时间:2023-06-25 16:03:13
序论:写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感,挖掘那些隐藏在内心深处的真相,好投稿为您带来了七篇初中物理等效替代法范文,愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂,助力您的创作。
科学方法是连接知识和能力的纽带。“掌握一种科学方法胜过解答十个问题。”对研究方法的学习和考查体现着一种新的教学理念,同学们只有真正掌握了研究方法,才能有效解决实际问题,真正提高自己的创新意识和能力。
《新课程标准》要求,在突出科学探究内容的同时,重视研究方法的指导,使学生在进行科学探究、学习物理知识的过程中,逐渐拓宽视野,初步领悟到科学研究方法的真谛。因此初中物理论文初中物理论文,考查研究物理问题的方法,成为当前和今后中考的热点。
初中物理常用的研究方法有:控制变量法、等效替代法、转换法、推理法、模型法、类比法等。
一、控制变量法
所谓控制变量法,就是在研究和解决问题的过程中,对影响事物变化规律的因素和条件加以人为控制,只改变某个变量的大小,而保证其它的变量不变,最终解决所研究的问题。控制变量法是中学物理中最常用的方法,也是中考出题最多的方法。
在初中物理课本中,应用这种方法的实验有:
理想斜面实验、探究力与运动的关系、探究影响滑动摩擦力大小的因素、探究影响压力的作用效果的因素、探究影响液体压强大小的因素、探究影响浮力大小的因素、蒸发的快慢与哪些因素有关、探究影响滑轮组的机械效率的因素、探究影响动能大小的因素、探究影响重力势能大小的因素、探究影响导体电阻大小的因素、验证欧姆定律、探究影响电流做功多少的因素、探究影响电流的热效应的因素、探究影响电磁铁磁性强弱的因素、比热容概念的引入等
二、等效替代法
在物理实验中有许多物理特征、过程和物理量要想直接观察和测量很困难,这时往往把所需观测的变量换成其它间接的可观察和测量的变量进行研究,这种研究方法就是等效法。
等效替代法是常用的科学思维方法。等效是指不同的物理现象、模型、过程等在物理意义、作用效果或物理规律方面是相同的。它们之间可以相互替代,而保证结论不变。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,从而将问题化难为易,求得解决。
初中物理课本中应用这种方法的有:
1、探究平面镜成像特点时用另一支蜡烛在玻璃板后面去等效像2、等效电路 3、串并联总电阻 4、多个分力与合力等效 5、物体的重心等论文参考文献格式。
三、转换法
对于不易研究或不好直接研究的物理问题,而是通过研究其表现出来的现象、效应、作用效果间接研究问题的方法叫转换法。
初中物理中应用了这种方法的有:
1.研究物体内能与温度的关系(我们无法直接感知内能的变化,只能转换成测出温度的改变来说明内能的变化);
2.在研究电热与电流、电阻的关系时,将电热的多少转换成温度计液柱上升的高度;
3.我们在研究电功与什么因素有关的时候,将电功转换成砝码上升的高度;
4.在我们回答动能与什么因素有关时,我们将动能转化为小木块在平面上被推动的距离,距离越远则动能越大。
5.证明声音是由振动产生的,敲击音叉后放入水中,水花四溅。
注意:等效法与转换法很相似,它们的区别是“等效替代法” 中相互替代的两个量种类相同,大小相等 ,而“转换法”中的两个物理量有因果关系,并且性质往往发生了改变如
转换法: 电流大小用灯泡亮度体现; 磁场的强弱用小磁针偏转的幅度体现
等效替代法: 分力相叠加是合力 ;小石块体积用排开水的体积代替
四、理想模型法
实际现象和过程一般都十分复杂,涉及到众多因素,采用模型方法可起到简化和纯化的作用.忽略次要因素,从复杂事物中抽象出理想模型,合理近似的反应所研究事物的本质特征,这种研究问题的方法叫理想模型法.
