A. 何謂比較法,實驗中用哪倆個物理量進行比較
「比較」是人們常用的思維方法,是找出事物之間的差異點和共同點的思維方法,通過事物間相同特徵或相異特徵的比較,提示事物的本質和區別。人們認識事物往往是從區別事物的本質特徵開始的。而要區別就要有比較,有比較才有鑒別。事物之間在現象上和本質上都存在著同一性和差異性。現象上的同一和差異一般來說是容易識別的,而本質上的同一和差異就不那麼容易識別。
有些物理概念間有許多相似之處,講解一些概念之後,另一些概念可用比較法引入,使教學難度降低,並能把規律提示出來。例如:「動量」和「動能」這兩個概念,它們都是用來描述機械運動的物理量,都是與物體質量和物體運動速度有關的物理量。這些是它們的共同點。然而,在本質上它們又有著質的差異,動量是以機械運動形式來量度機械運動的,動能是以機械運動轉換為一定量的其它能量的能力來量度機械運動的。下面我們從物理學的角度來比較它們的差異。 1.動能:Ek= mv2 標量; 動量:P=MV 矢量;
2.動能是機械能的一種形式; 動量是機械運動量的量度;
3.動能遵從動能定理:W=△EK,力的空間積累效應; 動量遵從動量定理:I=△P,力的時間積累效應; 4.動能守恆不一定動量守恆,比如:在光滑水平面上作勻速圓周運動的物體; 動量守恆不一定動能守恆,比如:非彈性碰撞的系統。
再例如勢能,中學階段學習了重力勢能,彈性勢能,分子勢能和電勢能。由於重力和彈力做功現象較常見,因此重力勢能和彈性勢能講解比較容易,但分子勢能和電勢能較抽象,教學中可以在講了重力勢能以後,運用比較的方法將電勢能引入;講解了彈性勢能後,將分子勢能引入。這樣講解可達到事半功倍的效果。一一對應的比較使學生能較快的在原有重力勢能概念的基礎上把電勢能的概念建立起來,並進一步指出這些共同之處還反映了存在於保守力場中所有勢能的共同性質,即勢能的共同特點。同時在比較相同之處還指出它們的不同,由於電荷有正負之分,所以電荷受力的方向可以與電場相同,也可以相反。即電荷沿電場方向運動時,電勢能可能增加,也可能減少;而質點受重力方向總是豎直向下,因此,重力勢力總是沿重力方向減小。
B. 如何在高中物理教學中應用比較法
一.運用比較法,有助於學生對物理公式的記憶
物理公式比較多,有些是定義式,有些是決定式,學生往往分不清記不住,這時可以在教學中運用比較法,例如講電容定義式時,可以比較電場強度定義式,為了確定電場中某一點場強,可以在該點放一個檢驗電荷,用它所受的電場力和它所帶的電量的比值來計算,但該點場強與放不放入檢驗電荷無關,不能說場強與檢驗電荷所受的電場力成正比與其帶電量成反比,這是定義式的特點。與此相同,為了確定電容器的電容,可以給它充電,用其帶電量除以電壓來算,但電容與其帶電量和所加電壓無關,電容器不充電,它也有電容,不能說電容跟電量成正比,與電壓成反比。那麼電容和場強由哪些因素決定呢?這時可以引入平行板電容器決定式,然後比較點電荷場強決定式,分析點電荷在某點場強是由源電荷的帶電量和該點到源電荷的距離決定,平行板電容器的電容由介電常數、正對面積、兩極板間距離決定,通過比較,學生不僅對定義式和決定式會區分得比較清楚,而且還可以加強對前面學過公式的記憶和理解,一舉兩得。
二.運用比較法,有助於學生對物理概念的理解
高中物理有些概念很抽象,學生不容易理解,用比較法可以幫助學生把抽象的物理概念變得形象、易懂。高中物理選修3-1電場這一章裡面有一節課叫電勢和電勢差,裡面有幾個概念,電勢、電勢差、電勢能、等勢面,很抽象,學生往往感到很難理解,這時可以運用比較法,電勢類似日常生活中的高度、電勢差類似高度差、電勢能類似重力勢能、等勢面類似水平面,這樣通過與日常生活中的概念對比,學生會感到很形象,很通俗,可以很好的幫助學生度過電場這一難關。研究表明學生接受新知識的能力,很大程度上依賴於已經掌握的知識或方法,在教學中應充分重視新舊知識的對比,使學生在比較過程中得以實現知識的擴充和鞏固,准確把握物理概念的內涵和外延。[3]
