『壹』 初中物理探究實驗中哪些運用了把微小變化放大的實驗方法
1、研究聲音的產生
把小球放在正在發聲的的音叉旁邊,會看到小球被振動的音叉彈起來。
小球的作用是:把微小的振動放大。
2、研究力的作用使物體發生形變
將細玻璃管通過塞子插入玻璃瓶的水中,
手用力壓玻璃瓶,細玻璃管內的水面升高。把玻璃瓶受到壓力時產生的微小形變放大。
『貳』 研究物理現象一般有哪些方法
研究物理的科學方法有許多,經常用到的有觀察法、實驗法、比較法、類比法、等效法、轉換法、控制變數法、模型法、科學推理法等。
研究某些物理知識或物理規律,往往要同時用到幾種研究方法。如在研究電阻的大小與哪些因素有關時,我們同時用到了觀察法(觀察電流表的示數)、轉換法(把電阻的大小轉換成電流的大小、通過研究電流的大小來得到電阻的大小)、歸納法(將分別得出的電阻與材料、長度、橫截面積、溫度有關的信息歸納在一起)、和控制變數法(在研究電阻與長度有關時控制了材料、橫截面積)等方法。可見,物理的科學方法題無法細致的分類。只能根據題意看題中強調的是哪一過程,來分析解答。下面我們將一些重要的實驗方法進行一下分析。
一、控制變數法
物理學研究中常用的一種研究方法——控制變數法。所謂控制變數法,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生變化或不發生變化,最終解決所研究的問題。
可以說任何物理實驗,都要按照實驗目的、原理和方法控制某些條件來研究。
如:導體中的電流與導體兩端的電壓以及導體的電阻都有關系,中學物理實驗難以同時研究電流與導體兩端的電壓和導體的電阻的關系,而是在分別控制導體的電阻與導體兩端的電壓不變的情況下,研究導體中的電流跟這段導體兩端的電壓和導體的電阻的關系,分別得出實驗結論。通過學生實驗,讓學生在動腦與動手,理論與實踐的結合上找到這「兩個關系」,最終得出歐姆定律I=U/R。
為了研究導體的電阻大小與哪些因素有關, 控制導體的長度和材料不變,研究導體電阻與橫截面積的關系。
為了研究滑動摩擦力的大小跟哪些因素有關,保證壓力相同時,研究滑動摩擦力與接觸面粗糙程度的關系。
利用控制變數法研究物理問題,注重了知識的形成過程,有利於扭轉重結論、輕過程的傾向,有助於培養學生的科學素養,使學生學會學習。
中學物理課本中,蒸發的快慢與哪些因素的有關;滑動摩擦力的大小與哪些因素有關;液體壓強與哪些因素有關;研究浮力大小與哪些因素有關;壓力的作用效果與哪些因素有關;滑輪組的機械效率與哪些因素有關;動能、重力勢能大小與哪些因素有關;導體的電阻與哪些因素有關;研究電阻一定、電流與電壓的關系;研究電壓一定、電流和電阻的關系;研究電流做功的多少跟哪些因素有關系;電流的熱效應與哪些因素有關;研究電磁鐵的磁性強弱跟哪些因素有關系等均應用了這種科學方法。
二、轉換法
一些比較抽象的看不見、摸不著的物質的微觀現象,要研究它們的運動等規律,使之轉化為學生熟知的看得見、摸得著的宏觀現象來認識它們。這種方法在科學上叫做「轉換法」。如:分子的運動,電流的存在等,
如:空氣看不見、摸不到,我們可以根據空氣流動(風)所產生的作用來認識它;分子看不見、摸不到,不好研究,可以通過研究墨水的擴散現象去認識它;電流看不見、摸不到,判斷電路中是否有電流時,我們可以根據電流產生的效應來認識它;磁場看不見、摸不到,我們可以根據它產生的作用來認識它。
再如,有一些物理量不容易測得,我們可以根據定義式轉換成直接測得的物理量。在由其定義式計算出其值,如電功率(我們無法直接測出電功率只能通過P=UI利用電流表、電壓表測出U、I計算得出P)、電阻、密度等。
中學物理課本中,測不規則小石塊的體積我們轉換成測排開水的體積;我們測曲線的長短時轉換成細棉線的長度;在測量滑動摩擦力時轉換成測拉力的大小;大氣壓強的測量(無法直接測出大氣壓的值,轉換成求被大氣壓壓起的水銀柱的壓強)測硬幣的直徑時轉換成測刻度尺的長度;測液體壓強(我們將液體的壓強轉換成我們能看到的液柱高度差的變化);通過電流的效應來判斷電流的存在(我們無法直接看到電流);通過磁場的效應來證明磁場的存在(我們無法直接看到磁場);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);在研究電熱與電流、電阻的因素時,我們將電熱的多少轉換成液柱上升的高度;在我們研究電功與什麼因素有關的時候,我們將電功的多少轉換成砝碼上升的高度;密度、功率、電功率、電阻、壓強(大氣壓強)等物理量都是利用轉換法測得的;在我們回答動能與什麼因素有關時,我們回答說小球在平面上滑動的越遠則動能越大,就是將動能的大小轉換成了小球運動的遠近。以上列舉的這些問題均應用了這種科學方法。
例題分子運動看不見、摸不著,不好研究,但科學家可以通過研究墨水的擴散現象去認識它,這種方法在科學上叫做「轉換法」。下面是小明同學在學習中遇到的四個研究實例,其中採取的方法與剛才研究分子運動的方法相同的是()
A.利用磁感應線去研究磁場問題
B.電流看不見、摸不著,判斷電路中是否有電流時,我們可通過電路中的燈泡是否發光去確定
C.研究電流與電壓、電阻關系時,先使電阻不變去研究電流與電壓的關系:然後再讓電壓不變去研究電流與電阻的關系
D.研究電流時,將它比做水流
解析:選B.
