A. 何谓比较法,实验中用哪俩个物理量进行比较
“比较”是人们常用的思维方法,是找出事物之间的差异点和共同点的思维方法,通过事物间相同特征或相异特征的比较,提示事物的本质和区别。人们认识事物往往是从区别事物的本质特征开始的。而要区别就要有比较,有比较才有鉴别。事物之间在现象上和本质上都存在着同一性和差异性。现象上的同一和差异一般来说是容易识别的,而本质上的同一和差异就不那么容易识别。
有些物理概念间有许多相似之处,讲解一些概念之后,另一些概念可用比较法引入,使教学难度降低,并能把规律提示出来。例如:“动量”和“动能”这两个概念,它们都是用来描述机械运动的物理量,都是与物体质量和物体运动速度有关的物理量。这些是它们的共同点。然而,在本质上它们又有着质的差异,动量是以机械运动形式来量度机械运动的,动能是以机械运动转换为一定量的其它能量的能力来量度机械运动的。下面我们从物理学的角度来比较它们的差异。 1.动能:Ek= mv2 标量; 动量:P=MV 矢量;
2.动能是机械能的一种形式; 动量是机械运动量的量度;
3.动能遵从动能定理:W=△EK,力的空间积累效应; 动量遵从动量定理:I=△P,力的时间积累效应; 4.动能守恒不一定动量守恒,比如:在光滑水平面上作匀速圆周运动的物体; 动量守恒不一定动能守恒,比如:非弹性碰撞的系统。
再例如势能,中学阶段学习了重力势能,弹性势能,分子势能和电势能。由于重力和弹力做功现象较常见,因此重力势能和弹性势能讲解比较容易,但分子势能和电势能较抽象,教学中可以在讲了重力势能以后,运用比较的方法将电势能引入;讲解了弹性势能后,将分子势能引入。这样讲解可达到事半功倍的效果。一一对应的比较使学生能较快的在原有重力势能概念的基础上把电势能的概念建立起来,并进一步指出这些共同之处还反映了存在于保守力场中所有势能的共同性质,即势能的共同特点。同时在比较相同之处还指出它们的不同,由于电荷有正负之分,所以电荷受力的方向可以与电场相同,也可以相反。即电荷沿电场方向运动时,电势能可能增加,也可能减少;而质点受重力方向总是竖直向下,因此,重力势力总是沿重力方向减小。
B. 如何在高中物理教学中应用比较法
一.运用比较法,有助于学生对物理公式的记忆
物理公式比较多,有些是定义式,有些是决定式,学生往往分不清记不住,这时可以在教学中运用比较法,例如讲电容定义式时,可以比较电场强度定义式,为了确定电场中某一点场强,可以在该点放一个检验电荷,用它所受的电场力和它所带的电量的比值来计算,但该点场强与放不放入检验电荷无关,不能说场强与检验电荷所受的电场力成正比与其带电量成反比,这是定义式的特点。与此相同,为了确定电容器的电容,可以给它充电,用其带电量除以电压来算,但电容与其带电量和所加电压无关,电容器不充电,它也有电容,不能说电容跟电量成正比,与电压成反比。那么电容和场强由哪些因素决定呢?这时可以引入平行板电容器决定式,然后比较点电荷场强决定式,分析点电荷在某点场强是由源电荷的带电量和该点到源电荷的距离决定,平行板电容器的电容由介电常数、正对面积、两极板间距离决定,通过比较,学生不仅对定义式和决定式会区分得比较清楚,而且还可以加强对前面学过公式的记忆和理解,一举两得。
二.运用比较法,有助于学生对物理概念的理解
高中物理有些概念很抽象,学生不容易理解,用比较法可以帮助学生把抽象的物理概念变得形象、易懂。高中物理选修3-1电场这一章里面有一节课叫电势和电势差,里面有几个概念,电势、电势差、电势能、等势面,很抽象,学生往往感到很难理解,这时可以运用比较法,电势类似日常生活中的高度、电势差类似高度差、电势能类似重力势能、等势面类似水平面,这样通过与日常生活中的概念对比,学生会感到很形象,很通俗,可以很好的帮助学生度过电场这一难关。研究表明学生接受新知识的能力,很大程度上依赖于已经掌握的知识或方法,在教学中应充分重视新旧知识的对比,使学生在比较过程中得以实现知识的扩充和巩固,准确把握物理概念的内涵和外延。[3]
三.运用比较法,有助于学生对物理模型的建构
物理是研究物质运动的,但物质的运动往往又是复杂多变的,可以通过建立物理模型来把复杂多变的运动简化和理想化,抓住运动本质因素,舍去次要因素,更能突出运动的本质特征和一般规律,所以建构物理模型,是学生学习物理的重要方法。在高中物理教学中运用比较法,可以帮助学生更好的建构物理模型。高中物理教材中介绍了三种典型匀速圆周运动的物理模型,一种是卫星绕地球做匀速圆周运动,一种是电子绕原子核做匀速圆周运动,还有一种是带电粒子在匀强磁场做匀速圆周运动,比较这三种运动,我们会发现,前面两种是类似的,一种是万有引力提供向心力,得;一种是库仑力提供向心力,得,前面两种圆周运动可得出同一结论:轨道半径r越大,线速度越小,而后一种带电粒子在匀强磁场做匀速圆周运动不同,它是洛仑兹力提供向心力,得,可得出不同的结论:轨道半径越大,线速度越大。通过这样的比较,学生不仅对这三种典型匀速圆周运动的物理模型有了更深刻的认识,而且也能激发学生建构和分析物理模型的兴趣。
四.运用比较法,有助于学生对物理定则的运用
