陳銳祥

隨著時(shí)代的發(fā)展，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)要求和能力進(jìn)一步的提高，新課程理念要求教學(xué)過程中關(guān)注物理概念的建立過程和物理規(guī)律的形成過程，引導(dǎo)學(xué)生從中感悟科學(xué)方法的應(yīng)用，注重提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，發(fā)展科學(xué)思維。所以在教學(xué)過程中更加注重物理研究方法的理解和應(yīng)用，不僅幫助學(xué)生學(xué)到物理知識(shí)，提升學(xué)生創(chuàng)新能力，也使掌握科學(xué)研究方法。使學(xué)生在之后的學(xué)習(xí)生活中，能獨(dú)立的提出和解決問題。本文通過結(jié)合物理教學(xué)中的實(shí)例探討幾種常用的物理研究方法。

一、控制變量法上

控制變量法在物理規(guī)律的研究中意義重大。世界是復(fù)雜多樣的，一個(gè)物體、規(guī)律的影響因素也是多樣的，在確定規(guī)律與某個(gè)因素關(guān)系時(shí)應(yīng)當(dāng)排除其他因素的影響，此時(shí)只改變其中的某一個(gè)因素，保持其他因素不變，就能研究該因素對(duì)事物、規(guī)律的影響，最后再綜合解決。控制變量法的優(yōu)勢在于將復(fù)雜多變的研究轉(zhuǎn)化為單一變量的研究，將研究過程簡單化同時(shí)也排除了其他因素的影響。

在應(yīng)用控制變量法研究的過程中關(guān)鍵在于如何找出變量并控制不變量進(jìn)行研究。例如在研究浮力的大小與哪些因素有關(guān)時(shí)，可能的影響因素有固體密度、液體密度、固體浸入液體體積、固體浸入液體深度等。在研究浮力大小與固體浸入液體深度的關(guān)系時(shí)，個(gè)別同學(xué)將小物塊放入水中，發(fā)現(xiàn)在小物塊未完全浸沒在液體的情況下，浸入液體深度越深，浮力越大，從而得出浮力大小和固體浸入液體深度的錯(cuò)誤關(guān)系。錯(cuò)誤結(jié)論的得出主要是在應(yīng)用控制變量法時(shí)，不僅改變了固體浸入液體深度這一變量，也改變了固體浸入液體體積這一變量。實(shí)驗(yàn)中存在兩個(gè)變量，所以得出的結(jié)論是不夠準(zhǔn)確的。所以在實(shí)驗(yàn)中為了使固體浸入液體體積保持不變，應(yīng)該在小物塊完全浸沒在水中的前提下，研究浮力大小與固體浸入液體深度的關(guān)系。再如在研究物體下落快慢與哪些因素有關(guān)時(shí)，將硬幣和紙片從同一高度同時(shí)下落，發(fā)現(xiàn)硬幣下落時(shí)間更短，所以得出重的物體下落快的結(jié)論。本實(shí)驗(yàn)中控制了高度、下落時(shí)間兩個(gè)變量保持不變，但是存在質(zhì)量和阻力兩個(gè)變量，由于忽略的阻力這一變量對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，所以造成了實(shí)驗(yàn)結(jié)論的不準(zhǔn)確，在沒有阻力也就是真空條件下兩者下落的快慢是一樣的?？刂谱兞糠ǖ膽?yīng)用還有很多，例如在研究蒸發(fā)的快慢、滑動(dòng)摩擦力的大小、液體壓強(qiáng)、動(dòng)能、勢能、歐姆定律等均有涉及?？刂谱兞糠ㄊ俏锢硌芯恐械囊粋€(gè)重要方法，學(xué)生了解并對(duì)控制變量法的應(yīng)用并不是一步到位的，應(yīng)該是教學(xué)過程中通過具體例子來引導(dǎo)學(xué)生從中感悟科學(xué)方法的應(yīng)用，加深對(duì)控制變量法的理解并且在之后的學(xué)習(xí)生活中學(xué)以致用。

二、轉(zhuǎn)換法

人通過感官感知世界，在物理研究中對(duì)于實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果多數(shù)用感官記錄，但是人能聽到聲音的頻率范圍只是從20赫茲～20000赫茲，在電磁波譜中人眼可以感知的部分也有限，所以導(dǎo)致很多現(xiàn)象難以觀察到位，例如分子的運(yùn)動(dòng)看不見也摸不著，磁場的強(qiáng)弱也難以直接觀察。但俗話說“窺一斑而知全豹”，對(duì)于感官無法感知或者不易研究的可以通過觀察其現(xiàn)象或者產(chǎn)生的作用效果間接的進(jìn)行研究，將微觀、不可見的轉(zhuǎn)換為宏觀、易研究的。例如可以通過擴(kuò)散現(xiàn)象來反應(yīng)分子的熱運(yùn)動(dòng)，通過觀察吸引鐵釘?shù)亩嗌賮砼袛啻艌龅膹?qiáng)弱。教學(xué)中應(yīng)用轉(zhuǎn)換法時(shí)關(guān)鍵在于引導(dǎo)學(xué)生將不易觀察、不易測量的現(xiàn)象精確的轉(zhuǎn)換為易觀察、易測量的現(xiàn)象進(jìn)行研究。

