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物理教学中的实验探究

发布时间:2021-08-03 08:42:10 浏览数:

物理是一门自然科学,也是一门实验科学.实验探究方法在物理教学中是非常重要的教学方法.实验探究方法是指在学生对研究对象的属性、规律及相互联系处于无知或知之不多的情况下,通过教师的组织和指导,提出问题、设计实验,并通过实验与探究,得出科学结论的过程.在物理教学中有哪些实验探究方法呢?如何运用这些方法呢?

一、转换法

又称“转化法”,即对于看不见摸不着的东西,我们可以换一个角度(利用可以觉察的现象)去认识它,这是物理学中最常用的方法.

例如,电路中的电流是看不见的,我们可通过电流使电灯发光,从而感知电流的存在;磁场也是看不见的,但我们可以通过观察磁体周围小磁针的偏转,感知磁场的存在;物体温度的微小变化可通过温度计示数的升高或降低来加以反映;用扩散现象来证明分子在不停地做无规则运动;等等.这都是使用了探究实验方法的转换法.

转换法在平时的分析和解决问题过程中用得较多.

例如,判断物体的运动情况时,人们习惯以地面上的树木、建筑物为参照物来描述物体的运动状态,不习惯以运动的物体为参照物.在这种情况下,我们要善于转换观察的角度,把自己放在参照物上,看被描述的物体如何运动.对同一物体运动状态的分析,试着用不同的参照物描述它的运动情况,可以培养分析问题和发散思维的能力.

二、等效替代法

等效替代法也是实验探究中一种常见的方法.比如,在研究平面镜成像时,利用两个完全相同的棋子,当平面镜后面的棋子与平面镜中的像完全重合时,得到物体在平面镜中所成的像与物体的大小相等,这就是等效替代法;利用物块在做匀速直线运动时,受到平衡力的作用,测量出拉力的大小,间接地测量了滑动摩擦力的大小,这也属于等效替代法.在教学中,可用等效替代法测量导体的电阻,常见方法如下:1.缺少电流表(双伏法测电阻),电路图如图1,利用电流相等UR=UxRx,可算出电阻Rx.2.缺少电压表(双安法测电阻),电路图如图2,利用电压相等IR=IxRx,可算出电阻Rx.3.缺少电压表,只有一个电流表,利用滑动变阻器的最大电阻值测出电阻Rx,电路图如图3,利用电源电压不变I1Rx=I2(R0+Rx),可算出电阻Rx.4.用电阻箱替代法,电路如图4,在同一电路中电流表示数相等,说明电路中的电阻相等,读出电阻箱的示数就是电阻Rx的阻值.

三、控制变量法

即控制其他影响因素,将需要探究的因素改变,突出其中的一个量与被研究的物理量之间的关系,得出结论.

例如,在探究滑动摩擦力的大小时,就可采用控制变量法,即控制影响滑动摩擦力的其他因素,只改变其中的一个因素,比较滑动摩擦力的大小是否与其有关;在探究电流与电压、电阻的关系时,经常用控制变量法,控制电阻不变,研究电流和电压的关系,控制电压不变,研究电流和电阻的关系.在探究声音传播的实验中,随着抽气机不断地抽出气体,玻璃罩内的空气越来越稀薄,听到的铃声越来越弱,从而理想化得出:如果玻璃罩内的气体被抽成真空,将听不到铃声,即真空不能传声.这里用的也是控制变量法.控制变量法在物理教学中用处很多.当然,如果没有控制好变量,使影响因素出现两个或两个以上变量时,就不具有可比性,不能从实验中得出准确的结论.

实验探究法在物理教学中的具体应用还有很多,如物理中的连接体问题,可考虑用整体与隔离结合的方法分析;对运动学中的对称性问题,可用递向思维研究;伏安法测电阻,用电流表替代电压表,或用电压表替代电流表;对于估算问题,可用数学的近似计算,也可用图象“数方格”等.总之,等效、替代、类比等一些巧思妙解的创新方法都可划归为实验探究法,在分析某些问题时非常有益.我们要通过实验探究方法的运用,将物理学中抽象难懂的理论,变得具体、形象、生动,让学生容易接受并能正确全面地理解.

探究性实验教学体现了新课程教学的特色,也是普通高中物理课堂教学的重要任务.作为课堂教学的引导者、组织者,如何让学生通过课堂学习,掌握科学探究的一般过程,真正实现物理学科素质的提高,合理定位、科学实施教学策略是我们每一位物理教师不断追求的目标.

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