三、放大法
在有些實驗中,實驗的現象我們是能看到的,但是不容易觀察。我們就將產生的效果進行放大再進行研究。 比如音叉的振動很不容易觀察,所以我們利用小泡沫球將其現象放大。觀察壓力對玻璃瓶的作用效果時我們將玻璃瓶密閉,裝水,插上一個小玻璃管,將玻璃瓶的形變引起的液面變化放大成小玻璃管液面的變化。
四、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、比如在測量一張紙的厚度的時候,我們先測量100張紙的厚度在將結果除以100,這樣使測量的結果更接近真實的值就是採取的積累法。
要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,均可用積累法來完成。
五、類比法
在我們學習一些十分抽象的,看不見、摸不著的物理量時,由於不易理解我們就拿出一個大家能看見的與之很相似的量來進行對照學習。如電流的形成、電壓的作用通過以熟悉的水流的形成,水壓使水管中形成了水流進行類比,從而得出電壓是形成電流的原因的結論。學生在學習電學知識時,在老師的引導下,聯想到:水壓迫使水沿著一定的方向流動,使水管中形成了水流;類似的,電壓迫使自由電荷做定向移動使電路中形成了電流。抽水機是提供水壓的裝置;類似的,電源是提供電壓的裝置。水流通過渦輪時,消耗水能轉化為渦輪的動能;類似的,電流通過電燈時,消耗的電能轉化為內能。
我們學習分子動能的時候與物體的動能進行類比;學習功率時,將功率和速度進行類比。
例題某同學在學習電學知識時,在老師的引導下,聯想力學實驗現象,進行比較並找出了一些相類似的規律,其中不準確的是( )
A.水壓使水管中形成水流;類似地,電壓使電路中形成電流
B.抽水機是提供水壓的裝置;類似地,電源是提供電壓的裝置
C.抽水機工作時消耗水能;類似地,電燈發光時消耗電能
D.水流通過渦輪時消耗水能轉化為渦輪的動能。類似地,電流通過電燈時,消耗電能轉化為內能和光能
解析:選C。通過類比,用大家熟悉的水流、水壓的直觀認識,使得看不見、摸不著的抽象的電流、電壓等知識躍然紙面,栩栩如生。
六、理想化物理模型
實際現象和過程一般都十分復雜的,涉及到眾多的因素,採用模型方法對學習和研究起到了簡化和純化的作用。但簡化後的模型一定要表現出原型所反映出的特點、知識。模型法有較大的靈活性。每種模型有限定的運用條件和運用的范圍。
中學課本中很多知識都應用了這個方法,比如有:
液柱、(比如在求液體對豎直的容器底的壓強的時候,我們就選了一個液柱作為研究的對象簡化,簡化後的模型依然保留原來的特點和知識);光線、(在我們學習光線的時候光線是一束的,而且是看不見的,我們使用一條看的見的實線來表示就是將問題簡化,利用了理想化模型);液片、(在我們研究連通器的特點,求大氣壓時我們都在某一位置取了一個液面,研究該液面所受到的壓強和壓力,也是將問題簡化,利用理想化模型法);光沿直線傳播(在我們學習中我們知道真正的空氣是各處都不均勻的,比如越往上空氣越稀薄,在比如因為空氣各處不均勻形成了風,而在光是沿直線傳播一節中我們將問題簡化,只取一個簡單的模型,一條光線在均勻的介質中傳播)。
勻速直線運動;(生活中很少有一個物體真正的做勻速直線運動,在我們研究問題的時候勻速直線運動只是一個模型)
磁感線(磁感線是不存在的一條線,但是我們為了便於研究磁場我們人為的引入了一條線,將我們研究的問題簡化。)
例題在我們學習物理知識的過程中,運用物理模型進行研究的是()
A.建立速度概念B.研究光的直線傳播C.用磁感應線描述磁場D.分析物體的質量
解析:B、C.