高中物理课本中有安培定则(右手螺旋定则)、左手定则和右手定则的教学内容 ,学生学完这三个定则后往往容易将其混淆,很多同学分不清楚什么时候用什么定则,甚至有些学生用左手定则时,伸出的四指居然是弯曲的,如果比较一下这三个定则会得出这样的一些经验,判定力(包括安培力和洛仑兹力)的方向都用左手,运用左手定则时四个手指是伸直的和大拇指在同一平面。而安培定则和右手定则是用右手,这两种右手的手势是不同的,安培定则用的右手四指是弯曲的,所以安培定则又叫右手螺旋定则,它是用来判定通电螺线管的南北极和直线电流周围磁场的方向,运用右手定则时右手的四指是伸直的和大拇指在同一平面,右手定则是用来判定导体切割磁感线这种电磁感应现象中感应电流的方向。经过这样的比较,学生对这三个定则就能区分清楚运用自如了。
五.运用比较法,有助于学生对物理实验的归纳
实验是高中物理重要组成部分,在高考中也占有相当的比重,高中物理实验有十几个,学生普遍感到很多很零散,很难把握。在高三复习实验的时候很有必要帮助学生对这些物理实验进行比较、归纳和总结。例如在复习力学实验的时候,可以用打点计时器这一仪器为主线,比较这些力学实验,思考哪些力学实验是可以用它来完成的?通过对比发现如果涉及求加速度和速度的实验可以用打点计时器完成,包括研究匀变速直线运动、验证牛顿第二定律、探究动能定理、验证机械能守恒、验证动量守恒。在复习电学实验的时候,可以把测金属电阻率、描绘小灯泡的伏安特性曲线、测电源电动势和内阻的三个实验原理图画出,进行比较,去分析电流表的内外接法,滑动变阻器的限流分压接法,以及误差分析,注意事项分析等。通过比较分析,可以更好地归纳总结高中物理实验。
六.运用比较法,有助于学生对物理知识体系的整合
物理是一门知识体系比较完整的基础学科,构建完整知识体系是学习物理的重要方法。要构建好知识体系,最好能找出各部分知识内容的联系,对于高中物理知识,它前后衔接其实是很紧密的,但在教学过程中经常会有学生提出,热学和原子物理这部分知识让人感到是孤立,和前面的力学知识好象没什么关系,这时如果通过认真的比较会发现,其实热学和原子物理部分与力学知识是有关系的,前面的力学主要是研究宏观物体的运动、状态和能量,后面热学和原子物理是研究微观物质的运动、状态和能量,不同的是,宏观物体的运动轨迹可以确定的,能量可以是连续的。而微观物质运动轨迹具有不确定性,能量也是不连续的。通过这样的比较,学生对前后知识的关系会豁然开朗,从而达到优化和整合物理知识体系的作用。
C. 初二上物理 比较法 类比法 控制变量法 转换法 各举一个例子,并说明道理。
△ 比较法:比较法是通过观察,分析,找出两个以上研究对象的相同点和不同点,它是认识事物的一种基本方法。比较的过程是使人在思想上确定事物(现象)之间异同关系的思维过程。凡是比较,都是在一定关系上根据一定的标准进行的。
例如:(1)在学习汽化现象时,研究蒸发与沸腾的异同点;(2)比较电流表与电压表在使用过程中的相同点与不同点。
△ 类比法:为了把要表述的物理问题说得清楚明白,往往用具体的、有形的、人们熟知的事物来类比要说明的那些抽象的、无形的、陌生的事物。通过类比,使人们对所要提示的事物有一个直接的、具体的、形象的认识,找出类似的规律。【注意】类比的两个或两类对象要有共有的相同或相似处。
例如:初中物理中,把“固体、液体、气体的分子结构”用“学生在校的情况”做类比。
△ 控制变量法:在研究物理问题时,某一物理量往往受几个不同物理量的影响,为了确定各个不同物理量之间的关系,就需要控制某些量,使其固定不变,改变某一个量,看所研究的物理量与该物理量之间的关系。【注意】在很多探究性实验中,经常用到此法。
例如:研究蒸发快慢与液体温度、液体的表面积和液体上方空气的流动快慢有关实验,用到了控制变量法。
△ 转换法:在物理学习中,有时需要研究看不见的物质(如电流、分子、力、磁场),这时就必须将研究的方向转移到由该物质产生的各种可见的效应、效果上,由此来分析、研究该物质的存在、大小等情况,这种研究方法称为转换法。
例如:电流看不见、摸不着,判断电路中是否有电流时,我们可通过电路中的灯泡是否发光去确定,即根据电流产生的效应来判断。
D. 物理中的实验方法有哪些
物理中的实验方法有比较法、替代法、累积法、控制法、留迹法、放大法、补偿法、转换法、理想化法、模型法。
将待测物理量与选做标准单位的物理量进行比较的方法叫比较法。
用已知的标准量去代替未知的待测量,以保持状态和效果相同,从而推出待测量的方法叫替代法。
累积法又称叠加法。将微小量累积后测量求平均的方法,能减小相对误差。
在中学许多物理实验中,往往存在着多种变化的因素,为了研究它们之间的关系可以先控制一些量不变,依次研究某一个因素的影响。
E. 请各说明物理中的比较法,转换法,建模法,实验推理法的含义 就是要他们具体的意思~~~
比较法
是通过观察,分析,找出研究对象的相同点和不同点,它是认识事物的一种基本方法。
转换法
物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法。所谓“转换法”,主要是指在保证效果相同的前提下,将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象;将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题;将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法。