三.運用比較法,有助於學生對物理模型的建構
物理是研究物質運動的,但物質的運動往往又是復雜多變的,可以通過建立物理模型來把復雜多變的運動簡化和理想化,抓住運動本質因素,捨去次要因素,更能突出運動的本質特徵和一般規律,所以建構物理模型,是學生學習物理的重要方法。在高中物理教學中運用比較法,可以幫助學生更好的建構物理模型。高中物理教材中介紹了三種典型勻速圓周運動的物理模型,一種是衛星繞地球做勻速圓周運動,一種是電子繞原子核做勻速圓周運動,還有一種是帶電粒子在勻強磁場做勻速圓周運動,比較這三種運動,我們會發現,前面兩種是類似的,一種是萬有引力提供向心力,得;一種是庫侖力提供向心力,得,前面兩種圓周運動可得出同一結論:軌道半徑r越大,線速度越小,而後一種帶電粒子在勻強磁場做勻速圓周運動不同,它是洛侖茲力提供向心力,得,可得出不同的結論:軌道半徑越大,線速度越大。通過這樣的比較,學生不僅對這三種典型勻速圓周運動的物理模型有了更深刻的認識,而且也能激發學生建構和分析物理模型的興趣。
四.運用比較法,有助於學生對物理定則的運用
高中物理課本中有安培定則(右手螺旋定則)、左手定則和右手定則的教學內容 ,學生學完這三個定則後往往容易將其混淆,很多同學分不清楚什麼時候用什麼定則,甚至有些學生用左手定則時,伸出的四指居然是彎曲的,如果比較一下這三個定則會得出這樣的一些經驗,判定力(包括安培力和洛侖茲力)的方向都用左手,運用左手定則時四個手指是伸直的和大拇指在同一平面。而安培定則和右手定則是用右手,這兩種右手的手勢是不同的,安培定則用的右手四指是彎曲的,所以安培定則又叫右手螺旋定則,它是用來判定通電螺線管的南北極和直線電流周圍磁場的方向,運用右手定則時右手的四指是伸直的和大拇指在同一平面,右手定則是用來判定導體切割磁感線這種電磁感應現象中感應電流的方向。經過這樣的比較,學生對這三個定則就能區分清楚運用自如了。
五.運用比較法,有助於學生對物理實驗的歸納
實驗是高中物理重要組成部分,在高考中也佔有相當的比重,高中物理實驗有十幾個,學生普遍感到很多很零散,很難把握。在高三復習實驗的時候很有必要幫助學生對這些物理實驗進行比較、歸納和總結。例如在復習力學實驗的時候,可以用打點計時器這一儀器為主線,比較這些力學實驗,思考哪些力學實驗是可以用它來完成的?通過對比發現如果涉及求加速度和速度的實驗可以用打點計時器完成,包括研究勻變速直線運動、驗證牛頓第二定律、探究動能定理、驗證機械能守恆、驗證動量守恆。在復習電學實驗的時候,可以把測金屬電阻率、描繪小燈泡的伏安特性曲線、測電源電動勢和內阻的三個實驗原理圖畫出,進行比較,去分析電流表的內外接法,滑動變阻器的限流分壓接法,以及誤差分析,注意事項分析等。通過比較分析,可以更好地歸納總結高中物理實驗。
六.運用比較法,有助於學生對物理知識體系的整合
物理是一門知識體系比較完整的基礎學科,構建完整知識體系是學習物理的重要方法。要構建好知識體系,最好能找出各部分知識內容的聯系,對於高中物理知識,它前後銜接其實是很緊密的,但在教學過程中經常會有學生提出,熱學和原子物理這部分知識讓人感到是孤立,和前面的力學知識好象沒什麼關系,這時如果通過認真的比較會發現,其實熱學和原子物理部分與力學知識是有關系的,前面的力學主要是研究宏觀物體的運動、狀態和能量,後面熱學和原子物理是研究微觀物質的運動、狀態和能量,不同的是,宏觀物體的運動軌跡可以確定的,能量可以是連續的。而微觀物質運動軌跡具有不確定性,能量也是不連續的。通過這樣的比較,學生對前後知識的關系會豁然開朗,從而達到優化和整合物理知識體系的作用。