七、科學推理法
當你在對觀察到的現象進行解釋的時候就是在進行推理,或說是在做出推論,例如當你家的狗在叫的時,你可能會推想有人在你家的門外,要做出這一推論,你就需要把現象(狗的叫聲)與以往的知識經驗,即有陌生人來時狗會叫結合起來。這樣才能得出符合邏輯的答案
如:在進行牛頓第一定律的實驗時,當我們把物體在越光滑的平面運動的就越遠的知識結合起來我們就推理出,如果平面絕對光滑物體將永遠做勻速直線運動。
如:在做真空不能傳聲的實驗時,當我們發現空氣越少,傳出的聲音就越小時,我們就推理出,真空是不能傳聲的。
八、等效替代法
比如在研究合力時,一個力與兩個力使彈簧發生的形變是等效的,那麼這一個力就替代了兩個力所以叫等效替代法,在研究串、並聯電路的總電阻時,也用到了這樣的方法。在平面鏡成像的實驗中我們利用兩個完全相同的蠟燭,驗證物與像的大小相同,因為我們無法真正的測出物與像的大小關系,所以我們利用了一個完全相同的另一根蠟燭來等效替代物體的大小。
九、歸納法
是通過樣本信息來推斷總體信息的技術。要做出正確的歸納,就要從總體中選出的樣本,這個樣本必須足夠大而且具有代表性。在我們買葡萄的時候就用了歸納法,我們往往先嘗一嘗,如果都很甜,就歸納出所有的葡萄都很甜的,就放心的買上一大串。
比如銅能導電,銀能導電,鋅能導電則歸納出金屬能導電。在實驗中為了驗證一個物理規律或定理,反復的通過實驗來驗證他的正確性然後歸納、分析整理得出正確的結論。
在阿基米德原理中,為了驗證F浮=G排,我們分別利用石塊和木塊做了兩次實驗,歸納、整理均得出F浮=G排,於是我們驗證了阿基米德原理的正確性,使用的正是這種方法。
在驗證杠桿的平衡條件中,我們反復做了三次實驗來驗證F1×L1=F2×L2也是利用這種方法。
一切發聲體都在振動結論的得出(在實驗中對多種結論進行分析整理並得出最後結論時),都要用到這一方法。
在驗證導體的電阻與什麼因素有關的時候,經過多次的實驗我們得出了導體的電阻與長度,材料,橫截面積,溫度有關,也是將實驗的結論整理到一起後歸納總結得出的。
在所有的科學實驗和原理的得出中,我們幾乎都用到了這種方法。
十、比較法(對比法)
當你想尋找兩件事物的相同和不同之處,就需要用到比較法,可以進行比較的事物和物理量很多,對不同或有聯系的兩個對象進行比較,我們主要從中尋找它們的不同點和相同點,從而進一步揭示事物的本質屬性。
如,比較蒸發和沸騰的異同點;如,比較汽油機和柴油機的異同點 ;如,電動機和熱機;如,電壓表和電流表的使用。
利用比較法不僅加深了對它們的理解和區別,使同學們很快地記住它們,還能發現一些有趣的東西。
十一、分類法
把固體分為晶體和非晶體兩類、導體和絕緣體。
十二、觀察法
物理是一門以觀察、實驗為基礎的學科。人們的許多物理知識是通過觀察和實驗認真地總結和思索得來的。著名的馬德堡半球實驗,證明了大氣壓強的存在。在教學中,可以根據教材中的實驗,如長度、時間、溫度、質量、密度、力、電流、電壓等物理量的測量實驗中,要求學生認真細致的觀察,進行規范的實驗操作,得到准確的實驗結果,養成良好的實驗習慣,培養實驗技能。大部分均利用的是觀察法。
十三、比值定義法
例:密度、壓強、功率、電流等概念公式採取的都是這樣的方法。
十四、多因式乘積法
例:電功、電熱、熱量等概念公式採取的都是這樣的方法。
十五、逆向思維法
例:由電生磁想到磁生電
『叄』 物理中一個顯示微小形變的裝置的原理
中間加壓後,桌面可看做是兩個斜面,設與水平面夾角為a 。由於鏡子始終與桌面垂直,鏡子M偏轉a,於是入射角與反射角都變化了a。到第二面鏡子,光線已比原來向下了2a。同理光線從第二面鏡子出來,已偏差了4a,放大了4倍。
『肆』 物理的學習方法
如何學好物理
1 觀察 觀察就是充分利用人的各種感覺器官,對自然界的物理現象(包括實驗現象)的知覺過程。伽利略通過觀察吊燈的擺動,認識了擺的等時性。倫福德在從事槍炮製造時,觀察到鑽孔地下的金屬碎屑具有極高的溫度,他認為這么多的熱並不是金屬提供的,並做了一系列金屬鑽孔的實驗,根據實驗結果,倫福德斷言熱質說不足為信,應當把熱看成是一種運動形式。後來,英國的戴維做了更加嚴格的實驗,為熱是物質微粒的一種運動形式奠定了實驗基礎。人們對客觀世界的正確認識,是在反復觀察,實驗的基礎上形成的。觀察既然如此重要,在學習物理知識時,應掌握哪些具體的觀察方法和要求呢? 1.1 觀察的方法和步驟 ①充分做好觀察前的准備工作。