建模法
是高中物理常用办法。中学物理模型一般可分三类:物质模型、状态模型、过程模型。 1、物质模型。物质可分为实体物质和场物质。 实体物质模型有力学中的质点、轻质弹簧、弹性小球等;电磁学中的点电荷、平行板电容器、密绕螺线管等;气体性质中的理想气体;光学中的薄透镜、均匀介质等。 场物质模型有如匀强电场、匀强磁场等都是空间场物质的模型。 2、状态模型。研究流体力学时,流体的稳恒流动(状态);研究理想气体时,气体的平衡态;研究原子物理时,原子所处的基态和激发态等都属于状态模型。 3、过程模型。在研究质点运动时,如匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、平抛运动、简谐运动等;在研究理想气体状态变化时,如等温变化、等压变化、等容变化、绝热变化等;还有一些物理量的均匀变化的过程,如某匀强磁场的磁感应强度均匀减小、均匀增加等;非均匀变化的过程,如汽车突然停止都属于理想的过程模型。 模型是对实际问题的抽象,每一个模型的建立都有一定的条件和使用范围学生在学习和应用模型解决问题时,要弄清模型的使用条件,要根据实际情况加以运用。比如一列火车的运行,能否看成质点,就要根据质点的概念和要研究的火车运动情况而定,在研究火车过桥所需时间时,火车的长度相对于桥长来说,一般不能忽略,所以不能看成质点;在研究火车从北京到上海所需的时间时,火车的长度远远小于北京到上海的距离,可忽略不记,因此火车就可以看成为质点。
实验推理法
实验推理法是以大量的可靠的事实为基础,以真实的实验为原形,通过逐步合理的推理得出结论,深刻地揭示物理规律的本质,是物理教学中学生学习物理知识的一种重要的探究思维方法。
F. 物理研究法里的类比法和比较法区别
类比法也叫“比较类推法”,是指由一类事物所具有的某种属性,可以推测与其类似的事物也应具有这种属性的推理方法。
而比较法是通过观察、分析,找出研究对象的相同点和不同点。
也就是说类比法主要是寻找与研究对象的相同点,而比较法则需要同时对相同点和不同点进行研究。
G. 物理方法有哪几种
常见的物理方法有控制变量法、理想模型法、转换法、等效替代法、类比法、比较法、实验推理法、比值定义法、归纳法、估测法。
1、控制变量法:当某一物理量受到几个不同物理量的影响,为了确定各个不同物理量的影响,要控制某些量,使其固定不变,改变某一个量,看所研究的物理量与该物理量之间的关系。如:研究液体的压强与液体密度和深度的关系。
2、理想模型法:在用物理规律研究问题时,常需要对它们进行必要的简化,忽略次要因素,以突出主要矛盾。用这种理想化的方法将实际中的事物进行简化,便可得到一系列的物理模型。
3、转换法:物理学中对于一些看不见、摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识,或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法。
4、等效替代法:等效的方法是指面对一个较为复杂的问题,提出一个简单的方案或设想,而使它们的效果完全相同,将问题化难为易,求得解决。
5、类比法:根据两个(或两类)对象之间在某些方面的相同或相似而推出它们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维。
6、比较法:通过观察,分析,找出研究对象的相同点和不同点,它是认识事物的一种基本方法。如:比较发电机和电动机工作原理的异同。
7、实验推理法:是在观察实验的基础上,忽略次要因素,进行合理的推想,得出结论,达到认识事物本质的目的。如:研究物体运动状态与力的关系实验;研究声音的传播实验等。
8、比值定义法:就是用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法。其特点是被定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性,它不随定义所用的物理量的大小取舍而改变。如:速度、密度、压强、功率、比热容、热值等概念公式采取的都是这样的方法。
9、归纳法:从一般性较小的前提出发,推出一般性较大的结论的推理方法叫归纳法。
10、估测法:根据题目给定的条件或数量关系,可以不精确计算,而经分析、推理或进行简单的心算就能找出答案的一种解题方法。它的最大优点是不需要精确计算,只要对数据进行粗略估计或模糊计算,就能使问题迎刃而解。
物理故事
牛顿一人在家中的果园中,由于边走路边思考问题,无意间撞到园中的苹果树,这时一个苹果正好砸在牛顿的头上。牛顿突然从问题中醒悟过来,捡起了苹果,这时他又陷入一个问题:为什么苹果会落到地上,而不是飘上天空。最终牛顿提出一个举世定律:万有引力。
H. 物理初中物理的研究方法有哪几种
一、控制变数法:通过固定某几个因素转化为多个单因素影响某一量大小的问题.
