時(shí)間：2023-10-05 10:38:56
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關(guān)鍵詞：等效替代法;初中物理教學(xué);應(yīng)用
對(duì)于等效替代法來(lái)說(shuō)，其作為一種科學(xué)的思維方法，指的是從事物間的等同效果出發(fā)，通過(guò)一定的替換來(lái)學(xué)習(xí)和研究物理現(xiàn)象、過(guò)程、規(guī)律的一種方法[2]。在初中物理教學(xué)中，通過(guò)使用等效替代法可以將復(fù)雜的物理現(xiàn)象和過(guò)程轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的、等效的問(wèn)題，使得人們對(duì)物理現(xiàn)象更加容易熟悉和理解，便于對(duì)物理問(wèn)題的處理和研究。
將等效替代法融入初中物理問(wèn)題分析與解決過(guò)程中，既有利于疑難復(fù)雜的物理現(xiàn)象和問(wèn)題的簡(jiǎn)單化，又對(duì)于學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的靈活性、解決問(wèn)題技能的遷移性等具有積極作用。在初中物理教學(xué)中，逐步培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生的等效替代思維，可以有效促進(jìn)學(xué)生能夠更加明確和深刻的理解物理實(shí)質(zhì)，對(duì)于初中物理教學(xué)任務(wù)和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有顯著效果。此外，應(yīng)用等效替代法還有助于學(xué)生綜合素質(zhì)能力的提升以及科學(xué)思維方法的培養(yǎng)，對(duì)于后期學(xué)生各方面的學(xué)習(xí)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
二、等效替代法在初中物理教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用
等效替代法中心思想是保持效果相等，因此在初中物理教學(xué)中等效替代法的應(yīng)用實(shí)例較多，下面列舉幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明，具體有：
1.在浮力教學(xué)中應(yīng)用
初中物理教學(xué)關(guān)于浮力教學(xué)中，以“曹沖稱象”為典型案例（如圖1所示），這其中就是利用了等效替代法原理。曹沖之所以采用這種方法對(duì)大象進(jìn)行稱重，主要是由于當(dāng)時(shí)稱量工具量程不夠，因此其利用了等效、化整為零的原理，通過(guò)控制住水的密度和船的吃水深度，使用石頭替代大象，測(cè)量出石頭的重量即為大象的體重。
圖1 “曹沖稱象”示意圖
2.在平面鏡成像中應(yīng)用
在解決平面鏡成像問(wèn)題中，采用等效替代方法[3]，將原先的平面使用玻璃板替代（如圖2所示），既可獲得與平面鏡基本相近的成像效果，又可以透過(guò)玻璃板同時(shí)觀察到A蠟燭的成像與B蠟燭。通過(guò)平面鏡成像實(shí)驗(yàn)，可以比較物和像的大小位置等，巧妙地解決了確定像的位置和大小的問(wèn)題。
在平面鏡成像中使用等效替代方法的巧妙之處在于利用兩個(gè)完全相同的蠟燭，探究物與像的大小相同。這其中利用了一個(gè)完全相同的另一根蠟燭來(lái)等效替代像的大小，巧妙地解決了像和物的大小關(guān)系。
圖2 平面鏡成像示意圖
3.在長(zhǎng)度測(cè)量中應(yīng)用
對(duì)于直線長(zhǎng)度通?？梢灾苯硬捎弥背哌M(jìn)行測(cè)量，而對(duì)于曲線的長(zhǎng)度受檢測(cè)工具只有直尺影響，無(wú)法實(shí)現(xiàn)直接測(cè)量，必須通過(guò)采取等效替代方法（如圖3所示）[4]。例如，在對(duì)鐵路長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量時(shí)，由于鐵路通常呈現(xiàn)出曲線形狀，利用等效替代原理，采用彎曲的棉線與鐵路軌道完成吻合。使用棉線丈量結(jié)束后，將棉線拉直，再使用直尺對(duì)棉線長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，即可以得出鐵路長(zhǎng)度。
圖3 曲線等效替代法測(cè)量示意圖
4.在電阻測(cè)量中應(yīng)用
初中物理教材中關(guān)于電阻測(cè)量方法以伏安法為主，而若相關(guān)測(cè)量器材不足，則無(wú)法有效的測(cè)量電阻[5]?；诖?，采用等效替代法原理可以對(duì)電阻實(shí)現(xiàn)有效測(cè)量。
如圖4所示電阻，其組成為單刀雙擲開關(guān)為S，電阻箱R，定值電阻為R0，測(cè)量的電阻為Rx。根據(jù)Rx與R0關(guān)系，在同等電源電壓下，若電流值相同，則其電阻值也相同?？梢?jiàn)，保持電源電壓值不變，改變R0，使電流值I相同，依據(jù)電阻值公式R=U/I，其中U、I相同時(shí)，則電阻R也相同。
結(jié)合圖4所示，根據(jù)圖示將實(shí)物進(jìn)行連接，調(diào)節(jié)電阻箱的電阻值至最大，通過(guò)開關(guān)S，與a、b兩點(diǎn)連接，在a點(diǎn)時(shí)，對(duì)電流表顯示值I進(jìn)行記錄;在b點(diǎn)時(shí)，對(duì)電阻箱進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其電流表顯示值為I，同時(shí)對(duì)電阻箱的顯示值R進(jìn)行記錄，此時(shí)R的顯示值即為Rx的電阻值。
圖4電阻等效替代法測(cè)量示意圖
5.在不規(guī)則固體密度測(cè)量中應(yīng)用
在現(xiàn)實(shí)中常常存在著一些不規(guī)則固體物質(zhì)，安裝規(guī)則固體密度測(cè)試方法無(wú)法對(duì)不規(guī)則固體物質(zhì)密度進(jìn)行測(cè)試和計(jì)算。基于此，可以采取等效替代法原理，按照?qǐng)D5所示裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)不規(guī)則固體物質(zhì)進(jìn)行密度測(cè)試。
圖5不規(guī)則固體密度等效替代法測(cè)量示意圖
具體方法：首先，將兩個(gè)已調(diào)好零刻度的彈簧測(cè)力計(jì)懸掛在鐵架臺(tái)下，將一溢水杯和另一空杯用細(xì)線拴在測(cè)力計(jì)下，向溢水杯中加入一定量的水，使水滿過(guò)溢水口流入空杯中;其次，若水不再溢出時(shí)，記錄彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)G1和G2;再次，將不規(guī)則固體物質(zhì)使用細(xì)線拴住放入溢水杯中，確保固體全部被浸沒(méi)，使用另一水杯將溢出水接住，若水不再流出時(shí)，記錄彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)G3和G4;最后，利用溢出水的體積替代不規(guī)則固體物質(zhì)的體積，通過(guò)固體密度公式直接算出不規(guī)則固體物質(zhì)密度。