即准備好觀察工具和記錄的必備之物。 ②要集中注意力,不放棄偶然目標,不輕易放過那些你甚至覺得毫無關系的現象。長期訓練,使之形成一種一絲不苟的科學習慣。 ③反復觀察,找出實驗中產生某種現象的原因,透過現象看本質。 ④作好觀察後的總結,對觀察到的現象和記錄的數據進行認真分析,以便形成物理概念,建立物理規律。例如,觀察凸透鏡成像實驗,首先要明確在實驗主要觀察蠟燭和屏的位置變化以及屏上像的變化。本實驗過程中,注意力應集中在蠟燭的位置、屏的位置和像的情況上。為了更准確地觀察這些現象,可進行多次實驗,最後總結出物距、像距、焦距以及像的虛實、放大、縮小等現象之間的關系。 1.2 觀察的要求 ①迅速。物理實驗中,有很多實驗要求在很短的時間內准確讀出兩個或兩個以上的數據,這就要求有很快的觀察速度。 ②准確。就是要縮小由於觀察帶來的誤差。 ③深刻。就是要抓住那些往往是比較隱蔽的現象,而往往又是本質的物理過程。例如,浮沉子實驗中,當用手壓下瓶口的橡皮膜時,浮沉子會下沉。而下壓引起下沉的本質是下壓使浮沉子上部的空氣柱的體積減小,所受浮力減小所至。 ④仔細。有些物理現象的變化不明顯,要求仔細觀察,並能分辨出細微差別。 2 思維 思維,是人腦對客觀世界的一種間接的、概括的反映,是將觀察、實驗所取得的感性材料進行思維加工,上升為理性認識的過程。學習過程就是一種思維活動,而思維活動也有一定的程序和方法。 2.1 物理思維的程序 物理思維是將物理現象與物理實驗所得到的感性認識,上升為理性認識,並從已有的理性認識上獲得新的理性認識。物理思維的主要程序是質疑與釋疑。 ①質疑:質疑不是一般地提出不懂的問題,而主要指觀察者在充分運用了自己的知識卻仍不能解釋的,帶有一定難度的問題。因此,正確的質疑,對進一步學習和研究帶有方向性和啟發性。質疑的途徑很多,但質疑的深度卻與觀察者的觀察能力密切相關。例如,觀察沉浮子實驗,有的人只發現下壓與下沉的簡單關系。有的人則能發現下壓造成下沉的本質原因。 ②釋疑。釋疑的前題是質疑,已有的知識是釋疑優先考慮使用的內容,當已有的知識對質疑的解釋明顯有困難時,對困難的那一部分就要進行創造性活動。釋疑應從物理學的基本概念,基本規律出發,先分析物理現象,找出產生這些現象的本質因素,再選擇適當的物理知識來解答物理問題。 質疑:三個溫度計都指示在20℃的位置,但有一個溫度計的刻度不準確,因此肯定有一個溫度計測量到的溫度與實際溫度不符,是什麼原因導致(a)(b)(c)三個圖中的實際溫度出現偏差呢? 釋疑:在實驗室中,圖二(c)杯中的酒精與空氣相通,由於蒸發吸熱,使得它的溫度低於室溫,而圖二(b)瓶中雖然也裝滿了酒精,但不會蒸發,因此它的溫度應和室溫相同,於是可以判斷圖二(c)的溫度計刻度不準確。 2.2 物理思維的基本方法 物理思維的方法包括分析、綜合、比較、抽象、概括、歸納、演繹等,在物理學習過程中,形成物理概念以抽象、概括為主,建立物理規律以演繹、歸納、概括為主,而分析、綜合與比較的方法滲透到整個物理思維之中。特別是解決物理問題時,分析、綜合方法應用更為普遍,如下面介紹的順藤摸瓜法和發散思維法就是這些方法的具體體現。 ①順藤摸瓜法,即正向推理法,它是從已知條件推論其結果的方法。 ②發散思維法,即從某條物理規律出發,找出規律的多種表述。這是形成熟練的技能技巧的重要方法。例如,從歐姆定律以及串並聯電能的特點出發,推出如下結論:串聯電路的總電阻大於任何一個分電阻、並聯電路的總電阻小於任何一個分電阻;串聯電路中,阻值大的電阻兩端的電壓大,阻值小的電阻兩端的電壓小;並聯電路中,阻值大的電阻通過的電流小,阻值小的電阻通過的電流大。 3 實驗 實驗是物理科學的基礎,也是物理知識的源泉,加強實驗是物理教學的時代特徵,又是提高物理教學質量的先決條件。同樣,實驗也是形成物理概念、建立物理規律的重要方法,物理學習就是通過對物理現象、過程獲得必要的感性認識,這種感性認識可以來源於學生的生活,也可以來源於實驗提供的物理事實。從生活中得到的感性材料通常來自復雜的運動形態,本質的、非本質的因素通常交融在一起,僅通過這種途徑形成概念,建立規律有相當的困難。而實驗則可提供經過簡化和純化了的感性材料。它能使學生對物理事實獲得明確的具體的認識。