在初中物理课本中,应用这种方法的有
1.光线(光线是看不见的,我们使用一条看得见的实线来表示,就将问题简化利用了理想化模型)
2.磁感线
3.电路图是实物电路的模型
4.力的示意图或力的图示是实际物体和作用力的模型。
5.实验室常用手摇交流发电机及挂图来研究交流发电机的原理和工作过程
6.研究连通器原理时用到液片模型。
7.研究肉眼观察不到的原子结构时建立原子核式结构模研究肉眼观察不到的原子结构时建立原子核式结构模型。
五、科学推理法
推理法是根据已知物理现象和规律,通过想象和推理对未知的现象做出科学的推理和预见.推理法是在观察实验的基础上,忽略次要因素初中物理论文初中物理论文,进行合理的推理,得出结论,达到认识事物本质的目的。理想实验是研究物理规律的一种重要的思想方法,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物理规律.
在初中物理课本中,应用这种方法的有
1、声音不能在真空中传播用推理法得出
2、研究物体运动状态与力的关系时,推理得出惯性定律。
六.类比法
类比法是指将两个相似的事物做对比,从已知对象具有的某种性质推出未知对象具有相应性质的方法.类比法在物理中有广泛的应用。所谓类比,实际上是一种从特殊到特殊或从一般到一般的推理。它是根据两个(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。在物理教学中,类比方法可以帮助理解较复杂的实验和较难的物理知识。
在初中物理课本中,应用这种方法的有
1、用水流类比电流 2、用水压类比电压 3、用水波类比声波 4、用太阳系的结构类比原子的结构。
总之,大家要养成良好思维习惯,在解决问题时要尝试运用各种物理研究方法,不断提高科学素质,这既是中考热点也是以实现课程改革的目标。
关键词:中考试题;初中物理;研究方法
一、控制变量法
所谓控制变量法就是指一个物理量受到多个物理因素的影响和制约。那么在讨论这个物理量与其中某个因素的关系时,只让这个因素发生变化,需要先控制其他几个因素不变,确定相关物理量之间的关系,这种方法叫控制变量法。比如在“探究影响电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关”的实验活动中。学生猜想:①可能跟电流大小有关;②可能跟线圈匝数多少有关。要验证猜想①跟电流大小有关,只改变通过电磁铁线圈中电流的大小,要控制线圈的匝数不变;要验证猜想②可能跟线圈匝数多少有关,就应该只改变电磁铁线圈的匝数,而要控制通过电磁铁线圈电流大小不变。最后我们利用电磁铁吸引大头针的数量来分析判断出它们之间的关系。
初中物理涉及的实验主要有:
1.探究影响液体蒸发快慢的因素有哪些;
2.探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关;
3.探究压力的作用效果与哪些因素有关;
4.探究液体内部的压强与哪些因素有关;
5.探究液体浮力的大小与哪些因素有关;
6.探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关;
7.探究动能、重力势能大小与哪些因素有关;
8.探究物体温度升高(或降低)时,吸收(或放出)的热量与哪些因素有关;
9.探究研究通过导体的电流与导体两端的电压以及导体电阻的关系;
10.探究探究影响导体电阻大小的因素;
11.探究研究电流做功的多少跟哪些因素有关;
12.探究探究电流的热效应与哪些因素有关。
二、转换法
在物理学中对一些不易观察的物理现象或不易直接测量的物理量,通常用一些较直观、易观察的现象去认识,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。在初中物理概念、规律学习和实验中经常应用这种方法。比如说电流看不见、摸不着,不易研究它的大小,但是我们可以通过电流通过导体产生的三大效应(热效应、磁效应、化学效应)来研究它的存在及大小;磁场看不见、摸不着,我们可以通过观察放入其中的小磁针的偏转情况来判断磁场的存在;空气看不见、摸不着,我们可以根据空气流动所产生的作用效果来认识它。
三、类比法
从两类不同事物之间找出某些相同或相似的量的思维方法,为了把要表述的物理事物说得清楚明白,往往用具体的、易理解的、人们所熟知的事物来类比那些抽象的、不易理解的、陌生的事物。比如在物理教材中用水流来类比电流;用水压来类比电压;用抽水机类比电源;用速度概念类比机械功率及电功率概念等。