1、影响蒸发快慢的因素; 2、压力作用效果与哪些因素有关;
3、研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关; 4、影响电阻大小的因素;
5、研究电流与电压、电阻的关系(欧姆定律); 6、电磁铁磁性强弱与哪些因素有关;
7、探索磁场对电流的作用规律; 8、研究电磁感应现象; 9、研究焦耳定律.
二、等效法:将一个物理量,一种物理装置或一个物理状态(过程),用另一个相应量来替代,得到同样的结论的方法.
1、在研究物体受几力时,引入合力.2、曹冲称象.
3、在研究多个用电器组成的电路中,引入总电阻.
三、模型法:以理想化的办法再现原型的本质联络和内在特性的一种简化模型.
1、在研究光学时,引入“光线”概念.
2、在研究磁场时,引入磁感线对磁场进行描述.3、理想电表.
四、转换法(间接推断法)
累积法:把不能观察到的效应(现象)通过自身的积累成为可观测的巨集观物或巨集观效应.
1、用压紧铅柱的方法来显示分子面的引力作用.
2、在研究分子运动时,利用扩散现象来研究.
3、根据电流所产生的效应认识电流.
4、根据磁铁产生的作用来认识磁场.
五、类比法:根据两个物件之间在某些方面的相似或相同,把其中某一物件的有关知识、结论推移到另一个物件中去的一种逻辑方法.
1、水压--电压
2、抽水机提供水压类似电源提供电压.
3、用速度的定义公式引入压强公式.
六、比较法:找出研究物件之间的相同点或相异点的一种逻辑方法.
1、研究蒸发和沸腾的异同点.
2、比较电压表与电流表在使用过程中的相同点和相异点.
3、比较电动机与发电机的结构和原理的相同点和异同点.
4、汽油机和柴油机的相同点和异同点.
七、归纳法:从一系列个别现象的判断概括出一般性判断的逻辑的方法.
1、从气、液、固的扩散实现现象,得出结论:一切物体的分子都在作无规则的运动.
2、物理学中的实验规律(如串、并联电路中电流、电压的特点等)几乎都用了此法.
初中物理的研究方法
控制变数法2.等效替换法3.模型法 4类比法
1.比较法 例:比较其他条件相同时电阻大小与长度的关系
2.控制变数法 例:探究电阻与哪些因素有关
3.等效替换法 例:平面镜成像的两根等长的蜡烛
4.模型法 例:光线
5.类比法 例:电流与水流类比
6.演绎法 例:其他条件相同时电阻大小与长度成正比.银是电阻 所以其他条件相同时银的电阻大小与长度成正比
7.归纳法 例:风是空气振动发声 人说话是声带振动发声......所以一切发声的物体都在振动
8.推理法 例:真空罩里的闹 *** 音随着空气的减少而减弱 所以真空不能传声
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、控制变数法、实验推理法、转换法、类比法等。现在说明以及列举例子如下:
(一)等效(替代法)
在物理学中,将一个或多个物理量、一种物理装置、一个物理状态或过程来替代,得到同样的结论,这样的方法称为等效(替代)法,运用这样的方法可以使所要研究的问题简单化、直观化。
⑴在电路中,若干个电阻,可以等效为一个合适的电阻,反之亦可,如串联电路的总电阻、并联电路的总电阻都利用了等效的思想。
⑵在“曹冲称象”中用石块等效替换大象,效果相同。
⑶在研究平面镜成像实验中,用两根完全相同的蜡烛,其中一根等效另一根的像。
(二)建立理想模型法
把复杂问题简单化,摒弃次要条件,抓住主要因素,对实际问题进行理想化处理,构建理想化的物理模型,这是一种重要的物理思想。在建立起理想化模型的基础上,有时为了更加形象地描述所要研究的物理现象、物理问题,还需要引入一些虚拟的内容,籍此来形象、直观地表述物理情景。
⑴匀速直线运动,就是一种理想模型。在生活实际中严格的匀速直线运动是无法找到的,但有很多的运动情形都近似于匀速直线运动,按匀速直线运动来处理,大大简化了难题,得到的结果又具有极高的精度,在允许的误差范围内与实际相吻合。
⑵杠杆也是一种理想模型,杠杆在实际使用时,由于受力的作用,都会引起或大或小的形变,可忽略不计,因此,我们就把杠杆理相化,认为它无形变。
⑶汛期,江河中的水有时会透过大坝下的底层从坝外的地面冒出来,形成“管涌”,“管涌”的物理模型是连通器。