例如,初中物理教材中,影響蒸發快慢的因素是直接從日常生活經驗中分析歸納得出的結論;聲音的發生是從實驗現象中分析歸納得出的結論;杠桿平衡條件是由大量的實驗數據,經歸納和必要的數學處理得到的結論,液體的壓強是先從實驗現象中得出定性的結論,再進一步尋求嚴格的定量關系。 物理教學過程中,物理教師對實驗教學的重視程度是影響教學質量的重要因素,學生對實驗的重視程度則是影響學習質量的重要因素。在物理學習時,要求做到如下幾點:①認真觀察課堂演示實驗。②獨立完成學生分組實驗和課外小實驗,勤動手、敢動手。③自己設計和製作某些簡單模型或玩具。④逐步養成用實驗解決物理問題的習慣。 4 遷移 遷移就是基本原理在其它條件下的運用。俗話說,學以致用,就是將所學知識、方法應用於社會實踐中去。其本質就是遷移。在物理學中,有許多內容體現了遷移原則。它表現在以下幾個方面。 4.1 數學知識的遷移 物理學常用數學表示物理概念、描述物理規律。例如應用數學中的比例關系描述物質的密度(ρ=m/v)。物體的運動速度(v=s/t),牛頓第二定律(a=F/m)等。應用數學中的坐標圖象方法描繪出溫度———時間圖象(表示某種物質的熔解與凝固過程),位移———時間圖象、速度———時間圖象、能量———位移圖象等。應用數學中的幾何方法表示光的傳播、折射、反射等。 4.2 物理知識的遷移 物理知識的遷移表現在三個方面。其一,應用物理知識解題。物理教材中,單元、章節後均有習題。其二,應用物理知識解釋自然現象,例如,日食和月食現象可用光的直線傳播原理解釋。物態變化原因可用分子運動論來解釋。海市蜃樓奇觀可用光的折射原理解釋。其三,應用物理知識設計製作各類產品。例如,根據熱傳遞原理製成了保溫瓶,根據電磁感應原理製成了發電機、電子測量儀表等,根據熱脹冷縮原理製成了溫度計,根據光的折射、反射原理製成了照相機、幻燈機、電影放映機等。 4.3 物理思想的遷移 物理學在形成的發展過程中,逐步形成了一種物質觀,即物質普遍存在於相互作用之中,普遍存在於運動之中,普遍存在於能的轉化與守恆之中。於是,研究宏觀物體的受力、運動、和機械能的規律形成了力學。研究分子的受力、運動和內能的規律形成了熱學。研究電、磁之間的受力、運動和能的規律形成了電磁學等。在物理學習時,當我們形成了這種物質觀,就會有目的去認識和理解物質的相互作用規律、運動規律和能的轉化與守恆規律,學習就會更上一個台階。正確的學習方法是搞好學習的事半功倍的金鑰匙。然而成功的學習靠的是辛勤的勞動———觀察、思維、實驗、遷移。
物理這門自然科學課程比較比較難學,靠死記硬背是學不會的,一字不差地背下來,出個題目還是照樣不會作。物理課初中、高中、大學各講一遍,初中定性的東西多,高中定量的東西多,大學定量的東西更多了,而且要用高等數學去計算。那麼,如何學好物理呢?
要想學好物理,應當能夠做到不僅是能把物理學好,其它課程如數學、化學、語文、歷史等都能夠學好,也就是說學什麼,就能學好什麼。實際上在學校里,我們見到的學習好的學生,哪科都學得好,學習差的學生哪科都學得差,基本如此,除了概率很小的先天因素外,這里確實存在一個學習方法問題。
誰不想做一個學習好的學生呢,但是要想成為一名真正學習好的學生,第一條就要好好學習,就是要敢於吃苦,就是要珍惜時間,就是要不屈不撓地去學習。樹立信心,堅信自己能夠學好任何課程,堅信"能量的轉化和守恆定律",堅信有幾份付出,就應當有幾份收獲。關於這一條,請看以下三條語錄:
我決不相信,任何先天的或後天的才能,可以無需堅定的長期苦乾的品質而得到成功的。--狄更斯(英國文學家)
有的人能夠遠遠超過其他人,其主要原因與其說是天才,不如說他有專心致志堅持學習和不達目的決不罷休的頑強精神。
--道爾頓(英國化學家)
世界上最快而又最慢,最長而又最短,最平凡而又最珍貴,最容易被忽視而最令人後悔的就是時間。
--高爾基(蘇聯文學家)
以上談到的第一條應當說是學習態度,思想方法問題。第二條就是要了解作為一名學生在學習上存在如下八個環節:制定計劃→課前預習→專心上課→及時復習→獨立作業→解決疑難→系統總結→課外學習。這里最重要的是:專心上課→及時復習→獨立作業→解決疑難→系統總結,這五個環節。在以上八個環節中,存在著不少的學習方法,下面就針對物理的特點,針對就"如何學好物理",這一問題提出幾點具體的學習方法。