四、等效替代法
等效替代法简称“等效法”,所谓“等效法”就是在特定的某种意义上,在保证效果相同的前提下,将陌生的、复杂的、难处理的问题转换成熟悉的、容易的、易处理的一种方法。初中物理教材中,在二力的合成中用合力等效代替分力;研究串、并联电路中电阻关系时引入等效电阻的概念;在电路分析中可以把不易分析的复杂电路简化成较为简单的等效电路。
五、建立理想模型法
为了研究的需要,把物理实体或物理过程经过科学抽象转化为一定的模型,这种转化忽略了一些次要因素,突出主要因素,它使物理教学简单化、形象直观化,易于学生理解。如:磁场是客观存在的一种特殊物质,而“磁感线”并不存在,为了描述磁场而引入的“磁感线”是假想的物理模型;光是客观存在的,为了研究光的传播路径和方向而引入“光线”,也是“假想模型法”;用图示的方法表示力;电路图是实物电路的模型;“管涌”是连通器模型;杠杆模型;轮轴模型;斜面模型等等。
六、科学推理法
有些物理实验结论或规律单凭物理实验是无法完成的,它需要大量可靠事实为基础,以真实的实验为原形,通过大胆、科学、合理的推理得出结论,深刻地解释物理规律的本质,是物理学研究的一种重要的思想方法。例如在进行牛顿第一定律的实验时,根据把物体放在越光滑的平面上就运动的越远的知识,我们可以推理出:如果平面绝对光滑且不受其他摩擦阻力,物体将永远做匀速直线运动;在做真空是否能传声的实验时,当我们发现装置中空气越少,传出的声音就越小时,我们可以推理出:真空是不能传声的。
其实物理研究方法不仅仅是以上所谈,还有观察法、实验法、归纳法、累积法、微小放大法、比较法、比值法、图像法等等。
学生在进行科学探究、学习物理知识的过程中,逐渐拓宽视野,初步感受科学研究方法带来的思维灵感火花,能够从中领略物理学科的奥妙,从而感受“另类思维”给他们带来“柳暗花明又一村”的效果。
参考文献:
[1]陈兵.初中物理学习方法浅析[J].新课程,2010(12).
[2]许万国.浅析初中物理学习方法[J].中国校外教育,2011(3).
一、控制变量法
物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想方法,广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中。
在初中常见实例如:探究琴弦发声的音调与弦粗细、松紧、长短的关系等;探究影响力的作用效果的因素;探究滑动摩擦力与哪些因素有关;探究二力平衡的条件;探究压力的作用效果与哪些因素有关;探究液体内部的压强与哪些因素有关;探究浮力的大小与哪些因素有关;探究动能(或重力势能)与哪些因素有关等;探究影响液体蒸发快慢的因素;探究物体吸热与物质种类、质量、温度变化的关系等;探究影响电阻大小的因素;探究电流与电压、电阻的关系;探究影响电流做功多少的因素;探究影响电流的热效应的因素;探究电磁铁的磁性与哪些因素有关;探究影响感应电流方向的因素;探究通电导体在磁场中受力的方向与电流的方向、磁感线的方向的关系等。
二、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。初中物理在研究概念规律和实验中多处应用了这种方法。
在初中常见实例如:可以通过敲动音叉所引起的乒乓球的弹开来说明发声体在振动;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;物体发生形变或运动状态改变可证明此物体受到力的作用;在测量滑动摩擦力时转换成测拉力的大小;通过小桌陷入沙坑的深浅来比较压力的作用效果;马德堡半球实验可证明大气压的存在;运动的物体能对外做功可证明它具有能;研究影响动能大小的因素时,物体动能的大小无法直接测量和比较,通过比较物体滚到斜面底端对其它物体做的功的多少,间接比较动能的大小;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;雾的出现可以证明空气中含有水蒸气;用加热时间长短来显示吸收热量的多少;研究电流时通过电流的热效应和磁效应去研究;研究磁场时用放在磁场中的磁体会受到力的作用去研究;指南针能指南北可证明地磁场的存在;可以通过电磁铁吸引铁钉的多少来显示电磁铁的磁性强弱等。
测量仪器:秒表、电流表、电压表、电阻表、弹簧测力计、气压计、微小压强计、温度计、托盘天平、电能表、测电笔等都是转换法的体现。