C. 初二上物理 比較法 類比法 控制變數法 轉換法 各舉一個例子,並說明道理。
△ 比較法:比較法是通過觀察,分析,找出兩個以上研究對象的相同點和不同點,它是認識事物的一種基本方法。比較的過程是使人在思想上確定事物(現象)之間異同關系的思維過程。凡是比較,都是在一定關繫上根據一定的標准進行的。
例如:(1)在學習汽化現象時,研究蒸發與沸騰的異同點;(2)比較電流表與電壓表在使用過程中的相同點與不同點。
△ 類比法:為了把要表述的物理問題說得清楚明白,往往用具體的、有形的、人們熟知的事物來類比要說明的那些抽象的、無形的、陌生的事物。通過類比,使人們對所要提示的事物有一個直接的、具體的、形象的認識,找出類似的規律。【注意】類比的兩個或兩類對象要有共有的相同或相似處。
例如:初中物理中,把「固體、液體、氣體的分子結構」用「學生在校的情況」做類比。
△ 控制變數法:在研究物理問題時,某一物理量往往受幾個不同物理量的影響,為了確定各個不同物理量之間的關系,就需要控制某些量,使其固定不變,改變某一個量,看所研究的物理量與該物理量之間的關系。【注意】在很多探究性實驗中,經常用到此法。
例如:研究蒸發快慢與液體溫度、液體的表面積和液體上方空氣的流動快慢有關實驗,用到了控制變數法。
△ 轉換法:在物理學習中,有時需要研究看不見的物質(如電流、分子、力、磁場),這時就必須將研究的方向轉移到由該物質產生的各種可見的效應、效果上,由此來分析、研究該物質的存在、大小等情況,這種研究方法稱為轉換法。
例如: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,即根據電流產生的效應來判斷。
D. 物理中的實驗方法有哪些
物理中的實驗方法有比較法、替代法、累積法、控製法、留跡法、放大法、補償法、轉換法、理想化法、模型法。
將待測物理量與選做標准單位的物理量進行比較的方法叫比較法。
用已知的標准量去代替未知的待測量,以保持狀態和效果相同,從而推出待測量的方法叫替代法。
累積法又稱疊加法。將微小量累積後測量求平均的方法,能減小相對誤差。
在中學許多物理實驗中,往往存在著多種變化的因素,為了研究它們之間的關系可以先控制一些量不變,依次研究某一個因素的影響。
E. 請各說明物理中的比較法,轉換法,建模法,實驗推理法的含義 就是要他們具體的意思~~~
比較法
是通過觀察,分析,找出研究對象的相同點和不同點,它是認識事物的一種基本方法。
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。所謂「轉換法」,主要是指在保證效果相同的前提下,將不可見、不易見的現象轉換成可見、易見的現象;將陌生、復雜的問題轉換成熟悉、簡單的問題;將難以測量或測準的物理量轉換為能夠測量或測準的物理量的方法。
建模法
是高中物理常用辦法。中學物理模型一般可分三類:物質模型、狀態模型、過程模型。 1、物質模型。物質可分為實體物質和場物質。 實體物質模型有力學中的質點、輕質彈簧、彈性小球等;電磁學中的點電荷、平行板電容器、密繞螺線管等;氣體性質中的理想氣體;光學中的薄透鏡、均勻介質等。 場物質模型有如勻強電場、勻強磁場等都是空間場物質的模型。 2、狀態模型。研究流體力學時,流體的穩恆流動(狀態);研究理想氣體時,氣體的平衡態;研究原子物理時,原子所處的基態和激發態等都屬於狀態模型。 3、過程模型。在研究質點運動時,如勻速直線運動、勻變速直線運動、勻速圓周運動、平拋運動、簡諧運動等;在研究理想氣體狀態變化時,如等溫變化、等壓變化、等容變化、絕熱變化等;還有一些物理量的均勻變化的過程,如某勻強磁場的磁感應強度均勻減小、均勻增加等;非均勻變化的過程,如汽車突然停止都屬於理想的過程模型。 模型是對實際問題的抽象,每一個模型的建立都有一定的條件和使用范圍學生在學習和應用模型解決問題時,要弄清模型的使用條件,要根據實際情況加以運用。比如一列火車的運行,能否看成質點,就要根據質點的概念和要研究的火車運動情況而定,在研究火車過橋所需時間時,火車的長度相對於橋長來說,一般不能忽略,所以不能看成質點;在研究火車從北京到上海所需的時間時,火車的長度遠遠小於北京到上海的距離,可忽略不記,因此火車就可以看成為質點。