(一)三個基本。基本概念要清楚,基本規律要熟悉,基本方法要熟練。關於基本概念,舉一個例子。比如說速率。它有兩個意思:一是表示速度的大小;二是表示路程與時間的比值(如在勻速圓周運動中),而速度是位移與時間的比值(指在勻速直線運動中)。關於基本規律,比如說平均速度的計算公式有兩個經常用到V=s/t、V=(vo+vt)/2。前者是定義式,適用於任何情況,後者是導出式,只適用於做勻變速直線運動的情況。再說一下基本方法,比如說研究中學問題是常採用的整體法和隔離法,就是一個典型的相輔形成的方法。最後再談一個問題,屬於三個基本之外的問題。就是我們在學習物理的過程中,總結出一些簡練易記實用的推論或論斷,對幫助解題和學好物理是非常有用的。如,"沿著電場線的方向電勢降低";"同一根繩上張力相等";"加速度為零時速度最大";"洛侖茲力不做功"等等。
(二)獨立做題。要獨立地(指不依賴他人),保質保量地做一些題。題目要有一定的數量,不能太少,更要有一定的質量,就是說要有一定的難度。任何人學習數理化不經過這一關是學不好的。獨立解題,可能有時慢一些,有時要走彎路,有時甚至解不出來,但這些都是正常的,是任何一個初學者走向成功的必由之路。
(三)物理過程。要對物理過程一清二楚,物理過程弄不清必然存在解題的隱患。題目不論難易都要盡量畫圖,有的畫草圖就可以了,有的要畫精確圖,要動用圓規、三角板、量角器等,以顯示幾何關系。畫圖能夠變抽象思維為形象思維,更精確地掌握物理過程。有了圖就能作狀態分析和動態分析,狀態分析是固定的、死的、間斷的,而動態分析是活的、連續的。
(四)上課。上課要認真聽講,不走思或盡量少走思。不要自以為是,要虛心向老師學習。不要以為老師講得簡單而放棄聽講,如果真出現這種情況可以當成是復習、鞏固。盡量與老師保持一致、同步,不能自搞一套,否則就等於是完全自學了。入門以後,有了一定的基礎,則允許有自己一定的活動空間,也就是說允許有一些自己的東西,學得越多,自己的東西越多。
(五)筆記本。上課以聽講為主,還要有一個筆記本,有些東西要記下來。知識結構,好的解題方法,好的例題,聽不太懂的地方等等都要記下來。課後還要整理筆記,一方面是為了"消化好",另一方面還要對筆記作好補充。筆記本不只是記上課老師講的,還要作一些讀書摘記,自己在作業中發現的好題、好的解法也要記在筆記本上,就是同學們常說的"好題本"。辛辛苦苦建立起來的筆記本要進行編號,以後要經學看,要能做到愛不釋手,終生保存。
(六)學習資料。學習資料要保存好,作好分類工作,還要作好記號。學習資料的分類包括練習題、試卷、實驗報告等等。作記號是指,比方說對練習題吧,一般題不作記號,好題、有價值的題、易錯的題,分別作不同的記號,以備今後閱讀,作記號可以節省不少時間。
(七)時間。時間是寶貴的,沒有了時間就什麼也來不及做了,所以要注意充分利用時間,而利用時間是一門非常高超的藝術。比方說,可以利用"回憶"的學習方法以節省時間,睡覺前、等車時、走在路上等這些時間,我們可以把當天講的課一節一節地回憶,這樣重復地再學一次,能達到強化的目的。物理題有的比較難,有的題可能是在散步時想到它的解法的。學習物理的人腦子里會經常有幾道做不出來的題貯存著,念念不忘,不知何時會有所突破,找到問題的答案。
(八)向別人學習。要虛心向別人學習,向同學們學習,向周圍的人學習,看人家是怎樣學習的,經常與他們進行"學術上"的交流,互教互學,共同提高,千萬不能自以為是。也不能保守,有了好方法要告訴別人,這樣別人有了好方法也會告訴你。在學習方面要有幾個好朋友。
(九)知識結構。要重視知識結構,要系統地掌握好知識結構,這樣才能把零散的知識系統起來。大到整個物理的知識結構,小到力學的知識結構,甚至具體到章,如靜力學的知識結構等等。
(十)數學。物理的計算要依靠數學,對學物理來說數學太重要了。沒有數學這個計算工具物理學是步難行的。大學里物理系的數學課與物理課是並重的。要學好數學,利用好數學這個強有力的工具。
(十一)體育活動。健康的身體是學習好的保證,旺盛的精力是學習高效率的保證。要經常參加體育活動,要會一種、二種鍛煉身體的方法,要終生參加體育活動,不能間斷,僅由興趣出發三天打魚兩天曬網地搞體育活動,對身體不會有太大好處。要自覺地有意識地去鍛煉身體。要保證充足的睡眠,不能以減少睡覺的時間去增加學習的時間,這種辦法不可取。不能以透支健康為代價去換取一點好成績,不能動不動就講所謂"沖刺"、"拼搏",學習也要講究規律性,也就是說總是努力,不搞突擊。
以上粗淺地談了一些學習方法,更具體地、更有效的學習方法需要自己在學習過程中不斷摸索、總結,別人的方法也要通過自己去檢驗才能變為自己的東西。
『伍』 初中物理的16個研究方法!!!