三、應(yīng)用等效替代法注意事項(xiàng)
在初中物理教學(xué)中，應(yīng)用等效替代法可以簡(jiǎn)化諸多復(fù)雜問(wèn)題，但是其也存在著一定不足，因此應(yīng)用過(guò)程中需注意幾點(diǎn)，主要包括[6]：（1）等效替代的實(shí)現(xiàn)必須是在對(duì)物理定義全面理解的基礎(chǔ)上開展;（2）處理部分復(fù)雜物理問(wèn)題時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格對(duì)物理問(wèn)題進(jìn)行審題，避免出現(xiàn)條件疏忽，導(dǎo)致等效替代錯(cuò)誤。
總而言之，等效替代法在初中物理教學(xué)中的應(yīng)用，對(duì)于簡(jiǎn)化復(fù)雜物理問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生思維判斷能力和提升教學(xué)質(zhì)量與效果具有顯著作用。
參考文獻(xiàn)：
[1]趙法強(qiáng)，初中物理教學(xué)中等效替代法的應(yīng)用[J].中學(xué)生數(shù)理化，2015年第3期：68
[2]王建蘋，初中物理教學(xué)中等效替代法的應(yīng)用[J].中學(xué)物理，2014年6月，44-45
[3]黃國(guó)保，透析等效替代法在平面鏡成像實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用[J].湖南中學(xué)物理，2013年07期
[4]錢小平，等故眷代法在而中物理r題中的啟用[J].數(shù)理化解題研究，2015年7月下，第14期：50
方法一、等效替代法：
等效替代法是指在研究某一個(gè)物理現(xiàn)象和規(guī)律時(shí)，因?qū)嶒?yàn)本身的特殊限制或因?qū)嶒?yàn)器材等限制，不可以或很難直接揭示物理本質(zhì)，而采取與之相似或有共同特征的等效現(xiàn)象來(lái)替代的方法。這種方法若運(yùn)用恰當(dāng)，不僅能順利得出結(jié)論，而且容易被學(xué)生接受和理解。在探究平面鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，用玻璃板替代了平面鏡，因兩者在成像特征上有共同之處，容易使學(xué)生接受，而玻璃板又是透明的，能通過(guò)它觀察到玻璃板后面的蠟燭，便于研究像的特點(diǎn)。
比如在學(xué)習(xí)伏安法測(cè)電阻之后，要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在上述實(shí)驗(yàn)中缺少電壓表或電流表，其它器材不變，另有電阻箱供選用，要求測(cè)出未知電阻，應(yīng)該怎么辦？學(xué)生就可以用等效替代的思想進(jìn)行設(shè)計(jì)了。
例：現(xiàn)有兩節(jié)電池，三個(gè)開關(guān)，若干導(dǎo)線，還有電流表、滑動(dòng)變阻器、電阻箱各一個(gè)，請(qǐng)用以上器材設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案測(cè)出未知電阻Rx的值（電阻箱的最大阻值大于Rx）。
解析：（1）按圖1連接好實(shí)物電路，將滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值調(diào)到最大值。
圖一 圖二
（2）閉合開關(guān)S1、S2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1的電阻，使電流表的示數(shù)為某一合適的數(shù)值并記為I0。
（3）斷開開關(guān)S2，閉合開關(guān)S3并調(diào)節(jié)電阻箱R2的阻值，使電流表的數(shù)值仍為I0，則Rx的阻值就等于此時(shí)電阻箱R2的阻值。
點(diǎn)評(píng)：這里用電阻箱R2（已知阻值電阻）等效替代了待測(cè)電阻Rx，電路中的電流仍為I0，所以Rx=R2。測(cè)量方法突破常規(guī)思維，非常獨(dú)特、新穎。
若在此實(shí)驗(yàn)中，將電流表改為電壓表，其他器材不變，試用上述等效替代法測(cè)出未知電阻Rx的阻值。測(cè)量方法和操作步驟與上題大同小異，它的電路圖如圖2所示，只需調(diào)節(jié)R2知道兩次電壓表讀數(shù)相同，此時(shí)R2的讀數(shù)九等于Rx的阻值。
方法二、控制變量法：
所謂控制變量法是指為了研究物理量同影響它的多個(gè)因素中的一個(gè)因素的關(guān)系，可將除了這個(gè)因素以外的其它因素人為地控制起來(lái)，使其保持不變，再比較、研究該物理量與該因素之間的關(guān)系，得出結(jié)論，然后再綜合起來(lái)得出規(guī)律的方法。這種方法在整個(gè)初中物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用比較普遍。
在初中物理中，探究影響液體的蒸發(fā)快慢的因素、影響滑動(dòng)摩擦力大小、影響導(dǎo)體電阻大小的因素、電流跟電壓電阻的關(guān)系、影響電熱功率大小的因素、影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素的因素、決定壓力作用效果的因素等實(shí)驗(yàn)，都運(yùn)用了控制變量法。
例：（10·鎮(zhèn)江）小凡同學(xué)在4塊相同的玻璃板上各滴一滴質(zhì)量相同的水，進(jìn)行如圖所示的實(shí)驗(yàn)探究，得出水蒸發(fā)快慢與水的溫度、水的表面積和水面上方空氣流動(dòng)快慢有關(guān)。
（1）通過(guò)A、B兩圖的對(duì)比，可以得出水蒸發(fā)快慢與水的 有關(guān)。
（2）通過(guò) 兩圖的對(duì)比，可以得出水蒸發(fā)快慢與水的溫度有關(guān)。
（3）小凡同學(xué)猜想水蒸發(fā)快慢還可能與水的質(zhì)量有關(guān)，于是繼續(xù)進(jìn)行了如下探究：在相同環(huán)境下的兩塊相同的玻璃板上分別滴上一滴和兩滴水（如圖4）.結(jié)果發(fā)現(xiàn)甲圖中水先蒸發(fā)完，于是他得出結(jié)論：水蒸發(fā)快慢與水的質(zhì)量有關(guān)，水的質(zhì)量越小蒸發(fā)越快。從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)看，他沒(méi)有控制水的 （選填“質(zhì)量”或“表面積”）相同；從得出結(jié)論環(huán)節(jié)看， “根據(jù)誰(shuí)先蒸發(fā)完，判斷誰(shuí)蒸發(fā)快”是否正確？ （選填“正確”或“不正確”），理由是 。
論文關(guān)鍵詞：初中物理