轉(zhuǎn)換法是通過表現(xiàn)出來的現(xiàn)象、性質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的，理解其中的原理，可以更好的幫助學(xué)生掌握轉(zhuǎn)換法。所以轉(zhuǎn)換的過程中除了教師的引導(dǎo)，還應(yīng)利用好學(xué)生的知識(shí)正遷移。例如在研究“電流通過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生熱量的多少與哪些因素有關(guān)”時(shí)，熱量的多少不易測量，但是將其轉(zhuǎn)換為溫度的就更加直觀。而在引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)換的過程中回顧之前所學(xué)知識(shí)Q=cm△t，就使學(xué)生明白要將產(chǎn)生熱量的多少轉(zhuǎn)換為液體溫度的比較，前提是保持液體的種類、質(zhì)量、初溫一致。再如在研究“影響摩擦力大小的因素”的實(shí)驗(yàn)中，摩擦力的大小不易直接測量，要將其轉(zhuǎn)換為拉力大小的測量，這主要是應(yīng)用了之前學(xué)習(xí)的二力平衡的內(nèi)容，所以在實(shí)驗(yàn)時(shí)要確保測力計(jì)拉著物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)換法應(yīng)用在教學(xué)中還有很多，例如利用液柱的高低來比較液體壓強(qiáng)、利用小物塊運(yùn)動(dòng)的距離來反應(yīng)動(dòng)能的大小、利用海綿的形變來比較壓力的作用效果。羅馬不是一天建成的，學(xué)生對(duì)于轉(zhuǎn)換法的認(rèn)識(shí)也是由淺深，通過教師不斷引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷利用轉(zhuǎn)換法的探究過程，在學(xué)習(xí)過程中應(yīng)用并熟悉轉(zhuǎn)換法，在喝湯享受美味的過程中就把人體所需的鹽吃了。

三、科學(xué)推理法

哥白尼在長久觀察和演算的基礎(chǔ)上提出日心說，麥克斯韋在長期研究的基礎(chǔ)上預(yù)言的電磁波的存在。物理學(xué)習(xí)研究很多時(shí)候由于科技水平和者其他條件的限制，很多實(shí)驗(yàn)條件無法滿足。根據(jù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)結(jié)論并且在理論計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行邏輯推理分析，做出合理推測得出物理規(guī)律是一種物理研究的重要方法，我們稱之為科學(xué)推理法

科學(xué)推理法重點(diǎn)在于對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，突出實(shí)驗(yàn)中的主要影響因素忽略次要因素，將條件理想化，做出合理的推測。例如在研究“阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響”實(shí)驗(yàn)中，去掉棉布之后，從斜面同一高度下滑的小車滑行距離變大。主要影響因素是阻力變小。要進(jìn)一步研究應(yīng)在無阻力的條件下再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，目前的實(shí)驗(yàn)條件下難以進(jìn)行。所以根據(jù)科學(xué)推理法做出合理推測，如果小車不受阻力，物體將永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。再如在研究聲音的傳播條件時(shí)，在針筒內(nèi)部放置一個(gè)正在發(fā)聲的蜂鳴器，把針管活塞推到某一位置，用橡皮塞將注射孔密封。往下拉活塞，聽見蜂鳴器傳出來的聲音會(huì)越來越小，主要影響因素是由于針管拉出、空氣密度變小，所以假設(shè)針筒足夠長，繼續(xù)往下拉活塞，可以推測達(dá)到真空的條件下最后將聽不到聲音。科學(xué)推理法是物理研究的重要方法，對(duì)于學(xué)生的知識(shí)和能力要求比較高。所以教師在引導(dǎo)時(shí)應(yīng)該多注重對(duì)于現(xiàn)有結(jié)論的分析，并且讓學(xué)生大膽嘗試，讓學(xué)生在做中學(xué)，在學(xué)習(xí)中進(jìn)步，只有讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，才能學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法。

在物理規(guī)律的研究中還有很多科學(xué)方法，比如說利用放大法將微小的現(xiàn)象放大、利用等效替代法將復(fù)雜、不易操作的過程轉(zhuǎn)化為等效的、簡單的操作，利用圖像法將復(fù)雜的數(shù)據(jù)直觀化。科學(xué)的研究方法是研究物理規(guī)律必不可少的條件。學(xué)生要掌握這些科學(xué)方法，應(yīng)該在日常的物理規(guī)律教學(xué)中滲透科學(xué)方法的應(yīng)用。在不斷的學(xué)習(xí)積累中最終可以熟悉的應(yīng)用科學(xué)方法進(jìn)行物理規(guī)律的探究。