1. 觀察法:
觀察法是人們為了認識事物的本質和規律有目的有計劃的對自然發生條件下所顯現的有關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。但它和一般的看不同,觀察是人的眼睛在大腦的指導下進行有意識的組織的感知活動。因此,亦稱科學觀察。
實例:水的沸騰:在使用溫度計前,應該先觀察它的量程,認清它的刻度值。實驗過程中要注意觀察水沸騰前和沸騰時水中氣泡上升過程的兩種情況,溫度計在沸騰前和沸騰時的示數變化;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,觀察蟋蟀知了鳴叫是的情況,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等。
2. 放大法
放大法是物理實驗中常遇到一些微小物理量的測量。為提高測量精度,常需要採用合適的放大方法,選用相應的測量裝置將被測量進行放大後再進行測量。常用的放大法有累計放大法、形變放大法、光學放大法等。
(1)累計放大法:在被測物理量能夠簡單重疊的條件下,將它展延若干倍再進行測量的方法,稱為累計放大法(疊加放大法)。如測量紙的厚度、金屬絲的直徑等,常用這種方法進行測量;累計放大法的優點是在不改變測量性質的情況下,將被測量擴展若干倍後再進行測量,從而增加測量結果的有效數字位數,減小測量的相對誤差。在使用累計放大法時,應注意兩點,一是在擴展過程中被測量不能發生變化;二是在擴展過程中應努力避免引入新的誤差因素。
(2)形變放大法:形變是力作用的效果,在力學中形變的基本表現形式為體積、長度、角度的改變。而顯示形變的方法可用力學的方法,也可用電學、光學的方法,如:體積的變化:由液柱的長度的變化顯示;熱膨脹:杠桿放大法顯示。
(3)光學放大法:常用的光學放大法有兩種,一種是使被測物通過光學裝置放大視角形成放大像,便於觀察判別,從而提高測量精度。例如放大鏡、顯微鏡、望遠鏡等。另一種是使用光學裝置將待測微小物理量進行間接放大,通過測量放大了的物理量來獲得微小物理量。例如測量微小長度和微小角度變化的光杠桿鏡尺法,就是一種常用的光學放大法。
3. 控制變數法
控制變數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:在研究導體的電阻跟哪些因素有關時,為了研究方便採用控制變數法。即每次須挑選兩根合適的導線,測出它們的電阻,然後比較,最後得出結論。為了研究導體的電阻與導體長度的關系,應選用材料橫截面相同的導線,為了研究導體的電阻與導體材料的關系,應選用長度和橫截面相同的導線,為了研究導體的電阻與導體橫截面的關系,應選用材料和長度相同的導線。研究影響力的作用效果的因素;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採用此法。
4. 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。類比法是提出科學假說做出科學預言的重要途徑,物理學發展史上的許多假說是運用類比方法創立的,開普勒也曾經說過:「我們珍惜類比推理勝於任何別的東西」。
實例:電壓與水壓;電流與水流;內能與機械能;原子結構與太陽系;水波與電磁波;通信與鴿子傳遞信件;功率概念與速度概念的形成。在物理學中運用類比方法可以引導學生自己獲取知識,有助於提出假說進行推測,有助於提出問題並設想解決問題的方向。類比可激發學生探索的意向,引導學生進行探索使學生成為自覺積極的活動,發展學生的思維能力。
類比是科學家最常運用的一種思維方法,由這種方法得出的結論雖然不一定可靠,但是,在邏輯中卻富有創造性。類比的事例很多這就需要平時多留心不斷地總結找到比較恰當的事例做類比。
5. 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:研究串聯並聯電路關系時引入總電阻(等效電阻)的概念,在串聯電路中把幾個電阻串聯起來,相當於增加了導體的長度,所以總電阻比任何一個串聯電阻都大,把總電阻稱為串聯電路的等效電阻。在並聯電路中把幾個電阻並聯起來,相當於增加了導體的橫截面積,所以總電阻比任何一個並聯電阻都小,把總電阻稱為並聯電路的等效電阻;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;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。
6. 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。利用比較又可以進行鑒別和測量。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:①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。②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。③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:象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;電功與電功率等。
7. 轉換法