實驗推理法
實驗推理法是以大量的可靠的事實為基礎,以真實的實驗為原形,通過逐步合理的推理得出結論,深刻地揭示物理規律的本質,是物理教學中學生學習物理知識的一種重要的探究思維方法。
F. 物理研究法里的類比法和比較法區別
類比法也叫「比較類推法」,是指由一類事物所具有的某種屬性,可以推測與其類似的事物也應具有這種屬性的推理方法。
而比較法是通過觀察、分析,找出研究對象的相同點和不同點。
也就是說類比法主要是尋找與研究對象的相同點,而比較法則需要同時對相同點和不同點進行研究。
G. 物理方法有哪幾種
常見的物理方法有控制變數法、理想模型法、轉換法、等效替代法、類比法、比較法、實驗推理法、比值定義法、歸納法、估測法。
1、控制變數法:當某一物理量受到幾個不同物理量的影響,為了確定各個不同物理量的影響,要控制某些量,使其固定不變,改變某一個量,看所研究的物理量與該物理量之間的關系。如:研究液體的壓強與液體密度和深度的關系。
2、理想模型法:在用物理規律研究問題時,常需要對它們進行必要的簡化,忽略次要因素,以突出主要矛盾。用這種理想化的方法將實際中的事物進行簡化,便可得到一系列的物理模型。
3、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。
4、等效替代法:等效的方法是指面對一個較為復雜的問題,提出一個簡單的方案或設想,而使它們的效果完全相同,將問題化難為易,求得解決。
5、類比法: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它們在其他方面也可能相同或相似的一種邏輯思維。
6、比較法:通過觀察,分析,找出研究對象的相同點和不同點,它是認識事物的一種基本方法。如:比較發電機和電動機工作原理的異同。
7、實驗推理法:是在觀察實驗的基礎上,忽略次要因素,進行合理的推想,得出結論,達到認識事物本質的目的。如:研究物體運動狀態與力的關系實驗;研究聲音的傳播實驗等。
8、比值定義法:就是用兩個基本的物理量的「比」來定義一個新的物理量的方法。其特點是被定義的物理量往往是反映物質的最本質的屬性,它不隨定義所用的物理量的大小取捨而改變。如:速度、密度、壓強、功率、比熱容、熱值等概念公式採取的都是這樣的方法。
9、歸納法:從一般性較小的前提出發,推出一般性較大的結論的推理方法叫歸納法。
10、估測法:根據題目給定的條件或數量關系,可以不精確計算,而經分析、推理或進行簡單的心算就能找出答案的一種解題方法。它的最大優點是不需要精確計算,只要對數據進行粗略估計或模糊計算,就能使問題迎刃而解。
物理故事
牛頓一人在家中的果園中,由於邊走路邊思考問題,無意間撞到園中的蘋果樹,這時一個蘋果正好砸在牛頓的頭上。牛頓突然從問題中醒悟過來,撿起了蘋果,這時他又陷入一個問題:為什麼蘋果會落到地上,而不是飄上天空。最終牛頓提出一個舉世定律:萬有引力。
H. 物理初中物理的研究方法有哪幾種
一、控制變數法:通過固定某幾個因素轉化為多個單因素影響某一量大小的問題.
1、影響蒸發快慢的因素; 2、壓力作用效果與哪些因素有關;
3、研究滑動摩擦力的大小跟哪些因素有關; 4、影響電阻大小的因素;
5、研究電流與電壓、電阻的關系(歐姆定律); 6、電磁鐵磁性強弱與哪些因素有關;
7、探索磁場對電流的作用規律; 8、研究電磁感應現象; 9、研究焦耳定律.