科學(xué)方法是連接知識(shí)和能力的紐帶。“掌握一種科學(xué)方法勝過(guò)解答十個(gè)問(wèn)題。”對(duì)研究方法的學(xué)習(xí)和考查體現(xiàn)著一種新的教學(xué)理念，同學(xué)們只有真正掌握了研究方法，才能有效解決實(shí)際問(wèn)題，真正提高自己的創(chuàng)新意識(shí)和能力。
《新課程標(biāo)準(zhǔn)》要求，在突出科學(xué)探究?jī)?nèi)容的同時(shí)，重視研究方法的指導(dǎo)，使學(xué)生在進(jìn)行科學(xué)探究、學(xué)習(xí)物理知識(shí)的過(guò)程中，逐漸拓寬視野，初步領(lǐng)悟到科學(xué)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(wèn)題的方法，成為當(dāng)前和今后中考的熱點(diǎn)。
初中物理常用的研究方法有：控制變量法、等效替代法、轉(zhuǎn)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(wèn)題的過(guò)程中,對(duì)影響事物變化規(guī)律的因素和條件加以人為控制,只改變某個(gè)變量的大小,而保證其它的變量不變,最終解決所研究的問(wèn)題?？刂谱兞糠ㄊ侵袑W(xué)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(yīng)用這種方法的實(shí)驗(yàn)有:
理想斜面實(shí)驗(yàn)、探究力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系、探究影響滑動(dòng)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(qiáng)大小的因素、探究影響浮力大小的因素、蒸發(fā)的快慢與哪些因素有關(guān)、探究影響滑輪組的機(jī)械效率的因素、探究影響動(dòng)能大小的因素、探究影響重力勢(shì)能大小的因素、探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素、驗(yàn)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(yīng)的因素、探究影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素、比熱容概念的引入等
二、等效替代法
在物理實(shí)驗(yàn)中有許多物理特征、過(guò)程和物理量要想直接觀察和測(cè)量很困難，這時(shí)往往把所需觀測(cè)的變量換成其它間接的可觀察和測(cè)量的變量進(jìn)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(xué)思維方法。等效是指不同的物理現(xiàn)象、模型、過(guò)程等在物理意義、作用效果或物理規(guī)律方面是相同的。它們之間可以相互替代，而保證結(jié)論不變。等效的方法是指面對(duì)一個(gè)較為復(fù)雜的問(wèn)題，提出一個(gè)簡(jiǎn)單的方案或設(shè)想，而使它們的效果完全相同，從而將問(wèn)題化難為易，求得解決。
初中物理課本中應(yīng)用這種方法的有：
1、探究平面鏡成像特點(diǎn)時(shí)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(lián)總電阻 4、多個(gè)分力與合力等效 5、物體的重心等論文參考文獻(xiàn)格式。
三、轉(zhuǎn)換法
對(duì)于不易研究或不好直接研究的物理問(wèn)題，而是通過(guò)研究其表現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象、效應(yīng)、作用效果間接研究問(wèn)題的方法叫轉(zhuǎn)換法。
初中物理中應(yīng)用了這種方法的有：
1.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)；
2.在研究電熱與電流、電阻的關(guān)系時(shí),將電熱的多少轉(zhuǎn)換成溫度計(jì)液柱上升的高度；
3.我們?cè)谘芯侩姽εc什么因素有關(guān)的時(shí)候,將電功轉(zhuǎn)換成砝碼上升的高度；
4.在我們回答動(dòng)能與什么因素有關(guān)時(shí),我們將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為小木塊在平面上被推動(dòng)的距離,距離越遠(yuǎn)則動(dòng)能越大。
5.證明聲音是由振動(dòng)產(chǎn)生的，敲擊音叉后放入水中，水花四濺。
注意：等效法與轉(zhuǎn)換法很相似，它們的區(qū)別是“等效替代法” 中相互替代的兩個(gè)量種類相同，大小相等 ，而“轉(zhuǎn)換法”中的兩個(gè)物理量有因果關(guān)系,并且性質(zhì)往往發(fā)生了改變?nèi)?/p>
轉(zhuǎn)換法： 電流大小用燈泡亮度體現(xiàn); 磁場(chǎng)的強(qiáng)弱用小磁針偏轉(zhuǎn)的幅度體現(xiàn)
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(shí)際現(xiàn)象和過(guò)程一般都十分復(fù)雜,涉及到眾多因素,采用模型方法可起到簡(jiǎn)化和純化的作用.忽略次要因素,從復(fù)雜事物中抽象出理想模型,合理近似的反應(yīng)所研究事物的本質(zhì)特征,這種研究問(wèn)題的方法叫理想模型法.
在初中物理課本中,應(yīng)用這種方法的有
1．光線(光線是看不見(jiàn)的,我們使用一條看得見(jiàn)的實(shí)線來(lái)表示,就將問(wèn)題簡(jiǎn)化利用了理想化模型)
2．磁感線
3.電路圖是實(shí)物電路的模型
4.力的示意圖或力的圖示是實(shí)際物體和作用力的模型。
5.實(shí)驗(yàn)室常用手搖交流發(fā)電機(jī)及掛圖來(lái)研究交流發(fā)電機(jī)的原理和工作過(guò)程
6.研究連通器原理時(shí)用到液片模型。
7.研究肉眼觀察不到的原子結(jié)構(gòu)時(shí)建立原子核式結(jié)構(gòu)模研究肉眼觀察不到的原子結(jié)構(gòu)時(shí)建立原子核式結(jié)構(gòu)模型。
五、科學(xué)推理法
推理法是根據(jù)已知物理現(xiàn)象和規(guī)律，通過(guò)想象和推理對(duì)未知的現(xiàn)象做出科學(xué)的推理和預(yù)見(jiàn).推理法是在觀察實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，忽略次要因素初中物理論文初中物理論文，進(jìn)行合理的推理，得出結(jié)論，達(dá)到認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)的目的。理想實(shí)驗(yàn)是研究物理規(guī)律的一種重要的思想方法,它以大量的可靠的事實(shí)為基礎(chǔ),以真實(shí)的實(shí)驗(yàn)為原形,通過(guò)合理的推理得出物理規(guī)律.