⑷光线、磁感线都是虚拟假定出来的,但它们却直观、形象地表述物理情境与事实,方便地解决问题。通过磁感线研究磁场的分布,通过光线研究光的传播路径和方向。
(三)控制变数法
在研究物理问题时,某一物理量往往受几个不同物理的影响,为了确定各个不同物理量之间的关系,就需要控制某些量,使其固定不变,改变某一个量,看所研究的物理量与该物理量之间的关系。【注意】在很多探究性实验中经常用到此法。
⑴研究滑动摩擦力与压力和接触面之间的关系。
⑵研究压力的作用效果(压强)与压力和受压面积的关系。
⑶研究液体的压强与液体的密度和深度的关系。
⑷研究物体的动能与质量和速度的关系。
⑸研究物体的势能与质量和高度的关系。
⑹研究弦乐器的单调与弦的松紧、长短和粗细的关系。
⑺研究电流与电阻、电压之间的关系即欧姆定律。
⑻研究导体电阻大小跟导体的材料、长度、横截面积的关系。
⑼研究电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系。
⑽研究电磁铁的磁性与线圈的匝数和电流的大小的关系。
⑾研究蒸发快慢与液体温度、液体的表面积和液体上方空气的流动快慢有关。
(四)实验推理法
实验推理法它以大量的可靠的事实为基础,以真实的实验为原形,通过合理的推理得出结论,深该地揭示物理规律的本质,是物理学研究的一种重要的思想方法。
⑴研究牛顿第一定律
⑵研究真空中能否传声
(五)转换法
在物理学习中,有时需要研究看不见的物质(如电流、分子、力、磁场),这时就必须将研究的方向转移到由该物质产生的各种可见的效应、效果上,由此来分析、研究该物质的存在、大小等情况,这种研究方法称为转换法。
⑴电流看不见、摸不着,判断电路中是否有电流时,我们可通过电路中的灯泡是否发光去确定,即根据电流产生的效应来判断。
⑵分子运动看不见、摸不着,不好研究,便可通过研究扩散现象认识它。
⑶磁场运动看不见、摸不着,判断磁场是否存在时,用小磁针放在其中看是否转动来确定。
⑷判断电磁铁强弱时,用电磁铁吸引大头针的多少来确定。
(六)类比法
为了把要表述的物理问题说得清楚明白,往往用具体的、有形的、人们民熟知的事物来类比要说明的那些抽象的、无形的、陌生的事物。通过类比,使人们对所要提示的事物有一个直接的、具体的、形象的认识,找出类似的规律。【注意】类比的两个或两类物件要有共有的相同或相似处。
⑴固体、液体、气体的分子结构用学生在校的情况类比。
⑵研究做功快慢时与运动快慢进行类比等。
1. 观察法:
观察法是人们为了认识事物的本质和规律有目的有计划的对自然发生条件下所显现的有关事物进行考察的一种方法,是人们收集获取记载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。简单的讲观察法就是看仔细地看。但它和一般的看不同,观察是人的眼睛在大脑的指导下进行有意识的组织的感知活动。因此,亦称科学观察。
例项:水的沸腾:在使用温度计前,应该先观察它的量程,认清它的刻度值。实验过程中要注意观察水沸腾前和沸腾时水中气泡上升过程的两种情况,温度计在沸腾前和沸腾时的示数变化;在学习声音的产生时可让学生观察小纸片在扬声器中的运动状态,观察正在发声的音叉插入水中激起水花,观察蟋蟀知了鸣叫是的情况,就会发现发出声音的物体都在振动;除此之外还有光的反射规律;光的折射规律;凸透镜成像;滑动摩察力与哪些因素有关等。
2. 放大法
放大法是物理实验中常遇到一些微小物理量的测量。为提高测量精度,常需要采用合适的放大方法,选用相应的测量装置将被测量进行放大后再进行测量。常用的放大法有累计放大法、形变放大法、光学放大法等。
(1)累计放大法:在被测物理量能够简单重叠的条件下,将它展延若干倍再进行测量的方法,称为累计放大法(叠加放大法)。如测量纸的厚度、金属丝的直径等,常用这种方法进行测量;累计放大法的优点是在不改变测量性质的情况下,将被测量扩充套件若干倍后再进行测量,从而增加测量结果的有效数字位数,减小测量的相对误差。在使用累计放大法时,应注意两点,一是在扩充套件过程中被测量不能发生变化;二是在扩充套件过程中应努力避免引入新的误差因素。
(2)形变放大法:形变是力作用的效果,在力学中形变的基本表现形式为体积、长度、角度的改变。而显示形变的方法可用力学的方法,也可用电学、光学的方法,如:体积的变化:由液柱的长度的变化显示;热膨胀:杠杆放大法显示。