三、等效替代法
等效替代法是在保证某种效果(特性和关系)相同的前提下,将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法。
在初中常见实例如:把不易分析的复杂电路简化为简单的等效电路;研究串、并联电路电阻的关系时引入总电阻(等效电阻)的概念;研究同一直线上二力的关系时引入合力;在研究平面镜成像实验中,用两根完全相同的蜡烛,用未点燃的蜡烛等效替代另一根点燃的蜡烛的像,用玻璃板等效替代平面镜等。
四、建立模型法
即将抽象的物理现象用简单易懂的具体模型表示。在初中常见实例如:研究运动时建立匀速直线运动的模型;研究液体压强时用液柱模型;研究连通器原理时用液片模型;用简单的线条代表杠杆;研究光现象时用到光线模型;研究磁现象时用到磁感线模型;电路图是实物电路的模型;研究肉眼观察不到的原子结构时建立原子核式结构模型等。
五、类比法
在认识一些物理概念时,我们常将它与生活中熟悉且有共同特点的现象进行类比,以帮助我们理解它。在初中常见实例如:内能与机械能类比;用弹簧连接的小球类比存在着相互作用力的分子;在研究电流时,用水流进行类比;认识电压时,用水压进行类比;用抽水机类比电源;原子结构与太阳系;水波和电磁波等。
六、理想实验法
理想实验法是在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律的一种研究问题的方法。
在初中常见实例如:伽利略斜面实验;推导出声音不能在真空中传播;推导出牛顿第一定律;推导出电荷的种类等。
七、比值定义法:
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。
在初中常见实例如:速度、密度、压强、功率、比热容、热值、电流等概念公式采取的都是这样的方法。
八、积累法
在测量微小量的时候,我们常常将微小的量积累成一个比较大的量。
在初中常见实例如:测量一枚大头针的质量;测量出一张邮票的质量;测量出心跳一下的时间;测量出导线的直径等。
九、比较法
比较法是通过对不同的物理概念、定义或事物进行比较,发现它们之间的内在联系和根本区别,找出研究对象的相同点和不同点,从而进一步揭示事物的本质属性,它是认识事物的一种基本方法。
在初中常见实例如:比较惯性和惯性定律的区别;比较蒸发和沸腾的特征;比较汽油机和柴油机的结构和工作原理;比较发电机和电动机的结构、原理、能量转化;比较电压表和电流表的使用规则等。
十、归纳法
归纳法是从个别性知识,引出一般性知识的推理,是由已知真的前提,引出可能真的结论。
在初中常见实例如:在日常生活中了解到各种声音都是由于物体振动产生的,从而归纳出:一切发声体都在振动的结论;通过铜、铁、铝、银等金属能导电归纳出金属都能导电等。
十一、图象法
观察法:是人们为了认识事物的本质和规律,有目的、有计划地对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,科学观察,它和一般的看不同,是人的眼睛在大脑的指导下进行的有意识的组织的感知活动。
实例: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,观察蟋蟀知了呜叫是的情况,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水的沸腾……
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。
实例:研究光现象时用到光线模型;的示意图或力的图示是实际物体和作用力的模型;研究肉眼观察不到的原子结构时,建立原子核式结构模型;研究磁现象是用到磁感线模型;力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……
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。
实例: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;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;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……”
