变量法的要求,我们就需要准备不同材料、不同长度、不同横截面积的金属导线。那么在实验操作中我们应该选用那些金属导线进行实验呢?这样一个问题的提出又可以让学生对控制变量法有更深的认识。例如,在探究导体电阻的大小与导体材料的关系实验时,我们就可以引导学生根据控制变量法的思想,选用相同长度、相同的横截面积,不同材料的的导线来进行实验。
【中图分类号】G【文献标识码】A【文章编号】0450-9889(2016)05A-0047-01
素质教育要求初中课堂不仅要注重知识和技能的传授,还要加强学生综合能力的培养,实现学生综合素质的全面发展。实验教学便是实现这一目标的重要手段,但从当前初中物理教学的现状来看,多数教师还没有摆脱传统的“重理论,轻实践”的教学理念,对物理实验教学重视不够,使得物理实验往往流于形式,难以有效锻炼学生的操作能力、合作能力和探究能力,不利于学生的全面发展。那么,初中物理教师该如何改进物理实验,实现理论与实践的有机结合呢?
一、改变教学理念,重视能力培养
新课程改革将“突出学生主体地位,发挥学生的主观能动性”放到了非常重要的位置,“重知识、轻能力,重理论、轻实践”的传统教学观念早已不再适用于初中物理的教学活动。为此,教师要加快物理教学理念的转变,高度重视物理实验教学,将更多先进的实验教学观念和方法运用到课堂中,并努力适应新课程改革对初中物理实验教学提出的要求,逐步从课堂主宰者的角色转变为课堂引导者、组织者、合作者,将课堂还给学生,激发学生的学习兴趣和主动性,使学生养成主动思考、主动质疑的良好习惯,促进学生的思维能力、合作能力、探究能力的提高。在学习人教版物理八年级上册《声音的传播》时,很多学生对声音可以在液体内传播表示不能理解。为此,教师一改传统教学中生硬传授知识点的做法,设计了一个演示实验,让学生在观看演示实验的过程中加深对声音在液体内传播的理解:将五把钥匙用细线系好,放入盛满水的大烧杯中,然后上下抖动细绳,这时我们可以听到钥匙碰撞的声音。此时教师提问道:“大家仔细想想生活中还有什么例子能够证明声音是可以在液体中传播的呢?”学生受实验的启发,列举出“人在潜水时可以听到岸上人说话的声音”和“鞭炮在水中爆炸的声音”等例子。通过这种演示实验和教师的有效提问,大大地激发学生的学习兴趣,加深了学生对知识的理解,促进了学生自主思考能力和探究能力的提高。
二、改进实验装置,增强实验效果
一个优秀的物理实验能够使物理教学达到事半功倍的效果。但很多物理实验受实验器材和环境条件的制约,容易出现实验成功率低,实验现象不明显等问题。教师在处理这些实验时,要摆脱“教材至上”的观念,根据实验特点和实际条件灵活选择实验器材,改进实验装置,增强实验的直观效果。教师在改进实验装置时要遵从现象明显、操作简单、成功率高的原则,使实验能够更好地突出实验原理,验证教学内容。在学习“液体汽化的物态变化”时,教材提供的是“观察水的沸腾”演示实验:利用酒精灯加热装水的烧杯,待水温达到沸点后观察水的变化。由于烧杯容积相对较大,盛水量较多,所以需要较长的加热时间。为了缩短实验时间,教师对实验器材进行了改进,将烧杯换成大号试管。相比于烧杯,大号试管可以直接在酒精灯火焰上加热,并且盛水量更容易控制,减少了加热的时间,使实验的可控性更高,实验现象更明显,加深学生的理解。
三、优化实验方法,减小实验误差
一、初中物理教学中实验教学法的应用原则
1.崇尚探究精神
在物理实验中,探究精神应当始终贯穿其中。探究性精神在初中物理教学中的应用可以促进学生制定个性化的学习方案:根据所学知识,针对学习中遇到的问题,可以进行适当的、大胆的猜想,最后通过实验对自己的猜想进行验证。
2.个性化的实验设计
为了鼓励学生适合时宜地设计具体的实验操作步骤,通过试验提出相关的实验原理,就必须鼓励学生积极开展个性化实验,使学生真正掌握探究式实验的精髓。
3.科学的指导
由于初中生的知识面和领悟能力不是很高,所以,在学生对自己猜想的实验进行求证的过程中,老师要进行适当的辅导,面对学生实验过程中的失误和错误要进行悉心的指导。