(3)光学放大法:常用的光学放大法有两种,一种是使被测物通过光学装置放大视角形成放大像,便于观察判别,从而提高测量精度。例如放大镜、显微镜、望远镜等。另一种是使用光学装置将待测微小物理量进行间接放大,通过测量放大了的物理量来获得微小物理量。例如测量微小长度和微小角度变化的光杠杆镜尺法,就是一种常用的光学放大法。
3. 控制变数法
控制变数法是指讨论多个物理量的关系时通过控制其几个物理不变,只改变其中一个物理量从而转化为多个单一物理量影响某一个物理量的问题的研究方法。这种方法在实验资料的表格上的反映为某两次试验只有一个条件不同,若两次试验结果不同则与该条件有关。否则无关。反之,若要研究的问题是物理量与某一因素是否有关则应只使该因素不同,而其他因素均应相同。
例项:在研究导体的电阻跟哪些因素有关时,为了研究方便采用控制变数法。即每次须挑选两根合适的导线,测出它们的电阻,然后比较,最后得出结论。为了研究导体的电阻与导体长度的关系,应选用材料横截面相同的导线,为了研究导体的电阻与导体材料的关系,应选用长度和横截面相同的导线,为了研究导体的电阻与导体横截面的关系,应选用材料和长度相同的导线。研究影响力的作用效果的因素;研究液体蒸发快慢的因素;研究液体内部压强;研究动能势能大小与哪些因素有关;研究琴弦发声的音调与弦粗细、松紧、长短的关系;研究物体吸收的热量与物质的种类质量温度的变化的关系;研究电流与电压电阻的关系;研究电功或电热与哪些因素有关;研究通电导体在磁场中受力与哪些因素有关;研究影响感应电流的方向的因素采用此法。
4. 类比法
所谓类比就是“触类旁通”“举一反三”实际上是一种从特殊到特殊,从一般到一般的推理,它是根据两个或两类物件之间在某些方面的相同或相似而推出他们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维。从而可以帮助我们理解较复杂的实验和较难的物理知识。类比是一种推理方法,不同事物在属性、数学形式及其他量描述上有相同或相似的地方就可以来用类比推理。类比法是提出科学假说做出科学预言的重要途径,物理学发展史上的许多假说是运用类比方法创立的,开普勒也曾经说过:“我们珍惜类比推理胜于任何别的东西”。
例项:电压与水压;电流与水流;内能与机械能;原子结构与太阳系;水波与电磁波;通讯与鸽子传递信件;功率概念与速度概念的形成。在物理学中运用类比方法可以引导学生自己获取知识,有助于提出假说进行推测,有助于提出问题并设想解决问题的方向。类比可激发学生探索的意向,引导学生进行探索使学生成为自觉积极的活动,发展学生的思维能力。
类比是科学家最常运用的一种思维方法,由这种方法得出的结论虽然不一定可靠,但是,在逻辑中却富有创造性。类比的事例很多这就需要平时多留心不断地总结找到比较恰当的事例做类比。
5. 等效替代法
所谓等效替代法是在保证效果相同的前提下,将陌生复杂的问题变换成熟悉简单的模型进行分析和研究的思维方法,它在物理学中有着广泛的应用。
例项:研究串联并联电路关系时引入总电阻(等效电阻)的概念,在串联电路中把几个电阻串联起来,相当于增加了导体的长度,所以总电阻比任何一个串联电阻都大,把总电阻称为串联电路的等效电阻。在并联电路中把几个电阻并联起来,相当于增加了导体的横截面积,所以总电阻比任何一个并联电阻都小,把总电阻称为并联电路的等效电阻;在电路分析中可以把不易分析的复杂电路简化成为较为简单的等效电路;在研究同一直线上的二力的关系时引入合力的概念也是运用了等效替代法。
6. 比较法
比较法是确定研究物件之间的差异点和共同点的思维过程和方法,各种物理现象和过程都可以通过比较确定它们的差异点和共同点。比较是抽象与概括的前提,通过比较可以建立物理概念总结物理规律。利用比较又可以进行鉴别和测量。因此,比较法是物理现象研究中经常运用的最基本的方法。比较法有三种类型:①异中求同的比较。即比较两个或两个以上的物件而找出其相同点。②同中求异的比较。即指比较两个或两个以上的物件而找出其相异点。③同异综合比较。即比较两个或两个以上的物件的相同点相异点。