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。
实例: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;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;研究串联并联电路关系时引入总电阻(等效电阻)的概念……
控制变量法: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。这种方法在实验数据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。实例:在研究导体的电阻与导体那些因素有关时;在研究影响力的作用效果的因素;在研究导体的电阻跟哪些因素有关时;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……
比较法:比较法是确定研究对象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。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:一、异中求同的比较。即比较两个或两个以上的对象而找出其相同点;二、同中求异的比较。即指比较两个或两个以上的对象而找出其相异点;三、同异综合比较,即比较两个或两个以上的对象的相同点相异点。
实例: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……
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对象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。
关键词:物理教学;科学探究;研究方法
《义务教育物理课程标准(2011年版)》在第一部分前言中有关课程性质的叙述中明确指出:义务教育物理课程作为科学教育的组成部分,是以提高全体学生科学素养为目标的自然科学基础课程,此阶段的物理课程不仅应注重科学知识的传授和技能的训练,而且应注重对学生学习兴趣、探究能力、创新意识以及科学态度、科学精神等方面的培养。这体现了新时期教学理念与传统教学理念的区别,关于这一点,很多教师和学生容易忽视,他们常常会走进“学习物理只要学好知识就可以”的误区,从而使学生学习比较盲目,只知其一不知其二,知其然而不知其所以然。因此,探究物理问题的方法指导势在必行。下面我们一起来探讨初中物理中科学探究的一些常用方法。
一、控制变量法
有很多物理问题,影响它的因素往往有两个或两个以上,如果要研究这类问题与其中某个因素的关系时,就需保持除这个因素以外其他的因素不变,这种研究问题的方法叫做控制变量法。它是初中物理中最常用的一种方法,如初中物理(人教版)中探究影响滑动摩擦力大小因素的实验(如图1所示),在这个实验中为了探究压力对滑动摩擦力的影响,就需保持两物体间接触面的粗糙程度相同(如图中甲、乙所示)。同理,为了探究接触面的粗糙程度对滑动摩擦力的影响,就需保持压力相同(如图中甲、丙所示)。又如,探究影响压强大小因素的实验、探究影响浮力大小因素的实验、探究影响滑轮组机械效率大小因素的实验、探究影响动能大小因素的实验、探究不同物质吸热本领是否相同的实验、探究影响导体电阻大小因素的实验、探究电流大小与电压、电阻关系的实验、探究电流通过导体产生热量与哪些因素有关的实验、探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关的实验等等,都采用了“控制变量法”。
二、转换法
换一个角度或根据它所产生的效应来研究,这种研究问题的方法叫做转换法,又称转化法。如,初中物理课本中研究分子的运动时,由于分子本身很小,无法直接用肉眼去观察它的运动情况,这时就只有通过它运动所产生的宏观效应,即扩散现象来进行研究(如图2所示)。又如,在研究影响动能大小的因素时(如图3所示)动能的大小无法直接去测量,这时只有把动能的大小转换为对物体做功的多少去进行研究,即把钢球动能的大小转换为钢球推动木块的远近,这样来比较物体动能的大小就很直观,也易理解。用这种方法研究的物理问题还有很多,在此不再一一枚举。
三、比较分析法
