發布時間:2023-10-09 15:03:45
序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術,我們為您準備了不同風格的5篇初中物理實驗方法,期待它們能激發您的靈感。
一、控制變量法
在多個因素同時存在的物理實驗中,先考察其中一個因素對研究問題的影響,而保持其他因素不變的實驗方法叫控制變量法。控制變量法是最常用的實驗方法之一,在對多個因素同時起作用的實驗探究過程中,我們都要用到控制變量法。
例如,在著名的“歐姆定律”實驗中。歐姆雖然事先知道:電壓和電阻的變化都會影響到電流的變化。但如果電路中的電流發生了變化,到底是由電壓變化引起的還是由電阻變化引起的呢?歐姆認為:如果能控制電壓不變,那么電流的變化就是由電阻的變化引起的;如果能控制電阻不變,那么電流的變化就是由電壓的變化引起的。他的實驗思路是控制變量法應用于實驗探究的一個典型范例。正因為歐姆選擇了正確的實驗方法,再加上他十年的不懈努力,才最終在電學方面做出了巨大的貢獻,電阻的單位也用他的名字來命名。
又如,探究“降落傘在空中滯留的時間”“壓力的作用效果與哪些因素有關”“影響電阻大小的因素”等實驗都應用了控制變量法。
二、 等效替代法
在保證某種效果相同的前提下,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處理的方法叫做等效替代法。
等效替代法能將復雜的問題簡單化,是物理學中常用的一種實驗方法。在“曹沖稱象”故事中,聰明的小曹沖就是利用了等效替代法,才解決了其他文武大臣都無法解決的難題,從而千古留芳。
又如,在現代電子技術中,在分析一些復雜的電路時,人們常常只關注整個電路(或電路中的某一部分)的輸入、輸出關系(即電流和電壓的變化關系)。這樣我們就可以用一個簡單的電路來代替復雜的電路,使問題得到簡化,這個簡單電路就是復雜電路的“等效電路”。另外在研究“合力”“等效電阻”等實驗中均應用了等效替代法。
三、類比法
在認識和研究一些比較抽象的物理概念和規律時,我們常將它與生活中熟悉且有共同特點的現象進行類比。這種化抽象為具體、化難為易的方法叫做類比法。
類比法對物理學的發展,對學生學習物理有著巨大的作用。例如,在研究“電流與電壓的規律”實驗中,我們先把“電流”和“水流”、“電壓”和“水壓”進行類比,然后根據“水流”和“水壓”的特點提出種種猜想來研究“電流”和“電壓”的規律,從而使問題得到解決。
在教學實踐中我曾有利用“類比法”成功突破實驗難點的一個案例,供大家參考:
內容:九年級上冊第一章第三節《比熱容》。
實驗課題:比較不同物質的吸熱能力。
實驗現象:相同質量的水和沙吸收了相同的熱量后,水的溫度上升得少而沙的溫度上升得多。
思考問題:水和沙相比哪種物質的吸熱能力更強?
由于“吸熱能力”這一物理現象比較抽象,同時學生受“溫度高的物體吸收熱量多”這種思維定勢的影響,幾乎所有學生都誤認為是沙子的吸熱能力更強。
為了突破這個難點,我把“兩種物質的吸熱能力(比熱容)”與“兩個人的喝酒能力(酒量)”進行了類比,并提出這樣一個問題:“質量相同的兩個人,都喝下了一瓶相同的啤酒。其中一人面不改色,體溫上升得少;另一人面紅耳赤,體溫上升得多。請問:誰的喝酒能力更強(酒量更好)?”