物理學中對於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:物體發生形變或運動狀態改變可證明一些物體受到力的作用;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;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;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;運動的物體能對外做功可證明它具有能等。
8. 理想實驗
理想實驗又叫「假想實驗」「抽象的實驗」或「思想上實驗」,它是人們在思想中塑造的理想過程,是一種邏輯推理思維過程和理論研究重要方法。理想實驗雖然叫實驗,但它同所說的真實科學實驗是有原則區別的,真實科學實驗是一種實踐活動,而理想實驗則是一種思維活動,前者是可以將設計通過物理過程而實現的實驗,後者則是在抽象思維中設想出來而實際上無法做到的實驗。但是,理想實驗並不是脫離實際的主觀臆想。首先,理想實驗是以實踐為基礎的,所謂的理想實驗就是在真實的科學實驗的基礎上,抓住主要矛盾忽略次要矛盾對實際過程做出更深入一層的抽象分析。其次,理想實驗的推廣過程是以一定的邏輯法則為根據的,而這些邏輯法則都是從長期的社會實踐中總結出來的並為實踐所證實了的。
理想實驗在自然科學的理想研究中有著重要的作用。但是,理想實驗的方法也有其一定的局限性,理想實驗只是一種邏輯推理的思維過程,它的作用只限於邏輯上的證明與反駁,而不能用來作為檢驗正確與否的標准。相反,由理想實驗所得出的任何推論都必然由觀察實驗的結果來檢驗。
實例:研究真空是否能夠傳聲;牛頓第一定律等。
9. 建立模型法
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,便於想像和思考研究問題。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:研究肉眼觀察不到的原子結構時,建立原子核式結構模型;研究光現象時用到光線模型;研究磁現象是用到磁感線模型;力的示意圖或力的圖示是實際物體和作用力的模型;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。
10. 平衡法
平衡,是相對於兩個以上物體組成的一個物理組合而言的,在物理變化過程中,組合中各物體的一些物理量在一定條件下保持相等,這時,我們就把這些物體所處的這種狀態稱之為平衡態,初中物理研究的平衡態問題,歸結起來大致有如下三大類:一是在平衡力作用下物體的平衡;二是杠桿的平衡:三是溫度不同的物體混合後達到的熱平衡,有關這三類問題都必須用平衡原理去解。
實例:你在玩木板小車模型的時候,讓小錘自由下落,拉著小車向前走,其中,小車與木板有摩擦,這時測的小車速度是有誤差的,所以你現在可以用平衡法來平衡小車的摩擦力,比如把木板墊高。
11. 留跡法
在物理實驗中,有些物理現象瞬息即逝,實驗者難以在此瞬間對研究對象進行觀察和測量。如運動物體所處的位置、軌跡、圖像等。但我們可用一定的方法將有關信息記錄下來,然後通過測量或觀察來進行研究,這種方法就是留跡法。
實例:沙擺描繪單擺的振動曲線;用打點計時器記錄物體位置;用頻閃照相機拍攝平拋的小球位置;用示波器觀察交流信號的波形等。
12. 累積法
把某些難以用常規儀器直接准確測量的物理量用累積的方法,將小量變大量,不僅可以便於測量,而且還可以提高測量的准確程度,減小誤差。這種方法稱為累積法。
主要累積方法:(1)時間累積法:對時間累積後進行測量求平均值的方法。(2)空間累積法:對空間進行累積後求平均值的方法。
實例:在「用滴水法測重力加速度」的實驗中,調節並測量水龍頭到盤子的高度差h;讓前一滴水滴到盤子聽到聲音時,後一滴恰離開水龍頭;再測出n次水擊盤聲的總時間tn,則下落h高度用時。又如在「測定金屬電阻率」的實驗中,若沒有螺旋測微器,可把金屬絲繞在鉛筆上若干圈,由金屬線圈的總長度除以圈數來測量金屬絲的直徑。
13. 外推法:
有些物理量可以局部觀察或測量,作為它的極端情況,不易直觀觀測,如果把這局部觀察測量得到的規律外推到極端,可以達到目的。例如在測電源電動勢和內電阻的實驗中,無法直接測量I=0(斷路)時的路端電壓(電動勢)和短路(U=0)時的電流強度,通過一系列U、I對應值點畫出直線並向兩方延伸,交U軸點為電動勢,交I軸點為短路電流
『陸』 能感知和發現簡單的物理現象變化yingy
聲學、光學、電學、力學,電磁學.發展
『柒』 如何觀察微小的形變
將一面鏡子粘在桌面(非中心處)上,反光面朝上,將一束光射到鏡子上,讓光反射到一面牆上,使牆上出現一個光斑(光點)。用力按壓桌子,由於桌子產生微小形變,使鏡子傾斜,在牆上的光也會產生移動。以此來觀察微小形變。
『捌』 把微小變化放大以利於觀察,這是物理學中一種重要的方法.如圖是一種顯示微小形變的
若在兩鏡之間桌面用力F下壓,M、N將向中間傾斜,則M、N的位置升高,光束的位置相對降低,由光的反射定律可知,光點會在刻度尺上從P點移動到P'點,則P'的位置比P低.
根據光的反射定律作出光束K行進的光路圖並確定刻度尺上光點的位置P;
力可以改變物體的形狀;用力壓桌面,桌面發生形變,平面鏡N或M的高度就會發生變化,從而使刻度尺上的光斑移動,然後根據光的反射定律可知則P'的位置比P低.