我们在分析一些类似问题时,常采用此种方法,同中求异。例如,某校STS小组利用手电筒发出的光从较远的地方射向两个同种材料制成的不同凸透镜,结果发现如图4所示的情况,可得到凸透镜的聚光能力与凸透镜的平凸程度和焦距的关系。除了这个问题之外,初中物理中还有一些问题也采用了这种方法,如研究光的反射与折射现象、蒸发与沸腾、电阻的串联与并联等等。
四、等效替代法
有时为了研究问题的方便或条件不允许时,就需在效果相同的情况下,用一个量来代替几个量或用几个量来代替一个量,像这种研究问题的方法叫做等效替代法。如,我们在研究几个力的合成时,就采用了这种方法(如图5所示)。如图甲,使拉力F1、F2共同作用于弹簧的一端,把弹簧拉长到某一长度,然后如图5乙图中用一个力F,把此弹簧拉长到与甲图一样长,即拉力F作用产生的效果与F1、F2共同作用产生的效果相同,我们就把这个拉力F叫做拉力F1、F2的合力,即F等效于F1与F2共同作用。还有在研究电阻的串、并联时,也是采用“等效电阻”来代替串、并联中的几个电阻等。
五、类比法
在自然界有时某种现象与另外的某种现象具有很相似的特征或表现类似的性质,此时为了便于研究这一现象,常采用类比法。类比法是人们所熟知的几种逻辑推理中最富有创造性的方法。科学史上很多重大发现、发明,往往就采用了这种方法,因而类比法被誉为科学活动中的“伟大的引路人”,是它首先推动了假说的产生。尽管类比不能代替论证,但可以为理解新知识、概念和规律提供依托。因此,作为一种“从特殊推到特殊的科学方法”,类比法在物理探究中有着广泛的应用。如,在探究形成电流的原因时,由于电流看不见、摸不着,很抽象,学生很难理解,因此我们常用水流来类比电流,使电流的概念形象化、直观化(如图6所示)。又如,在讲授分子间为什么会存在分子势能时,常把分子间的作用同物体与地球间的作用来类比,被举高的物体具有重力势能,同样分子也具有分子势能。这样学生就容易理解了。
六、假想法
1等效替代法
等效替代法是最简单的一种方法.但由于初中阶段对等效替代思想提及不多,学生往往一开始不能理解,给教学带来一定障碍.
例1图1为测量未知电阻Rx的阻值的电路, R为电阻箱,S为单刀双掷开关,R0为定值电阻.主要步骤有:
A.按照电路图,正确连接实物.
B.先把开关S接(填a或b)点,读出电流表的示数为I.
C.再把开关S接(填a或b)点,调节电阻箱,使电流表的示数为.
D.读出电阻箱的示数R′.
(1)请补全实验步骤.
(2)待测电阻Rx的阻值为(选填R′或R0).
本题比较简单,但学生答题的结果并不理想.在教学过程中笔者借助“曹冲称象”的故事来进行类比,取得了不错的效果:(1)曹冲应该先称象还是先称石头?引出应先把开关拨至a点,让电阻Rx接入电路;(2)曹冲向船中加石头到何时为止?引出如何等效,即当开关拨至b点,R接入电路后让电流表示数仍为I;(3)象的质量是多大?引出用R替代Rx,从而顺利得出结果.在这样的启发式提问的情况下,学生能再次通过教师的类比更深刻、更形象的理解等效替代法,同时学生也感受到类比法的作用.
2伏安法
伏安法是最重要的方法,在课程标准中它的要求是理解,也是中考的热点实验.从名称不难看出是利用电流表和电压表测出电流和电压,最终计算出电阻,它其实是欧姆定律的应用.实验重点考查学生设计电路、连接电路、分析数据、总结规律、方案评价、异常情况处理等能力.
例2在测定值电阻Rx的阻值实验中.电源电压保持不变,滑动变阻器R0上标有“20 Ω 1 A” ,器材均完好.
(1)某同学按图2连接电路,闭合开关S前, 应将滑动变阻器的滑片置于端.(选填“a”或“b”).
(2)该同学实验操作正确,闭合开关后读得电压表示数为2 V、电流表示数为0.2 A,则Rx的阻值为,电源电压为V.
(3)他再次移动滑片,观察到电流表示数如图3所示,则此时滑动变阻器接入电路的阻值为Ω.
(4)该同学继续向左移动滑片,他发现电压表的示数将(选填“变大”“变小”或“不变”),当滑片移至某点时,电流表和电压表的示数均变为0,经检查是电压表的0~15 V量程断路了,若想利用该器材完成这组数据的测定,他的做法是:.
(5)该实验中滑动变阻器的主要作用是:.
第(1)、(5)小题属于基本的实验操作能力考查,比较简单.
第(2)小题的第1空、第(3)题、第(4)题的第1空属于欧姆定律的基本运用,难度也不大.
第(2)小题的第2空则需要学生能挖掘题目中“实验操作正确”所隐藏的条件,即开关闭合前应将滑动变阻器的滑片移至最大阻值端.再利用欧姆定律进行求解.