學生們笑呵呵地回答:“面不改色,體溫上升得少的人喝酒能力強?!碑斘以俅螁柕剑骸霸谖覀儎偛诺膶嶒炛?,水和沙哪種物質的吸熱能力更強”時,所有學生都答出了正確的答案:“水的吸熱能力更強?!苯虒W難點得到了突破,“比熱容”這個復雜概念的教學也就迎刃面解了。
四、建模法
即將抽象的物理現象用簡單易懂的具體模型來表示。
如盧瑟福提出用“原子核式結構模型”來表示“原子的結構”。物理學中用“磁感線”來表示“磁場的分布”規律,用“力的圖示”來表示“力挫群雄的大小”、“方向”和“作用點”等,都用到了建模法。
五、轉換法
即對一些看不見、摸不著的物理現象,或不易測量的物理量,把它轉換成看得見、摸得著的現象或物理量,來間接認識或間接測量的實驗方法。如根據“磁場對磁體有力的作用”來認識“磁場的規律”,利用“液體的熱脹冷縮的”性質來“測量溫度”等,都用到了轉換法。
六、實驗+推理法
如“牛頓第一定律”和“真空不能傳聲”兩個實驗用的都是這種方法。
七、其他方法
既然物理實驗方法這么重要,我們怎樣才能讓學生掌握,并能應用自如呢?首先我們要對初中物理教學中常用的探究實驗方法有所理解。初中物理實驗探究方法主要有以下幾種:
(1)控制變量法:為了研究物理量與影響它的多個因素中的一個因素的關系,可將除了這個因素以外的其他因素人為地控制起來,使其保持不變,再比較、研究該物理量與該因素之間的關系,得出結論,然后再綜合起來得出規律的法。這種方法在整個初中物理實驗中的應用比較普遍
(2)等效替代法:研究某一個物理現象和規律時,因實驗本身的特殊限制或因實驗器材等限制,不可以或很難直接揭示物理本質,而采取與之相似或有共同特征的等效現象來替代的方法。這種方法若運用恰當,不僅能順利得出結論,而且容易被學生接受和理解。
(3)轉換法:有的物理量不便于直接測量,物理現象不便于直接觀察,通過轉換為容易測量到與之相等或與之相關聯的物理現象,從而獲得結論的方法。
(4)類比法:類比法是一種推理方法。為了把要表達的物理問題說清楚,往往可用具體的、有形的、人們所熟知的事物來類比要說明抽象的、無形的、陌生的事物,通過借助于一個比較熟悉的對象的某些特征,去理解和掌握另一個有相似性的對象的某些特征。
(5)圖像法:圖像是一個數學概念,用來表示一個量隨另一個量的變化關系,很直觀。由于物理學中經常要研究一個物理量隨另一個物理量的變化情況,因此圖像在物理中有著廣泛的應用。在實驗中,運用圖像來處理實驗數據,探究內在的物理規律,具有獨特之處。
(6)理想化方法:指在物理教學中通過想象建立模型和進行實驗的一種科學方法??煞譃槔硐牖P秃屠硐牖瘜嶒灐@硐牖P途褪侵赴褟碗s的問題簡單化,把研究對象的一些次要因素舍去,抓住主要因素,對實際問題進行理想化處理去再現原形的本質的東西,構成理想化的物理模型。這是一種重要的物理研究方法。
(7)對比法:“比較”是人們常用的探究方法,是找出事物之間的差異點和共同點的研究方法,比較事物間的相同特征或相異特征。
下面就初中物理實驗《探究影響導體電阻大小的因素》中運用的探究方法——控制變量法,來談談怎樣進行探究實驗方法的教學,希望能起到拋磚引玉的作用。
一、作為教師,你首先要明確該實驗用哪種實驗方法最合適,也就是說先要確定實驗方法。這就要求你對各種實驗方法都要有深入的認識,并有所研究。 二、在實驗問題的提出時就開始滲透實驗方法的思想,并讓學生聯系實驗提出的問題和假設來尋找,并確定實驗的變量。例如在《探究影響導體電阻大小的因素》實驗教學中,當我們換用不同的電阻進行實驗時,發現燈泡的亮度是不一樣的,那樣就可以提問“為什么燈泡的亮度不一樣?”來引導學生去分析比較,得出影響導體電阻大小的因素可能是導體的材料、長度和橫截面積,還有溫度,從而確定該實驗的變量。
三、確定變量后,要引導學生用怎樣的實驗方法進行實驗。在該實驗中,我們確定了四個實驗的變量,那么我們就可以提問“我們怎樣才能知道這些變量與電阻的關系?怎樣進行研究?”讓學生認識到,要研究每個變量與電阻的關系,就必須在每次實驗中控制另外的變量保持不變。這樣自然而然的,我們就可以提出實驗要使用的實驗方法——控制變量法。接著教師要把控制變量的思想介紹給學生,使學生逐步領悟到控制變量法的實質要領,為之后的實驗方法的教學作好準備。
四、學生明確了實驗方法后,但是對該實驗方法還處在認識階段,還沒有理解,更難說得上運用。這就需要我們引導他們來運用這種實驗方法來進行實驗。在該實驗設計中,根據控制變量法的要求,我們就需要準備不同材料、不同長度、不同橫截面積的金屬導線。那么在實驗操作中我們應該選用那些金屬導線進行實驗呢?這樣一個問題的提出又可以讓學生對控制變量法有更深的認識。例如,在探究導體電阻的大小與導體材料的關系實驗時,我們就可以引導學生根據控制變量法的思想,選用相同長度、相同的橫截面積,不同材料的的導線來進行實驗。
【中圖分類號】G【文獻標識碼】A【文章編號】0450-9889(2016)05A-0047-01
素質教育要求初中課堂不僅要注重知識和技能的傳授,還要加強學生綜合能力的培養,實現學生綜合素質的全面發展。實驗教學便是實現這一目標的重要手段,但從當前初中物理教學的現狀來看,多數教師還沒有擺脫傳統的“重理論,輕實踐”的教學理念,對物理實驗教學重視不夠,使得物理實驗往往流于形式,難以有效鍛煉學生的操作能力、合作能力和探究能力,不利于學生的全面發展。那么,初中物理教師該如何改進物理實驗,實現理論與實踐的有機結合呢?