在初中物理課本中,應(yīng)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)與力的關(guān)系時(shí)，推理得出慣性定律。
六.類比法
類比法是指將兩個(gè)相似的事物做對(duì)比，從已知對(duì)象具有的某種性質(zhì)推出未知對(duì)象具有相應(yīng)性質(zhì)的方法.類比法在物理中有廣泛的應(yīng)用。所謂類比，實(shí)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(jù)兩個(gè)（或兩類）對(duì)象之間在某些方面的相同或相似而推出它們?cè)谄渌矫嬉部赡芟嗤蛳嗨频囊环N邏輯思維。在物理教學(xué)中，類比方法可以幫助理解較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)和較難的物理知識(shí)。
在初中物理課本中,應(yīng)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(yáng)系的結(jié)構(gòu)類比原子的結(jié)構(gòu)。
總之，大家要養(yǎng)成良好思維習(xí)慣，在解決問(wèn)題時(shí)要嘗試運(yùn)用各種物理研究方法，不斷提高科學(xué)素質(zhì)，這既是中考熱點(diǎn)也是以實(shí)現(xiàn)課程改革的目標(biāo)。
觀察比較法：學(xué)習(xí)物理要重視觀察和實(shí)驗(yàn)。特別是初中物理，演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)是學(xué)生獲取物理知識(shí)的一個(gè)重要渠道。由最初老師引導(dǎo)學(xué)生觀察、比較、歸納，過(guò)渡到學(xué)生自己動(dòng)手準(zhǔn)備器材，對(duì)比實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，這是一個(gè)非常重要的技能訓(xùn)練。初中物理教學(xué)中：串并聯(lián)電路的特點(diǎn)，蒸發(fā)和沸騰，晶體和非晶體的熔化和凝固。運(yùn)用這種研究方法，能起到良好的教學(xué)效果，能很好的鍛煉學(xué)生的觀察能力和歸納能力。例如：研究晶體和非晶體的熔化時(shí)，采用相同的加熱條件同時(shí)對(duì)海波和蜂蠟進(jìn)行加熱。引導(dǎo)學(xué)生觀察兩者的狀態(tài)變化并記錄溫度隨時(shí)間的變化，最后讓學(xué)生由記錄數(shù)據(jù)和觀察現(xiàn)象的特點(diǎn)歸納出晶體和非晶體的區(qū)別。
控制變量法：某些物理量的變化是其他幾個(gè)因素共同作用的結(jié)果。在研究影響這些物理量變化的因素及與這些因素之間的內(nèi)在聯(lián)系時(shí)，我們采用控制變量法。這是一種非常重要的物理方法，這種方法將復(fù)雜的物理關(guān)系中的每個(gè)因素逐一研究，化難為易。初中物理教學(xué)中一些重要物理量：速度、密度、力的三要素對(duì)力的作用效果的影響、滑動(dòng)摩擦力、壓力的作用效果、浮力、電流定律、影響導(dǎo)體電阻大小的因素、歐姆定律、電功、電功率都采用這樣的研究方法。上海市中考試題：2002年密度、2003年電功率、2004年浮力都采用表格的形式對(duì)這一方法加以運(yùn)用，題目靈活，所占分值較大。
等效替代法：如果某個(gè)物理量的作用效果與其他幾個(gè)物理量共同作用的效果完全相同，那么可以用這一個(gè)物理量來(lái)等效替代其他幾個(gè)物理量，這種方法可以化繁為簡(jiǎn)。初中物理教學(xué)：合力、串并聯(lián)電路電阻在引入時(shí)采用了等效替代法。例如2001年情景題：兩個(gè)小孩能提起一桶水，一個(gè)大人同樣能提起這桶水，這一現(xiàn)象表明:兩個(gè)力對(duì)物體的作用效果可以有一個(gè)力來(lái)等效替代，這一答案在掌握了等效替代法后非常容易得出。
理想化模型方法：為了能夠清楚地反映某些客觀存在的物質(zhì)的物理性質(zhì)，我們利用一些理想的模型會(huì)使問(wèn)題簡(jiǎn)單明了。研究磁場(chǎng)的分布我們引入磁感應(yīng)線；光的傳播情況引入光線。例如：2002年考題：在物理學(xué)中，可以用一個(gè)帶箭頭的直線來(lái)表示光的傳播路徑和方法。這條理想的線叫光線。在下列幾個(gè)物理學(xué)研究的實(shí)例中，與引入“光線”這一物理概念的方法相類似的是答案應(yīng)該是：在研究磁體的磁場(chǎng)時(shí)引入“磁感應(yīng)線”的概念。
關(guān)鍵詞：高中；物理教學(xué)；替代法
教學(xué)改革的實(shí)施，要求給予學(xué)生活動(dòng)的空間、思維的空間。解決這一問(wèn)題，在很大程度上還是在課堂上進(jìn)行，怎樣在有限的課時(shí)中解決此種矛盾，其中一個(gè)途徑就是讓學(xué)生多體會(huì)物理思想和提高物理思維能力。
學(xué)生怎樣提高物理思維能力，從看似復(fù)雜的物理情景中提煉出一個(gè)個(gè)物理模型，從物理現(xiàn)象中洞察物理的本質(zhì)，從而跨越思維障礙，高效解決物理問(wèn)題，促進(jìn)其創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)由知識(shí)到能力的質(zhì)的飛躍，是非常重要的。本文著重介紹高中常用的一種科學(xué)思維方法——替代法。
一、什么是替代法
替代法指的是通過(guò)相應(yīng)的物理轉(zhuǎn)換，用熟知的、簡(jiǎn)單的物理量、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)、過(guò)程等去替代那些陌生繁雜且難于求解的物理量、狀態(tài)、結(jié)構(gòu)及過(guò)程，以間接獲取問(wèn)題的解決方法。它是將復(fù)雜的物理現(xiàn)象和過(guò)程轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)易的物理現(xiàn)象和過(guò)程來(lái)研究處理的科學(xué)思維方法。
二、替代法在高中物理教學(xué)中應(yīng)用的必要性
替代法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用不但可以使問(wèn)題化繁為簡(jiǎn)、化難為易，甚至變未知為已知，更重要的是通過(guò)應(yīng)用替代法可在一定程度上培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法。掌握替代法及應(yīng)用，體會(huì)物理等效思維的內(nèi)涵，有助于提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。初步形成科學(xué)的世界觀和方法論，為終身的學(xué)習(xí)、研究和發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。