第(4)小题的第2空的解决相对要求较高.需要学生利用第(3)小题的结果推算出电流表示数为0.3 A时,电压表的示数已为3 V,再根据第(4)小题电压表示数将变大,判断出此时电压表的示数已经超过3 V,要完成数据的测量,电压表已不能直接测量Rx的电压,最后依据电源电压为6 V和串联电路中U=U1+U2,判断出此时滑动变阻器两端的电压小于3 V.所以将电压表改为测量滑动变阻器的电压,最终完成数据的测量.
3单表法
所谓单表法,是指在伏安法测电阻过程中一电表损坏,利用另一电表配以滑动变阻器或定值电阻(电阻箱)来测量电阻的方法,也可以理解为伏安法的延伸.
例3现要测量一个阻值约为几百欧的电阻.提供的器材有:电源、电压表、电阻箱R、开关S1和S2、导线.设计了如图4所示的电路图.
(1)实验过程如下:
①根据电路图,连接成如图5所示的实物电路.
②电路连接正确后,先闭合S1,再将S2拨到触点1时,电压表的读数为U1,则电源电压为.
③闭合S1,将S2拨到触点2,当电阻箱的阻值调为R0时,电压表的示数为U2,则待测电阻的阻值Rx=.
(2)如将上述器材中的电压表换成电流表(0~0.6 A),你认为(选填“能”或“不能”)较准确测出该待测电阻的阻值,原因是.
第1题中,当开关S2接1时,电压表测的是电源电压,接2时,电压表测Rx电压,则R分得的电压为U1-U2,通过R的电流为U1-U2R,根据串联电路电流相等的特点,求出Rx的阻值为U2U1-U2R.
第2题中考虑到Rx的阻值为数百欧,电流最大为零点零几安,读数时误差较大,甚至无法读取.
本题中由于缺少电流表,则电路中Rx和R通过的电流相等,设计成串联电路.利用测R的电压,计算R通过的电流来求得Rx通过的电流,最终利用欧姆定律完成阻值的测定.解答此类实验题的关键是要根据实验中缺少的电表来进行方案的设计、步骤的确定、表达式的推导.
例4利用下列器材测出Rx的电阻值.滑动变阻器(最大阻值为R0)、电流表、待测电阻Rx、电压保持不变的电源,开关若干.请画出实验的电路图,写出实验步骤,并最终给出Rx的表达式.
方案一步骤:
(1)将滑片移至最大阻值端,按图6连接电路;
(2)闭合开关,读出电流表的示数,记为I0;
(3)再用电流表测出通过Rx的电流,记为Ix.
表达式:Rx=I0IxR0.
方案二步骤:
(1)按图7连接电路,闭合开关;
(2)将滑片移至a端,记下电流表示数为Ia;
(3)再将滑片移至b端,记下电流表示数为Ib.
表达式:Rx=IbIa-IbR0.
方案一中将滑动变阻器当定值电阻使用,让它和Rx并联,使两者两端的电压相等.利用测R0电流算电压,最后再求Rx的阻值.方案二中让电路发生改变,利用电源电压保持不变的特点,求出Rx的阻值.两种方案看似不同,其实都利用了电压相等来进行推导,其本质的实验设计理念是相同的.