例项:象汽车轮船火车飞机它们的发动机各不相同但都是把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能装置。而汽油机和柴油机虽然都是内燃机但是从它们的构造、吸入的气体、点火方式、使用范围等方面都有不同。再如蒸发与沸腾的比较两者的相同点都是汽化过程。不同点从发生时液体的温度、发生所在的部位及现象都不同。还可以用比较法来研究质量与体积的关系;重力与质量的关系;重力与压力;电功与电功率等。
7. 转换法
物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法。初中物理在研究概念规律和实验中多处应用了这种方法。
例项:物体发生形变或运动状态改变可证明一些物体受到力的作用;马德堡半球实验可证明大气压的存在;雾的出现可以证明空气中含有水蒸气;影子的形成可以证明光沿直线传播;月食现象可证明月亮不是光源;奥斯特实验可证明电流周围存在着磁场;指南针指南北可证明地磁场的存在;扩散现象可证明分子做无规则运动;铅块实验可证明分子间存在着引力;运动的物体能对外做功可证明它具有能等。
8. 理想实验
理想实验又叫“假想实验”“抽象的实验”或“思想上实验”,它是人们在思想中塑造的理想过程,是一种逻辑推理思维过程和理论研究重要方法。理想实验虽然叫实验,但它同所说的真实科学实验是有原则区别的,真实科学实验是一种实践活动,而理想实验则是一种思维活动,前者是可以将设计通过物理过程而实现的实验,后者则是在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的实验。但是,理想实验并不是脱离实际的主观臆想。首先,理想实验是以实践为基础的,所谓的理想实验就是在真实的科学实验的基础上,抓住主要矛盾忽略次要矛盾对实际过程做出更深入一层的抽象分析。其次,理想实验的推广过程是以一定的逻辑法则为根据的,而这些逻辑法则都是从长期的社会实践中总结出来的并为实践所证实了的。
理想实验在自然科学的理想研究中有着重要的作用。但是,理想实验的方法也有其一定的局限性,理想实验只是一种逻辑推理的思维过程,它的作用只限于逻辑上的证明与反驳,而不能用来作为检验正确与否的标准。相反,由理想实验所得出的任何推论都必然由观察实验的结果来检验。
例项:研究真空是否能够传声;牛顿第一定律等。
9. 建立模型法
建立模型法是一种高度抽象的理想客体和形态用物理模型,用物理模型可以使抽象的假说理论加以形象化,便于想象和思考研究问题。物理学的发展过程可以说就是一个不断建立物理模型和用新的物理模型代替旧的或不完善的物理模型的过程。
例项:研究肉眼观察不到的原子结构时,建立原子核式结构模型;研究光现象时用到光线模型;研究磁现象是用到磁感线模型;力的示意图或力的图示是实际物体和作用力的模型;电路图是实物电路的模型;研究发电机的原理和工作过程用挂图及手摇发电机模型;研究内燃机结构和工作原理用挂图及汽油机柴油模型。
10. 平衡法
平衡,是相对于两个以上物体组成的一个物理组合而言的,在物理变化过程中,组合中各物体的一些物理量在一定条件下保持相等,这时,我们就把这些物体所处的这种状态称之为平衡态,初中物理研究的平衡态问题,归结起来大致有如下三大类:一是在平衡力作用下物体的平衡;二是杠杆的平衡:三是温度不同的物体混合后达到的热平衡,有关这三类问题都必须用平衡原理去解。
例项:你在玩木板小车模型的时候,让小锤自由下落,拉着小车向前走,其中,小车与木板有摩擦,这时测的小车速度是有误差的,所以你现在可以用平衡法来平衡小车的摩擦力,比如把木板垫高。
11. 留迹法
在物理实验中,有些物理现象瞬息即逝,实验者难以在此瞬间对研究物件进行观察和测量。如运动物体所处的位置、轨迹、影象等。但我们可用一定的方法将有关资讯记录下来,然后通过测量或观察来进行研究,这种方法就是留迹法。
例项:沙摆描绘单摆的振动曲线;用打点计时器记录物 *** 置;用频闪照相机拍摄平抛的小球位置;用示波器观察交流讯号的波形等。
12. 累积法
把某些难以用常规仪器直接准确测量的物理量用累积的方法,将小量变大量,不仅可以便于测量,而且还可以提高测量的准确程度,减小误差。这种方法称为累积法。
主要累积方法:(1)时间累积法:对时间累积后进行测量求平均值的方法。(2)空间累积法:对空间进行累积后求平均值的方法。