三、替代法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用
在高中物理教學(xué)中，替代法是一種重要的科學(xué)思想方法。替代法在物理解題中起著重要作用，也有廣泛的實(shí)際應(yīng)用，將此法滲透到對(duì)教學(xué)過(guò)程分析中，可以使我們對(duì)物理問(wèn)題的分析和解答變得簡(jiǎn)捷。替代法可以分為等值替代和等效替代。
（一）等值替代
等值替代是根據(jù)相關(guān)物理量間具有數(shù)值上相等的關(guān)系，通過(guò)計(jì)算一些物理量的數(shù)值，從而間接求出另一些物理量數(shù)值的方法。具體常見(jiàn)的有：用理想模型替代真實(shí)體、用狀態(tài)替代過(guò)程、用過(guò)程替代過(guò)程等。
1.用理想模型替代真實(shí)體
用理想模型替代真實(shí)體，理想模型集中地突出了某一類實(shí)際對(duì)象的主要特征，忽略其次要特征，使得事物的主要特點(diǎn)變得簡(jiǎn)單、清晰，研究事物現(xiàn)象的方法更簡(jiǎn)捷，對(duì)客觀事物本質(zhì)的認(rèn)識(shí)更深刻、全面。
案例1：半徑為R的導(dǎo)體球殼不帶電，現(xiàn)將一帶電量為q的點(diǎn)電荷放在球殼內(nèi)距球心為■處，如右圖所示，求達(dá)到靜電平衡后，球殼上感應(yīng)電荷在球心處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)。
本題如果直接取感應(yīng)電荷為研究對(duì)象來(lái)求解它在O處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)，由于不知感應(yīng)電荷的分布規(guī)律而無(wú)法求解?？紤]到殼內(nèi)電場(chǎng)是點(diǎn)電荷與感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)疊加，且靜電平衡時(shí)殼內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)為0，因此感應(yīng)電荷在殼內(nèi)任意點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)均與點(diǎn)電荷在這一點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)等值反向。所以感應(yīng)電荷在球殼內(nèi)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小可以用點(diǎn)電荷——理想模型在這一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小來(lái)替代，即感應(yīng)電荷在球心處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小，E=■=■，方向水平向右。
在應(yīng)用等效思想方法的同時(shí)再引入物理模型，可在抓住主要的物理?xiàng)l件、過(guò)程和方法的基礎(chǔ)上，找出解決物理問(wèn)題的切入點(diǎn)，把實(shí)際問(wèn)題加以簡(jiǎn)化。又如有質(zhì)點(diǎn)概念、重心概念、求球體內(nèi)挖去部分形狀規(guī)則物體后受到的引力等均用到了理想模型替代真實(shí)體方法。
2.用狀態(tài)替代過(guò)程
在一些較為復(fù)雜物理現(xiàn)象、物理狀態(tài)中，利用物理量作用效果上的相似性進(jìn)行等效處理，可以將復(fù)雜多樣的物理現(xiàn)象、物理狀態(tài)得以簡(jiǎn)化，方便問(wèn)題的處理。
案例2：一個(gè)小球從距地面h=2 m高處由靜止開始下落（不計(jì)空氣阻力），假設(shè)每次與地面碰撞后都能彈起本次下落高度的3/4，問(wèn)小球靜止前通過(guò)的總路程是多少？
這道題有兩種常用思路，一是用演繹歸納的方法，即用數(shù)學(xué)等比數(shù)列求和方式，對(duì)小球往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程逐一求解，出總路程的變化規(guī)律，這種方法肯定很復(fù)雜；二是由于初態(tài)與末態(tài)清楚，因此外力做功（過(guò)程量）使物體動(dòng)能的變化（狀態(tài)量）很容易求出，根據(jù)動(dòng)能定理，外力做功在數(shù)值上等于物體動(dòng)能的變化量，用物體動(dòng)能的變化量來(lái)替代外力所做的功，繼而求出物體所通過(guò)的路程。
等效思維利用了物理現(xiàn)象、物理狀態(tài)的相似性，把一些復(fù)雜的相對(duì)較陌生的物理現(xiàn)象、物理狀態(tài)，回歸等效至學(xué)生感覺(jué)較為熟悉的物理狀態(tài)，很大層面上也降低了題目的難度，同時(shí)也使得學(xué)生的知識(shí)遷移能力和對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力得到有效提高。
3.物理過(guò)程等效思維
在建立模型、處理物理過(guò)程中，依據(jù)題目情景，轉(zhuǎn)換角度思考問(wèn)題，可降低思維梯度，易于解答一些難度較高的問(wèn)題。
案例3：如下圖所示，在水平地面上有一段光滑圓弧形槽，弧的半徑是R，所對(duì)圓心角小于10°，現(xiàn)在圓弧的右側(cè)邊緣M處放一個(gè)小球A，使其由靜止下滑，則球由M至O的過(guò)程中所需時(shí)間t為多少？
■
審題過(guò)程中要抓住圓弧光滑且圓心角小于10°這個(gè)條件，隱含條件是小球的運(yùn)動(dòng)可等效為單擺，即球在圓弧上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，從而利用簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期性和對(duì)稱性解決問(wèn)題。由單擺的周期公式T=2π■，可知球A的運(yùn)動(dòng)周期為T=2π■，所以tA0=■T=■■。
我們往往將不可直接測(cè)量的物理量用可直接測(cè)量的物理量來(lái)替代，從而使問(wèn)題迎刃而解。解題中利用等效物理模型不僅能起到事半功倍的效果，還能培養(yǎng)學(xué)生分析、概括問(wèn)題和推理的能力。
（二）等效替代