关键词: 初三物理复习 专题复习 复习策略
教师要针对物理中考的要求,强化专题训练,在实战演练过程中提高学生解题能力。下面我以“多种方法测电阻”这个专题为例和大家共同探讨物理专题复习策略。
一、准确分析复习和训练中存在的问题,并借鉴中考时学生在答题中存在的问题,有针对性地进行物理专题复习。
电学版块在中考试卷中权重很大。测电阻是电学知识中的一个非常重要的考点。这个知识点在近几年的中考试卷中反复出现,填空、实验设计和综合题中都有它的痕迹。学生出现的问题主要有:伏安法测电阻实验中对滑动变阻器的操作不到位,等效替代法测电阻的设计欠妥,特别是只有电流表或者只有电压表时设计测电阻方案得分率很低。针对这一现状,我开设了“多种方法测电阻”专题复习课。
我在课的第一版块,给同学们展示了一个由一组干电池、一个开关、一个电压表、一个电流表和一个未知电阻组成的电路图。让学生判断能否测出未知电阻的阻值,如果能,则依据是什么?学生很自然地想到了用欧姆定律变式求电阻R=U/I。我追问:这个实验电路图有值得改进的地方吗?学生想到实验次数少、结论具有偶然性等,需要串联一个滑动变阻器。接下来,通过课件复习实验室里的伏安法测电阻的相关知识。通过这两个问题,学生认识到初中测电阻的本质原理——伏安法测电阻R=U/I。接着我让学生说说曹冲称象的故事。既活跃了课堂气氛,又让他们直观地认识了等效替代的思想。下面顺理成章地介绍了测电阻的特殊方法——等效替代法测电阻,让学生了解了电阻箱在实验中的用法,特别是让学生熟悉了单刀双掷开关的作用。这些基础复习为下面的变式测电阻做好了铺垫,使学生解决问题的能力得到了提高。
二、在夯实基础知识的基础上将知识转化为能力,从而在解题过程中能够有效地运用已有的知识解答变式题。
我在课的第二版块安排的是“用电流表和一个定值电阻R测量电阻”,这与书上伏安法测电阻的实验器材明显不同:少了一个测量电压的电压表。我给出了一个电路图,让学生分析能不能测出电阻。让学生在讨论中认识并理解一个电流表和一个定值电阻就相当于一个电压表。这样就从本质上解决了测电阻的仪器问题。接下来,提高学生对变式题目的认识水平和语言表达能力。我给学生提供了下面四个设计方案,让他们写实验步骤和待测电阻R的表达式。
为了充分利用课堂时间,我安排教室里的每一排同学完成一个规定的实验方案,完成好规定的实验方案后可选做其他方案。这样既可以照顾到解题能力差的后进生,又可以激发中等及以上学生的挑战欲望,让他们以饱满的精力完成学习任务。实际效果与我预想的一致。中等学生在规定时间内完成了两至三道题,优等生完成了所有题目。在引导学生交流的过程中,我有意识地让学生说说实验设计的本质。这样,学生在回答问题时能够抓住重点,语言精练而准确,同时也为下个版块的教学设计做好了铺垫,降低了学生设计电路的难度。
三、让学生主动参与设计、总结归纳知识,提高对知识本质的认识,从而熟练掌握解答一类题的方法。
我在课的第三版块中,安排的是让学生小组合作设计“用一个电压表和一个定值电阻R0测量未知电阻”。有了上一个版块的铺垫,学生能够清晰分辨电路图和准确表达实验步骤。在这个环节中,学生通过知识的迁移,很容易想到用一个电压表和一个定值电阻相当于间接地提供了一个电流表。这样就回到了伏安法测电阻的本质上。学生两人一个小组,讨论得比较激烈。在交流展示环节,我惊喜地发现学生设计出了多种方案。大多数学生都设计出了用一个电池组,一个开关,一个电压表,一个定值电阻和一个未知电阻的电路图。这种方案设计简单,步骤容易,美中不足的是在测量过程中要拆装电压表。有的学生设计了用两个开关和一个电压表与定值电阻的测量电路。这种设计避免了测量过程中拆装电压表的问题。测量时通过一个开关把其中一个电阻加以短路,从而改变电压表的测量对象。然后根据串联电路的规律就可以推断出未知电阻R的表达式。因为一个单刀双掷开关的作用相当于两个普通的单刀单掷开关,所以有的学生设计出了用一个单刀双掷开关和一个电压表与定值电阻的测量电路。只要改变单刀双掷开关的触点,就可以轻松地测量出不同部分的电压,从而得到未知电阻R的表达式。通过这一版块的教学,学生对初中物理测量电阻的问题有了更深刻的认识,明白了无论题目怎么改变,它的本质原理仍然是R=U/I,从而能够从容地解决这一类问题。
四、注重课后的反馈和教学反思。