例项:在“用滴水法测重力加速度”的实验中,调节并测量水龙头到盘子的高度差h;让前一滴水滴到盘子听到声音时,后一滴恰离开水龙头;再测出n次水击盘声的总时间tn,则下落h高度用时。又如在“测定金属电阻率”的实验中,若没有螺旋测微器,可把金属丝绕在铅笔上若干圈,由金属线圈的总长度除以圈数来测量金属丝的直径。
13. 外推法:
有些物理量可以区域性观察或测量,作为它的极端情况,不易直观观测,如果把这区域性观察测量得到的规律外推到极端,可以达到目的。例如在测电源电动势和内电阻的实验中,无法直接测量I=0(断路)时的路端电压(电动势)和短路(U=0)时的电流强度,通过一系列U、I对应值点画出直线并向两方延伸,交U轴点为电动势,交I轴点为短路电流
控制变数法:如探究滑动摩擦力与什么因素有关
转化(转换)法:如显示从斜面滑下小车的动能(看木块被撞距离远近)
等效替代法:如等效替代测电阻
类比法:如通过水压、水流认识电压、电流
对比法:如对比色光三原色和颜料三原色
建模法:如通过磁感线描述磁体周围磁场分布情况
等
第1、2种较为常用
1.比较法 例:比较其他条件相同时电阻大小与长度的关系
2.控制变数法 例:探究电阻与哪些因素有关
3.等效替换法 例:平面镜成像的两根等长的蜡烛
4.模型法 例:光线
5.类比法 例:电流与水流类比
6.演绎法 例:其他条件相同时电阻大小与长度成正比.银是电阻 所以其他条件相同时银的电阻大小与长度成正比
7.归纳法 例:风是空气振动发声 人说话是声带振动发声......所以一切发声的物体都在振动
8.推理法 例:真空罩里的闹 *** 音随着空气的减少而减弱 所以真空不能传声
I. 物理的控制变量法,比较法,类比法,转换法
控制变量法:对多变量的问题,情况往往比较复杂,此时可以把其他变量固定,只讨论其中一个变量的变化对问题的影响。
类比法:把两个形式上相同的东西(通常是数学公式形式相同)类比,由已知直接得到未知。
如电学中库仑力公式和力学中万有引力公式都是关于r的平方反比,所以关于二者的做功、能量公式就可以互相类比得到,不必具体计算(计算需要积分)。
比较法:两个相近或两反的东西都可以比较,这时比较法和类比法基本一样。有时比较则是为了看出两个物理过程之间的异同来,例如功和能的异同,一个是过程量,一个是状态量。
转换法:将对一个不易测的物理量的测量转化为对另一些易测物理量的测量,这种转化方法称为转换法.如“测量金属电阻率实验”、测量“玻璃砖的折射率”、“用单摆测重力加速度”等
J. 比较法在物理中有什么巧用
用“比较”引入新概念。有些物理概念间有许多相似之处,讲解一些概念之后,另一些概念可用比较法引入,使教学难度降低,并能把规律提示出来。例如:“动量”和“动能”这两个概念,它们都是用来描述机械运动的物理量,都是与物体质量和物体运动速度有关的物理量。这些是它们的共同点。然而,在本质上它们又有着质的差异,动量是以机械运动形式来量度机械运动的,动能是以机械运动转换为一定量的其它能量的能力来量度机械运动的。下面我们从物理学的角度来比较它们的差异。
“比较”可以深化概念。在上新课时,知识往往比较分散,复习课上教师要帮助学生通过比较,把一些有内在联系的知识串联起来,以深化概念。例如在讲解了“动量,冲量”和“功和能”后,可向学生提问:第二章中讲述了两组物理量,动量和动能、冲量和功。前一组都是描写物体“运动量”的大小,与质量及速度有关,是状态量。后一组冲量是描写力对时间的积累效应的过程量,功是描写力对位移积累效应的过程量。
用“比较”区分概念。有些相反性质的物理概念也可用比较法讲解,着重区分两个概念的相异之处,抓住事物个性加以区别,从而分清概念。在电磁学中应用左,右手定则往往会引起混淆。教师在评讲时要比较异同。着重突出应用条件上的差异,以免弄错。左右手定理有许多类同之处,在应用时分别伸开左右手掌,并拢四指,拇指与四指垂直;表示的物理也类同:磁感线穿过手心,四指指向表示电流方向,拇指表示受力运动的方向。用左手还是用右手判定,关键不在于求哪个量的方向,而在于条件。即导线中电流与导线运动方向的因果关系,若是由于导线中有了电流在磁场中受力运动,那么不论是求磁场方向,电流方向还是导线受力运动方向,都应用左手定则。若是由于导线切割磁感线运动而产生电流,则不论求磁场方向,电流方向还是导线运动方向,都应用右手定则。差异就在于因果关系。抓住关键就能正确运用。