如果物理量（物體）經(jīng)替代后產(chǎn)生的效果相同，則稱這種替代為等效替代。等效替代思維是用較熟悉的思維形式來(lái)替代相對(duì)生疏、復(fù)雜的思維形式。運(yùn)用它不但可以使問(wèn)題化繁為簡(jiǎn)、化難為易，甚至變未知為已知，更重要的是通過(guò)等效思維應(yīng)用可在一定程度上培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方法。
1.力的等效替代
合力與分力的等效替代關(guān)系，由于在作用效果上是相同的，依題目條件可以合理選用替代途徑。如求力的合成與分解過(guò)程。
力的等效替代在效果相同、類似模型相互替代常用到，如用等效重力法求單擺在不同條件下作簡(jiǎn)諧振動(dòng)周期的程序。
2.分解與合成替代
用平均速度將變速直線運(yùn)動(dòng)等效變換為勻速直線運(yùn)動(dòng)；合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)；平拋、斜拋曲線運(yùn)動(dòng)等效為兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)等。這些都是根據(jù)等效概念引入的，利用等效替代的思維方法讓學(xué)生理解所學(xué)物理概念。
3.運(yùn)動(dòng)的等效替代
圓周運(yùn)動(dòng)的等效最高、低點(diǎn)，單擺的等效擺長(zhǎng)。從另一個(gè)角度去分析，案例2中小球的運(yùn)動(dòng)過(guò)程也可等效為與地面碰撞無(wú)能量損失而受恒定的空氣阻力作用的過(guò)程。這樣用另一過(guò)程替代復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)過(guò)程使解題難度也得以降低。雖然看問(wèn)題角度不同，但兩種較快解題的思維都是根據(jù)等效思想引入的。
四、替代法存在的不足之處
替代法的應(yīng)用使得學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象到本質(zhì)、物理規(guī)律理解更為透徹。用替代法簡(jiǎn)化了繁雜的計(jì)算過(guò)程，也會(huì)消除如伏安法測(cè)電阻的系統(tǒng)誤差等等，對(duì)學(xué)生提高自主學(xué)習(xí)能力和科學(xué)思維能力的培養(yǎng)大有好處。當(dāng)然在實(shí)際操作過(guò)程中也存在著一些不足之處，如由于對(duì)定義本身理解不透，學(xué)生易把一些不能等效的物理模型進(jìn)行等效替代處理；也有一些在審題時(shí)忽略了相應(yīng)條件，憑已有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程替代處理導(dǎo)致出錯(cuò)。針對(duì)諸多此類問(wèn)題，也同時(shí)對(duì)教師提出了更高要求，要正確辨析替代內(nèi)在關(guān)聯(lián)和可替代條件，以防弄巧成拙。
總之，替代法在高中物理教學(xué)中的普遍應(yīng)用有助于學(xué)生跨越思維障礙，提高物理思維能力、綜合分析推理能力，高效解決物理問(wèn)題，促進(jìn)其創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)由知識(shí)到能力的質(zhì)的飛躍?？茖W(xué)方法的教育更需要長(zhǎng)期的熏陶，在學(xué)習(xí)中有意識(shí)地訓(xùn)練，并要持之以恒，對(duì)促進(jìn)素質(zhì)教育，貫策新課程理念，提高教育教學(xué)質(zhì)量都是大有裨益的。
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科學(xué)方法反映了科學(xué)知識(shí)的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程，是理解和應(yīng)用科學(xué)知識(shí)的橋梁，是引導(dǎo)學(xué)生樹立科學(xué)觀的有效途徑。所以在初中物理教學(xué)中除了認(rèn)真做好物理知識(shí)的探究外還應(yīng)利用物理實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生做好方法性的探究。
一、控制變量法
控制變量法在初中物理實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中最常用的方法?？刂谱兞糠ㄊ墙鉀Q復(fù)雜問(wèn)題的一種有效方法。當(dāng)一個(gè)物理量與多個(gè)因素有關(guān)時(shí)，為了確定這個(gè)物理量與某個(gè)因素的關(guān)系，就要控制其他因素不變，只改變這個(gè)因素，看所研究的物理量與這個(gè)因素的變化關(guān)系，這種研究方法就是控制變量法。
例如在探究影響導(dǎo)體電阻的大小的因素的實(shí)驗(yàn)中，影響導(dǎo)體電阻大小的因素有導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積、材料這三個(gè)變量，怎樣才能確定其中一個(gè)因素對(duì)導(dǎo)體電阻的影響及影響程度呢？這就需要用控制變量法。如下一練習(xí)題：兩個(gè)同學(xué)在做探究影響導(dǎo)體的電阻的大小實(shí)驗(yàn)時(shí)他準(zhǔn)備在電路中接入待研究的電阻絲，電源電壓恒定，待用電阻絲規(guī)格如下表：
1、要研究電阻與材料的關(guān)系應(yīng)選擇序號(hào)＿＿＿和＿＿＿的兩組電阻絲
2、選擇2和3兩組電阻絲能研究電阻和＿＿＿的關(guān)系
3、將2和4號(hào)電阻絲接入兩個(gè)完全相同的電路發(fā)現(xiàn)接有4號(hào)電阻絲的電路中的電流表示數(shù)大于接有2號(hào)的電路中電流表的示數(shù)，可得出的結(jié)論是：＿＿＿＿＿＿＿
4、這種方法在初中物理中經(jīng)常用到，以下實(shí)驗(yàn)中與此方法不同的是（）
A液體蒸發(fā)的快慢與哪些因素有關(guān)
B動(dòng)能與質(zhì)量和速度的關(guān)系
C電流與電壓和電阻的關(guān)系
D電流時(shí)用水流類比
在初中物理中用到控制變量法的實(shí)驗(yàn)除了上題中提到的A、B、C三個(gè)選項(xiàng)的實(shí)驗(yàn)外，還有如下實(shí)驗(yàn)：研究不同物質(zhì)的吸熱能力、研究電磁鐵的磁性與線圈匝數(shù)和電流大小的關(guān)系、研究物體運(yùn)動(dòng)的快曼、研究滑動(dòng)摩擦力與壓力的大小和接觸面的粗糙程度的關(guān)系、研究壓力的作用效果與壓力大小和受力面積大小的關(guān)系、研究液體壓強(qiáng)的大小與液體的密度和深度的關(guān)系等等。