二、等效法:將一個物理量,一種物理裝置或一個物理狀態(過程),用另一個相應量來替代,得到同樣的結論的方法.
1、在研究物體受幾力時,引入合力.2、曹沖稱象.
3、在研究多個用電器組成的電路中,引入總電阻.
三、模型法:以理想化的辦法再現原型的本質聯絡和內在特性的一種簡化模型.
1、在研究光學時,引入「光線」概念.
2、在研究磁場時,引入磁感線對磁場進行描述.3、理想電表.
四、轉換法(間接推斷法)
累積法:把不能觀察到的效應(現象)通過自身的積累成為可觀測的巨集觀物或巨集觀效應.
1、用壓緊鉛柱的方法來顯示分子面的引力作用.
2、在研究分子運動時,利用擴散現象來研究.
3、根據電流所產生的效應認識電流.
4、根據磁鐵產生的作用來認識磁場.
五、類比法:根據兩個物件之間在某些方面的相似或相同,把其中某一物件的有關知識、結論推移到另一個物件中去的一種邏輯方法.
1、水壓--電壓
2、抽水機提供水壓類似電源提供電壓.
3、用速度的定義公式引入壓強公式.
六、比較法:找出研究物件之間的相同點或相異點的一種邏輯方法.
1、研究蒸發和沸騰的異同點.
2、比較電壓表與電流表在使用過程中的相同點和相異點.
3、比較電動機與發電機的結構和原理的相同點和異同點.
4、汽油機和柴油機的相同點和異同點.
七、歸納法:從一系列個別現象的判斷概括出一般性判斷的邏輯的方法.
1、從氣、液、固的擴散實現現象,得出結論:一切物體的分子都在作無規則的運動.
2、物理學中的實驗規律(如串、並聯電路中電流、電壓的特點等)幾乎都用了此法.
初中物理的研究方法
控制變數法2.等效替換法3.模型法 4類比法
1.比較法 例:比較其他條件相同時電阻大小與長度的關系
2.控制變數法 例:探究電阻與哪些因素有關
3.等效替換法 例:平面鏡成像的兩根等長的蠟燭
4.模型法 例:光線
5.類比法 例:電流與水流類比
6.演繹法 例:其他條件相同時電阻大小與長度成正比.銀是電阻 所以其他條件相同時銀的電阻大小與長度成正比
7.歸納法 例:風是空氣振動發聲 人說話是聲帶振動發聲......所以一切發聲的物體都在振動
8.推理法 例:真空罩里的鬧 *** 音隨著空氣的減少而減弱 所以真空不能傳聲
等等
初中物理的主要研究方法有:等效(替代法)、建立理想模型法、控制變數法、實驗推理法、轉換法、類比法等。現在說明以及列舉例子如下:
(一)等效(替代法)
在物理學中,將一個或多個物理量、一種物理裝置、一個物理狀態或過程來替代,得到同樣的結論,這樣的方法稱為等效(替代)法,運用這樣的方法可以使所要研究的問題簡單化、直觀化。
⑴在電路中,若干個電阻,可以等效為一個合適的電阻,反之亦可,如串聯電路的總電阻、並聯電路的總電阻都利用了等效的思想。
⑵在「曹沖稱象」中用石塊等效替換大象,效果相同。
⑶在研究平面鏡成像實驗中,用兩根完全相同的蠟燭,其中一根等效另一根的像。
(二)建立理想模型法
把復雜問題簡單化,摒棄次要條件,抓住主要因素,對實際問題進行理想化處理,構建理想化的物理模型,這是一種重要的物理思想。在建立起理想化模型的基礎上,有時為了更加形象地描述所要研究的物理現象、物理問題,還需要引入一些虛擬的內容,籍此來形象、直觀地表述物理情景。
⑴勻速直線運動,就是一種理想模型。在生活實際中嚴格的勻速直線運動是無法找到的,但有很多的運動情形都近似於勻速直線運動,按勻速直線運動來處理,大大簡化了難題,得到的結果又具有極高的精度,在允許的誤差范圍內與實際相吻合。
⑵杠桿也是一種理想模型,杠桿在實際使用時,由於受力的作用,都會引起或大或小的形變,可忽略不計,因此,我們就把杠桿理相化,認為它無形變。
⑶汛期,江河中的水有時會透過大壩下的底層從壩外的地面冒出來,形成「管涌」,「管涌」的物理模型是連通器。
⑷光線、磁感線都是虛擬假定出來的,但它們卻直觀、形象地表述物理情境與事實,方便地解決問題。通過磁感線研究磁場的分布,通過光線研究光的傳播路徑和方向。
(三)控制變數法
在研究物理問題時,某一物理量往往受幾個不同物理的影響,為了確定各個不同物理量之間的關系,就需要控制某些量,使其固定不變,改變某一個量,看所研究的物理量與該物理量之間的關系。【注意】在很多探究性實驗中經常用到此法。
⑴研究滑動摩擦力與壓力和接觸面之間的關系。
⑵研究壓力的作用效果(壓強)與壓力和受壓面積的關系。
⑶研究液體的壓強與液體的密度和深度的關系。