二、初中物理实验教学的重要性分析
1.初中物理采用实验教学是素质教育全面性和实践性的要求
目前,物理教学中学生的学习主体地位要巩固,学习的主动性要培养,增加实验教学的趣味性和教育激励体制就不可避免,只有充分提升学生的综合能力,促进学生的全面发展,才能真正地进行素质教育。
2.初中物理采用实验教学是提升学生综合能力的必然要求
物理实验可以为学生提供独立思考、团结合作以及解决问题的学习环境。同时,新时代的人才,需要全面发展,做综合性复合式人才。
3.初中物理采用实验教学是激发学生学习主动性的有效途径
初中物理实验从提出问题、猜想结论和大胆假设开始,使学生产生强烈的认知冲突,从而激发学生对物理学习的浓厚兴趣,从而在课堂实验教学中真正地实现学生的自主学习。
三、初中物理教学中实验教学方法的具体分析
1.提出问题
实验探索是围绕所探究的问题展开的,有了具体的问题,探究过程才有明确的方向。一个好的问题应该与学生课堂学习的知识相联系,并能引发他们进行实验、搜集证据和利用数据对实验现象作出解释,进而得出结论。在实际探究过程中,学生往往还会不断地发现新问题,这是探究的新起点,是培养学生提出问题能力的重要一环。
2.设计实验
首先,在了解实验目的、试验对象和试验指导思想的基础上,找出实验对象所隐藏的问题,形成初步的试验方案。
其次,实验原理的正确运用。实验原理是整个探索过程中所依据的基础,一定要把握好原理的应用程度,确保实验要在科学理论的指导下进行,不能离开科学盲目行事。
最后,实验技术的巧妙应用,实验技术需要平时的积累。
3.分析和论证
利用收集来的各种证据归纳出证据中的隐含信息,得出规律性的东西。
4.实验结果评估
评估的主要内容是表述的科学性、猜想和假设的证实、收集的证据的真实性等等,评估可以优化实验方案,提高实验的效率。
一、运用问题演示实验,激发学生探究兴趣
相关调查研究结果显示,多数学生认为没必要做实验,甚至有部分学生不喜欢实验课。而有的学生虽然喜欢物理实验,但不愿动手操作。造成上述现象有多种原因,首先中考成绩和实验测试无关联,以至于学生对实验教学持放任心理。再加上物理教师在实验教学中都采用单一的教学模式,将学生分为若干小组,按照教师讲解的实验过程和步骤模仿操作,而教师在一旁指导。这种实验方式影响学生发挥主观能动性,更不利于培养学生的探究精神、动作实践能力及创新意识。对此,教师可以在讲解物理规律时和学生一起探讨物理方案,根据学生的已学知识设计与学生经验相抵触的实验现象,进一步激发学生的探究兴趣。例如,在讲解“大气压阻止水外流”一课时,就设计了以下教学案例:教师:“同学们看,老师手里拿的是一个空瓶子,在瓶子上扎几个小孔,那么这个瓶子还能装水且保证不漏吗?”学生:“不能!”教师:“瓶盖盖好,瓶内的水就停止往外流了,相同瓶子为什么会出现不同结果呢?”学生:“可能与大气有关。”通过上述实验学生能更好地接受并理解新知识。
二、引导学生动手操作,增强学生能力
演示实验需要观察实验现象、分析实验过程、得出实验结论,不仅要发挥教师引导作用,而且还应体现学生主体地位,严禁出现教师自导自演的状况。针对那些易于操作的实验,教师应让学生独立演示;针对那些有一定难度的实验,应在教师的适当指导下由学生完成操作。在学习电路的“短路试验”时,虽然该实验有一定的危险性,但是在做好充分的安全准备下,教师还是决定让学生来完成这个实验。通常情况下,教师会邀请物理基础一般但胆子很大的男生来完成。在实际操作中,电路短路后发出“砰”的一声,实验区硝烟弥漫、火花四溅,一些胆小的女生吓得蹲在地上,但是实验完成后,很多学生都兴致很高、说不过瘾,希望自己也能参与一次。正是因为产生了兴趣,学生便会细致观察与思考,从而不断产生疑问,带着问题都能认真听讲,并且在学习中学生还对安全用电知识有了更全面与深刻的了解。教学实践表明,让学生参与操作的演示实验,与传统的教师自导自演的演示实验教学模式相比,学生参与实验教学活动的兴趣明显提升,并且有利于学生操作能力、动手积极性的培养,有助于实验教学效率的显著提升。
三、构建严谨思维体系,指导学生观察