二、轉(zhuǎn)換法
有某些物質(zhì)或現(xiàn)象我們看不見(jiàn)摸不著，但是可以通過(guò)研究該物質(zhì)或現(xiàn)象所產(chǎn)生的可見(jiàn)效果，對(duì)物質(zhì)和現(xiàn)象進(jìn)行進(jìn)一步的分析的方法叫做轉(zhuǎn)換法。
在聲音的產(chǎn)生和傳播這一節(jié)課中，音叉的振動(dòng)我們看不清楚，把正在振動(dòng)的音叉放入水中濺起水花可來(lái)認(rèn)識(shí)它。電流看不見(jiàn)但我們可以通過(guò)它表現(xiàn)出來(lái)年的熱效應(yīng)和磁效應(yīng)來(lái)認(rèn)識(shí)它；磁場(chǎng)看不到可以通過(guò)放入其中的小磁針轉(zhuǎn)動(dòng)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)來(lái)認(rèn)識(shí)。
例如下面的一個(gè)習(xí)題：磁場(chǎng)是一種看不見(jiàn)的特殊物質(zhì)，我們可以通過(guò)磁場(chǎng)對(duì)小磁針的作用效果來(lái)認(rèn)識(shí)他。這是科學(xué)研究的一種常用方法。下列選項(xiàng)中不是采用這種研究方法的是（）
A比較溫度高低，通過(guò)液體受熱后的體積變化
B學(xué)習(xí)了電壓，通過(guò)水壓來(lái)認(rèn)識(shí)它
C電磁鐵磁性的強(qiáng)弱可以觀察吸引的大頭針的數(shù)目
D電路是否有電流可以觀察電流表指針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)
在下列問(wèn)題的研究中還可以用到轉(zhuǎn)化法:通過(guò)擴(kuò)散現(xiàn)象來(lái)研究分子的運(yùn)動(dòng)；研究物理的動(dòng)能與質(zhì)量和速度的關(guān)系時(shí)通過(guò)木塊被撞擊后移動(dòng)的距離來(lái)判斷動(dòng)能的大小等等。
三、等效替代法
當(dāng)兩個(gè)物理量或兩個(gè)物理過(guò)程產(chǎn)生的效果相同時(shí)就可以利用其中的一個(gè)物理量來(lái)代替另一個(gè)物理量，或利用一個(gè)物理過(guò)程來(lái)代替另一個(gè)物理過(guò)程的方法叫等效替代法。等效法是物理方法中應(yīng)用廣泛的重要方法，是科學(xué)研究中常用的一種思維方法。在效果等同的前提下，把實(shí)際的、復(fù)雜的物理過(guò)程變成理想的簡(jiǎn)單的等效過(guò)程來(lái)處理，可加深對(duì)物理概念、規(guī)律的理解。
例如用等效替代法測(cè)電阻：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案如圖1所示：電源電壓保持不變，S是單刀雙擲開關(guān)、R＇是電阻箱、R0是已知阻值的電阻、Rx是待測(cè)電阻。
實(shí)驗(yàn)步驟：
①將開關(guān)S撥到a，讀出電流表的示數(shù)為I；
②再將開關(guān)S撥到b，調(diào)節(jié)電阻箱R＇的阻值，使電流表的示數(shù)為I，讀出電阻箱的阻值為R，則被測(cè)電阻Rx的阻值為R。另外，在研究平面鏡成像的實(shí)驗(yàn)中也用到等效替代法。
等效替代法還可以在如下實(shí)驗(yàn)探究中：排水法測(cè)小塊固體的體積；求多個(gè)電阻組成的串聯(lián)、并聯(lián)電路的總電阻等等。
四、理想化法
理想化法制根據(jù)所研究的問(wèn)題的需要和具體情況，確定主要因素和次要因素，保留主要因素忽略次要因素，排除干擾，從而簡(jiǎn)明的揭示事物的本質(zhì)理想化法是一種科學(xué)抽象，是研究物理的重要方法。包括理想化實(shí)驗(yàn)法和理想模型法。
[關(guān)鍵詞] 物理學(xué) 研究方法 科學(xué)
現(xiàn)在大力提倡素質(zhì)教育,掌握科學(xué)的研究方法是中學(xué)生必備的素質(zhì)。我認(rèn)為,掌握科學(xué)的研究方法比單純的記住一個(gè)現(xiàn)象、一種結(jié)果、一項(xiàng)規(guī)律更重要,對(duì)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展尤為重要。這就要求教師在教學(xué)過(guò)程中注重對(duì)學(xué)生科學(xué)研究方法的指導(dǎo),現(xiàn)就初中物理教學(xué)中常用的科學(xué)研究方法及實(shí)例歸類總結(jié)。物理學(xué)的研究方法有許多種,如控制變量法、轉(zhuǎn)化法、實(shí)驗(yàn)推理法、等效替代法、理想模型法、歸納法、類比法、比較法、圖像法等。
一、控制變量法
在研究物理問(wèn)題時(shí),某一物理量往往受到多種因素的影響,為了確定其中一個(gè)因素對(duì)被研究對(duì)象的影響情況,首先,要控制其它因素不變,也就是排除其它干擾因素,只改變這一因素,觀察該因素的變化對(duì)被研究對(duì)象的影響情況,找出內(nèi)在的規(guī)律,這就是控制變量法?？刂谱兞糠ㄊ翘骄啃詫?shí)驗(yàn)中最常用的方法。初中物理應(yīng)用實(shí)例:
研究壓力的作用效果(壓強(qiáng))與壓力和受力面積的關(guān)系;
研究物體的動(dòng)能與質(zhì)量和速度的關(guān)系;
研究電流與電阻和電壓之間的關(guān)系即歐姆定律;
研究電磁鐵磁性的強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)和電流大小的關(guān)系。
二、轉(zhuǎn)化法
有些物質(zhì)的形態(tài)通常是看不見(jiàn)的,可以通過(guò)該物質(zhì)產(chǎn)生的各種效應(yīng)來(lái)研究,也就是通過(guò)間接的方法來(lái)研究該物質(zhì)。例如,風(fēng)是看不見(jiàn)的,我們可以通過(guò)觀察風(fēng)產(chǎn)生的效應(yīng)如被風(fēng)刮起的塵土、樹葉、煙、旗面、水波來(lái)判斷風(fēng)向、風(fēng)速。這種研究問(wèn)題方法就是轉(zhuǎn)化法。初中物理應(yīng)用實(shí)例:大氣壓是看不見(jiàn)、摸不著的,我們可以通過(guò)研究大氣壓產(chǎn)生的現(xiàn)象來(lái)認(rèn)識(shí)它;電流是看不見(jiàn)、摸不著的,我們可以通過(guò)觀察電路中的燈泡是否發(fā)光、發(fā)光亮度來(lái)判斷電路中是否有電流以及電流的大小;磁場(chǎng)是看不見(jiàn)、摸不著的,我們可以通過(guò)觀察其中的小磁針的北極所指的方向來(lái)判斷磁場(chǎng)方向;在磁體周圍撒一些鐵屑來(lái)判斷磁體周圍的磁場(chǎng)分布情況;判斷電磁鐵的磁性強(qiáng)弱時(shí),我們可以通過(guò)觀察電磁鐵能夠吸引大頭針的多少來(lái)確定;音叉發(fā)聲時(shí)的振動(dòng)不易觀察,我們可以把正在發(fā)聲的音叉接觸水面,通過(guò)觀察水面的振動(dòng)來(lái)判斷,也可以把正在發(fā)聲的音叉靠近并接觸用細(xì)線吊起的乒乓球,通過(guò)乒乓球的振動(dòng)來(lái)判斷。在研究響度與振幅的關(guān)系時(shí),可以在鼓面上放一些塑料泡沫顆粒,用大小不同的力敲擊鼓面時(shí)通過(guò)觀察塑料泡沫顆粒的振動(dòng)的高度來(lái)判斷鼓面的振幅。