⑷研究物體的動能與質量和速度的關系。
⑸研究物體的勢能與質量和高度的關系。
⑹研究弦樂器的單調與弦的松緊、長短和粗細的關系。
⑺研究電流與電阻、電壓之間的關系即歐姆定律。
⑻研究導體電阻大小跟導體的材料、長度、橫截面積的關系。
⑼研究電流產生的熱量與電流、電阻和通電時間的關系。
⑽研究電磁鐵的磁性與線圈的匝數和電流的大小的關系。
⑾研究蒸發快慢與液體溫度、液體的表面積和液體上方空氣的流動快慢有關。
(四)實驗推理法
實驗推理法它以大量的可靠的事實為基礎,以真實的實驗為原形,通過合理的推理得出結論,深該地揭示物理規律的本質,是物理學研究的一種重要的思想方法。
⑴研究牛頓第一定律
⑵研究真空中能否傳聲
(五)轉換法
在物理學習中,有時需要研究看不見的物質(如電流、分子、力、磁場),這時就必須將研究的方向轉移到由該物質產生的各種可見的效應、效果上,由此來分析、研究該物質的存在、大小等情況,這種研究方法稱為轉換法。
⑴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,即根據電流產生的效應來判斷。
⑵分子運動看不見、摸不著,不好研究,便可通過研究擴散現象認識它。
⑶磁場運動看不見、摸不著,判斷磁場是否存在時,用小磁針放在其中看是否轉動來確定。
⑷判斷電磁鐵強弱時,用電磁鐵吸引大頭針的多少來確定。
(六)類比法
為了把要表述的物理問題說得清楚明白,往往用具體的、有形的、人們民熟知的事物來類比要說明的那些抽象的、無形的、陌生的事物。通過類比,使人們對所要提示的事物有一個直接的、具體的、形象的認識,找出類似的規律。【注意】類比的兩個或兩類物件要有共有的相同或相似處。
⑴固體、液體、氣體的分子結構用學生在校的情況類比。
⑵研究做功快慢時與運動快慢進行類比等。
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。
例項: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,將被測量擴充套件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,一是在擴充套件過程中被測量不能發生變化;二是在擴充套件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。這種方法在實驗資料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。
例項: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物件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」。
例項: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;通訊與鴿子傳遞信件;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。
例項: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
比較法是確定研究物件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物件而找出其相同點。②同中求異的比較。即指比較兩個或兩個以上的物件而找出其相異點。③同異綜合比較。即比較兩個或兩個以上的物件的相同點相異點。
例項: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。
例項: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。
例項: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。
例項: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。
例項: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物件進行觀察和測量。如運動物體所處的位置、軌跡、影象等。但我們可用一定的方法將有關資訊記錄下來,然後通過測量或觀察來進行研究,這種方法就是留跡法。