一、改變教學理念,重視能力培養
新課程改革將“突出學生主體地位,發揮學生的主觀能動性”放到了非常重要的位置,“重知識、輕能力,重理論、輕實踐”的傳統教學觀念早已不再適用于初中物理的教學活動。為此,教師要加快物理教學理念的轉變,高度重視物理實驗教學,將更多先進的實驗教學觀念和方法運用到課堂中,并努力適應新課程改革對初中物理實驗教學提出的要求,逐步從課堂主宰者的角色轉變為課堂引導者、組織者、合作者,將課堂還給學生,激發學生的學習興趣和主動性,使學生養成主動思考、主動質疑的良好習慣,促進學生的思維能力、合作能力、探究能力的提高。在學習人教版物理八年級上冊《聲音的傳播》時,很多學生對聲音可以在液體內傳播表示不能理解。為此,教師一改傳統教學中生硬傳授知識點的做法,設計了一個演示實驗,讓學生在觀看演示實驗的過程中加深對聲音在液體內傳播的理解:將五把鑰匙用細線系好,放入盛滿水的大燒杯中,然后上下抖動細繩,這時我們可以聽到鑰匙碰撞的聲音。此時教師提問道:“大家仔細想想生活中還有什么例子能夠證明聲音是可以在液體中傳播的呢?”學生受實驗的啟發,列舉出“人在潛水時可以聽到岸上人說話的聲音”和“鞭炮在水中爆炸的聲音”等例子。通過這種演示實驗和教師的有效提問,大大地激發學生的學習興趣,加深了學生對知識的理解,促進了學生自主思考能力和探究能力的提高。
二、改進實驗裝置,增強實驗效果
一個優秀的物理實驗能夠使物理教學達到事半功倍的效果。但很多物理實驗受實驗器材和環境條件的制約,容易出現實驗成功率低,實驗現象不明顯等問題。教師在處理這些實驗時,要擺脫“教材至上”的觀念,根據實驗特點和實際條件靈活選擇實驗器材,改進實驗裝置,增強實驗的直觀效果。教師在改進實驗裝置時要遵從現象明顯、操作簡單、成功率高的原則,使實驗能夠更好地突出實驗原理,驗證教學內容。在學習“液體汽化的物態變化”時,教材提供的是“觀察水的沸騰”演示實驗:利用酒精燈加熱裝水的燒杯,待水溫達到沸點后觀察水的變化。由于燒杯容積相對較大,盛水量較多,所以需要較長的加熱時間。為了縮短實驗時間,教師對實驗器材進行了改進,將燒杯換成大號試管。相比于燒杯,大號試管可以直接在酒精燈火焰上加熱,并且盛水量更容易控制,減少了加熱的時間,使實驗的可控性更高,實驗現象更明顯,加深學生的理解。
三、優化實驗方法,減小實驗誤差
一、初中物理教學中實驗教學法的應用原則
1.崇尚探究精神
在物理實驗中,探究精神應當始終貫穿其中。探究性精神在初中物理教學中的應用可以促進學生制定個性化的學習方案:根據所學知識,針對學習中遇到的問題,可以進行適當的、大膽的猜想,最后通過實驗對自己的猜想進行驗證。
2.個性化的實驗設計
為了鼓勵學生適合時宜地設計具體的實驗操作步驟,通過試驗提出相關的實驗原理,就必須鼓勵學生積極開展個性化實驗,使學生真正掌握探究式實驗的精髓。
3.科學的指導
由于初中生的知識面和領悟能力不是很高,所以,在學生對自己猜想的實驗進行求證的過程中,老師要進行適當的輔導,面對學生實驗過程中的失誤和錯誤要進行悉心的指導。
二、初中物理實驗教學的重要性分析
1.初中物理采用實驗教學是素質教育全面性和實踐性的要求
目前,物理教學中學生的學習主體地位要鞏固,學習的主動性要培養,增加實驗教學的趣味性和教育激勵體制就不可避免,只有充分提升學生的綜合能力,促進學生的全面發展,才能真正地進行素質教育。
2.初中物理采用實驗教學是提升學生綜合能力的必然要求
物理實驗可以為學生提供獨立思考、團結合作以及解決問題的學習環境。同時,新時代的人才,需要全面發展,做綜合性復合式人才。