三、實(shí)驗(yàn)推理法
有些特定實(shí)驗(yàn)條件不易達(dá)到或不能達(dá)到,我們可以通過(guò)使現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件逐漸接近要達(dá)到的特定實(shí)驗(yàn)條件,通過(guò)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)規(guī)律進(jìn)行科學(xué)推理,得出特定條件下的結(jié)論。這種研究問(wèn)題的方法就是實(shí)驗(yàn)推理法。初中物理應(yīng)用實(shí)例:在研究牛頓第一定律時(shí),通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)得出,在水平面上運(yùn)動(dòng)的小車,如果受到的摩擦阻力逐漸減小,小車的運(yùn)動(dòng)速度變化會(huì)逐漸減少,據(jù)此可以推理得出:假如在水平面上運(yùn)動(dòng)的小車不受摩擦阻力,小車的運(yùn)動(dòng)速度將保持不變,小車將做勻速直線運(yùn)動(dòng);在研究真空能否傳聲時(shí),把正在發(fā)聲的電鈴放入玻璃罩內(nèi),用抽氣機(jī)把玻璃罩內(nèi)的空氣逐漸抽出,聽(tīng)到的鈴聲逐漸減小,根據(jù)這一規(guī)律可以推理得出:假如玻璃罩內(nèi)被抽成真空,在周圍的人將聽(tīng)不到鈴聲,據(jù)此得出“真空不能傳聲”的結(jié)論。
四、等效替代法
某些物體的物理量由于受到實(shí)驗(yàn)本身的特殊限制或因?qū)嶒?yàn)器材的條件限制,不可以或很難直接進(jìn)行測(cè)量,可以通過(guò)測(cè)量與之有相同效果的物體的物理量來(lái)進(jìn)行研究,從而得出相同的結(jié)論,這種研究問(wèn)題的方法就是等效替代法,這種方法可以使要研究的問(wèn)題簡(jiǎn)單化、直觀化,易于理解,便于操作。初中物理應(yīng)用實(shí)例:在著名的“曹沖稱象”故事中,大象的質(zhì)量太大,在當(dāng)時(shí)的條件下不便于直接測(cè)量,可以測(cè)量與之效果相同的石塊的總質(zhì)量,從而得出大象的質(zhì)量;在電路中,一個(gè)電阻可以等效于幾個(gè)電阻,幾個(gè)電阻也可以等效于一個(gè)電阻,如串聯(lián)電路的總電阻、并聯(lián)電路的總電阻都是利用了等效的思想;在力的合成與分解中,若干個(gè)分力可以等效于一個(gè)合力,一個(gè)力也可以分解為作用效果相同的若干個(gè)分力。
五、理想模型法
理想模型法就是指把復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化,摒棄次要因素,抓住主要因素,對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行理想化處理,構(gòu)成理想化的物理模型。這是一種重要的物理研究方法,有時(shí)為了更加形象的描述所要研究的物理現(xiàn)象、物理問(wèn)題,還需要引入一些虛擬的內(nèi)容,借此來(lái)形象、直觀地表述物理情景。初中物理應(yīng)用實(shí)例:光線、磁感線都是虛擬假定出來(lái)的,但卻能形象、直觀地表述物理情景與事實(shí),方便地解決問(wèn)題,通過(guò)磁感線研究磁場(chǎng)的分布,通過(guò)光線研究光傳播的路徑和方向;洪水季節(jié),江河中的水有時(shí)會(huì)透過(guò)大壩的底層從大壩外的地面冒出來(lái),形成“管涌”,“管涌”的物理模型就是連通器;杠桿是一種理想模型,杠桿在實(shí)際使用時(shí),都會(huì)發(fā)生形變,這個(gè)形變可以忽略不計(jì)。因此,我們就把杠桿理想化,認(rèn)為它無(wú)形變視為一個(gè)硬棒,從而使學(xué)生在研究時(shí)不被細(xì)枝末節(jié)的因素影響,順利地得出杠桿平衡原理。
六、歸納法
在研究某一現(xiàn)象的規(guī)律時(shí),不可能也沒(méi)有必要把與之有關(guān)的所有現(xiàn)象都列舉出來(lái),而是通過(guò)大量與某一現(xiàn)象有關(guān)的事實(shí),從中找出共同的規(guī)律,這種研究問(wèn)題的方法就是歸納法。初中物理應(yīng)用實(shí)例:聲音是由物體振動(dòng)產(chǎn)生的;光在同一中均勻介質(zhì)中沿直線傳播;光的反射規(guī)律;光的折射規(guī)律;平面鏡成像特點(diǎn);凸透鏡成像規(guī)律;分子運(yùn)動(dòng)論;晶體的熔化特點(diǎn);液體的沸騰特點(diǎn);牛頓第一定律,阿基米德原理;液體壓強(qiáng)規(guī)律;杠桿的平衡條件;功的原理;歐姆定律;焦耳定律,磁極間的相互作用規(guī)律;電磁感應(yīng);能量守恒定律。
七、類比法
有些物理現(xiàn)象、概念比較抽象,對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)比較陌生、難于理解和記憶,我們可以通過(guò)學(xué)生熟知的事物來(lái)類比,找出類似的規(guī)律,類比的對(duì)象要有相同或相似之處,這種研究問(wèn)題的方法就是類比法。初中物理應(yīng)用實(shí)例:用水流類比電流;用水壓類比電壓;用抽水機(jī)類比電源;用速度類比功率。
八、比較法
比較法就是找出事物之間的相同點(diǎn)和不同點(diǎn),便于理解、記憶和區(qū)別。初中物理應(yīng)用實(shí)例:比較汽油機(jī)和柴油機(jī)的構(gòu)造和工作原理;比較晶體和非晶體的熔化和凝固特點(diǎn);比較蒸發(fā)和沸騰的條件、劇烈程度、特點(diǎn)、吸熱;比較樂(lè)音和噪聲;比較電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造、工作原理、工作過(guò)程、能量轉(zhuǎn)化;比較火電站、水電站、風(fēng)電站、核電站,太陽(yáng)能電站的工作原理、工作過(guò)程、能量轉(zhuǎn)化、以及對(duì)環(huán)境的污染和可持續(xù)發(fā)展情況。