例項:沙擺描繪單擺的振動曲線;用打點計時器記錄物 *** 置;用頻閃照相機拍攝平拋的小球位置;用示波器觀察交流訊號的波形等。
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。
例項: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:
有些物理量可以區域性觀察或測量,作為它的極端情況,不易直觀觀測,如果把這區域性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
控制變數法:如探究滑動摩擦力與什麼因素有關
轉化(轉換)法:如顯示從斜面滑下小車的動能(看木塊被撞距離遠近)
等效替代法:如等效替代測電阻
類比法:如通過水壓、水流認識電壓、電流
對比法:如對比色光三原色和顏料三原色
建模法:如通過磁感線描述磁體周圍磁場分布情況
等
第1、2種較為常用
1.比較法 例:比較其他條件相同時電阻大小與長度的關系
2.控制變數法 例:探究電阻與哪些因素有關
3.等效替換法 例:平面鏡成像的兩根等長的蠟燭
4.模型法 例:光線
5.類比法 例:電流與水流類比
6.演繹法 例:其他條件相同時電阻大小與長度成正比.銀是電阻 所以其他條件相同時銀的電阻大小與長度成正比
7.歸納法 例:風是空氣振動發聲 人說話是聲帶振動發聲......所以一切發聲的物體都在振動
8.推理法 例:真空罩里的鬧 *** 音隨著空氣的減少而減弱 所以真空不能傳聲
I. 物理的控制變數法,比較法,類比法,轉換法
控制變數法:對多變數的問題,情況往往比較復雜,此時可以把其他變數固定,只討論其中一個變數的變化對問題的影響。
類比法:把兩個形式上相同的東西(通常是數學公式形式相同)類比,由已知直接得到未知。
如電學中庫侖力公式和力學中萬有引力公式都是關於r的平方反比,所以關於二者的做功、能量公式就可以互相類比得到,不必具體計算(計算需要積分)。
比較法:兩個相近或兩反的東西都可以比較,這時比較法和類比法基本一樣。有時比較則是為了看出兩個物理過程之間的異同來,例如功和能的異同,一個是過程量,一個是狀態量。
轉換法:將對一個不易測的物理量的測量轉化為對另一些易測物理量的測量,這種轉化方法稱為轉換法.如「測量金屬電阻率實驗」、測量「玻璃磚的折射率」、「用單擺測重力加速度」等
J. 比較法在物理中有什麼巧用
用「比較」引入新概念。有些物理概念間有許多相似之處,講解一些概念之後,另一些概念可用比較法引入,使教學難度降低,並能把規律提示出來。例如:「動量」和「動能」這兩個概念,它們都是用來描述機械運動的物理量,都是與物體質量和物體運動速度有關的物理量。這些是它們的共同點。然而,在本質上它們又有著質的差異,動量是以機械運動形式來量度機械運動的,動能是以機械運動轉換為一定量的其它能量的能力來量度機械運動的。下面我們從物理學的角度來比較它們的差異。
「比較」可以深化概念。在上新課時,知識往往比較分散,復習課上教師要幫助學生通過比較,把一些有內在聯系的知識串聯起來,以深化概念。例如在講解了「動量,沖量」和「功和能」後,可向學生提問:第二章中講述了兩組物理量,動量和動能、沖量和功。前一組都是描寫物體「運動量」的大小,與質量及速度有關,是狀態量。後一組沖量是描寫力對時間的積累效應的過程量,功是描寫力對位移積累效應的過程量。
用「比較」區分概念。有些相反性質的物理概念也可用比較法講解,著重區分兩個概念的相異之處,抓住事物個性加以區別,從而分清概念。在電磁學中應用左,右手定則往往會引起混淆。教師在評講時要比較異同。著重突出應用條件上的差異,以免弄錯。左右手定理有許多類同之處,在應用時分別伸開左右手掌,並攏四指,拇指與四指垂直;表示的物理也類同:磁感線穿過手心,四指指向表示電流方向,拇指表示受力運動的方向。用左手還是用右手判定,關鍵不在於求哪個量的方向,而在於條件。即導線中電流與導線運動方向的因果關系,若是由於導線中有了電流在磁場中受力運動,那麼不論是求磁場方向,電流方向還是導線受力運動方向,都應用左手定則。若是由於導線切割磁感線運動而產生電流,則不論求磁場方向,電流方向還是導線運動方向,都應用右手定則。差異就在於因果關系。抓住關鍵就能正確運用。