3.初中物理采用實驗教學是激發學生學習主動性的有效途徑
初中物理實驗從提出問題、猜想結論和大膽假設開始,使學生產生強烈的認知沖突,從而激發學生對物理學習的濃厚興趣,從而在課堂實驗教學中真正地實現學生的自主學習。
三、初中物理教學中實驗教學方法的具體分析
1.提出問題
實驗探索是圍繞所探究的問題展開的,有了具體的問題,探究過程才有明確的方向。一個好的問題應該與學生課堂學習的知識相聯系,并能引發他們進行實驗、搜集證據和利用數據對實驗現象作出解釋,進而得出結論。在實際探究過程中,學生往往還會不斷地發現新問題,這是探究的新起點,是培養學生提出問題能力的重要一環。
2.設計實驗
首先,在了解實驗目的、試驗對象和試驗指導思想的基礎上,找出實驗對象所隱藏的問題,形成初步的試驗方案。
其次,實驗原理的正確運用。實驗原理是整個探索過程中所依據的基礎,一定要把握好原理的應用程度,確保實驗要在科學理論的指導下進行,不能離開科學盲目行事。
最后,實驗技術的巧妙應用,實驗技術需要平時的積累。
3.分析和論證
利用收集來的各種證據歸納出證據中的隱含信息,得出規律性的東西。
4.實驗結果評估
評估的主要內容是表述的科學性、猜想和假設的證實、收集的證據的真實性等等,評估可以優化實驗方案,提高實驗的效率。
一、運用問題演示實驗,激發學生探究興趣
相關調查研究結果顯示,多數學生認為沒必要做實驗,甚至有部分學生不喜歡實驗課。而有的學生雖然喜歡物理實驗,但不愿動手操作。造成上述現象有多種原因,首先中考成績和實驗測試無關聯,以至于學生對實驗教學持放任心理。再加上物理教師在實驗教學中都采用單一的教學模式,將學生分為若干小組,按照教師講解的實驗過程和步驟模仿操作,而教師在一旁指導。這種實驗方式影響學生發揮主觀能動性,更不利于培養學生的探究精神、動作實踐能力及創新意識。對此,教師可以在講解物理規律時和學生一起探討物理方案,根據學生的已學知識設計與學生經驗相抵觸的實驗現象,進一步激發學生的探究興趣。例如,在講解“大氣壓阻止水外流”一課時,就設計了以下教學案例:教師:“同學們看,老師手里拿的是一個空瓶子,在瓶子上扎幾個小孔,那么這個瓶子還能裝水且保證不漏嗎?”學生:“不能!”教師:“瓶蓋蓋好,瓶內的水就停止往外流了,相同瓶子為什么會出現不同結果呢?”學生:“可能與大氣有關。”通過上述實驗學生能更好地接受并理解新知識。
二、引導學生動手操作,增強學生能力
演示實驗需要觀察實驗現象、分析實驗過程、得出實驗結論,不僅要發揮教師引導作用,而且還應體現學生主體地位,嚴禁出現教師自導自演的狀況。針對那些易于操作的實驗,教師應讓學生獨立演示;針對那些有一定難度的實驗,應在教師的適當指導下由學生完成操作。在學習電路的“短路試驗”時,雖然該實驗有一定的危險性,但是在做好充分的安全準備下,教師還是決定讓學生來完成這個實驗。通常情況下,教師會邀請物理基礎一般但膽子很大的男生來完成。在實際操作中,電路短路后發出“砰”的一聲,實驗區硝煙彌漫、火花四濺,一些膽小的女生嚇得蹲在地上,但是實驗完成后,很多學生都興致很高、說不過癮,希望自己也能參與一次。正是因為產生了興趣,學生便會細致觀察與思考,從而不斷產生疑問,帶著問題都能認真聽講,并且在學習中學生還對安全用電知識有了更全面與深刻的了解。教學實踐表明,讓學生參與操作的演示實驗,與傳統的教師自導自演的演示實驗教學模式相比,學生參與實驗教學活動的興趣明顯提升,并且有利于學生操作能力、動手積極性的培養,有助于實驗教學效率的顯著提升。
三、構建嚴謹思維體系,指導學生觀察