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初中物理用到的实验方法范文1
一、控制变量法
在多个因素同时存在的物理实验中,先考察其中一个因素对研究问题的影响,而保持其他因素不变的实验方法叫控制变量法。控制变量法是最常用的实验方法之一,在对多个因素同时起作用的实验探究过程中,我们都要用到控制变量法。
例如,在著名的“欧姆定律”实验中。欧姆虽然事先知道:电压和电阻的变化都会影响到电流的变化。但如果电路中的电流发生了变化,到底是由电压变化引起的还是由电阻变化引起的呢?欧姆认为:如果能控制电压不变,那么电流的变化就是由电阻的变化引起的;如果能控制电阻不变,那么电流的变化就是由电压的变化引起的。他的实验思路是控制变量法应用于实验探究的一个典型范例。正因为欧姆选择了正确的实验方法,再加上他十年的不懈努力,才最终在电学方面做出了巨大的贡献,电阻的单位也用他的名字来命名。
又如,探究“降落伞在空中滞留的时间”“压力的作用效果与哪些因素有关”“影响电阻大小的因素”等实验都应用了控制变量法。
二、 等效替代法
在保证某种效果相同的前提下,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处理的方法叫做等效替代法。
等效替代法能将复杂的问题简单化,是物理学中常用的一种实验方法。在“曹冲称象”故事中,聪明的小曹冲就是利用了等效替代法,才解决了其他文武大臣都无法解决的难题,从而千古留芳。
又如,在现代电子技术中,在分析一些复杂的电路时,人们常常只关注整个电路(或电路中的某一部分)的输入、输出关系(即电流和电压的变化关系)。这样我们就可以用一个简单的电路来代替复杂的电路,使问题得到简化,这个简单电路就是复杂电路的“等效电路”。另外在研究“合力”“等效电阻”等实验中均应用了等效替代法。
三、类比法
在认识和研究一些比较抽象的物理概念和规律时,我们常将它与生活中熟悉且有共同特点的现象进行类比。这种化抽象为具体、化难为易的方法叫做类比法。
类比法对物理学的发展,对学生学习物理有着巨大的作用。例如,在研究“电流与电压的规律”实验中,我们先把“电流”和“水流”、“电压”和“水压”进行类比,然后根据“水流”和“水压”的特点提出种种猜想来研究“电流”和“电压”的规律,从而使问题得到解决。
在教学实践中我曾有利用“类比法”成功突破实验难点的一个案例,供大家参考:
内容:九年级上册第一章第三节《比热容》。
实验课题:比较不同物质的吸热能力。
实验现象:相同质量的水和沙吸收了相同的热量后,水的温度上升得少而沙的温度上升得多。
思考问题:水和沙相比哪种物质的吸热能力更强?
由于“吸热能力”这一物理现象比较抽象,同时学生受“温度高的物体吸收热量多”这种思维定势的影响,几乎所有学生都误认为是沙子的吸热能力更强。
为了突破这个难点,我把“两种物质的吸热能力(比热容)”与“两个人的喝酒能力(酒量)”进行了类比,并提出这样一个问题:“质量相同的两个人,都喝下了一瓶相同的啤酒。其中一人面不改色,体温上升得少;另一人面红耳赤,体温上升得多。请问:谁的喝酒能力更强(酒量更好)?”
学生们笑呵呵地回答:“面不改色,体温上升得少的人喝酒能力强。”当我再次问到:“在我们刚才的实验中,水和沙哪种物质的吸热能力更强”时,所有学生都答出了正确的答案:“水的吸热能力更强。”教学难点得到了突破,“比热容”这个复杂概念的教学也就迎刃面解了。
四、建模法
即将抽象的物理现象用简单易懂的具体模型来表示。
如卢瑟福提出用“原子核式结构模型”来表示“原子的结构”。物理学中用“磁感线”来表示“磁场的分布”规律,用“力的图示”来表示“力挫群雄的大小”、“方向”和“作用点”等,都用到了建模法。
五、转换法
即对一些看不见、摸不着的物理现象,或不易测量的物理量,把它转换成看得见、摸得着的现象或物理量,来间接认识或间接测量的实验方法。如根据“磁场对磁体有力的作用”来认识“磁场的规律”,利用“液体的热胀冷缩的”性质来“测量温度”等,都用到了转换法。
六、实验+推理法
如“牛顿第一定律”和“真空不能传声”两个实验用的都是这种方法。
七、其他方法
初中物理用到的实验方法范文2
【中图分类号】G【文献标识码】A【文章编号】0450-9889(2016)05A-0047-01
素质教育要求初中课堂不仅要注重知识和技能的传授,还要加强学生综合能力的培养,实现学生综合素质的全面发展。实验教学便是实现这一目标的重要手段,但从当前初中物理教学的现状来看,多数教师还没有摆脱传统的“重理论,轻实践”的教学理念,对物理实验教学重视不够,使得物理实验往往流于形式,难以有效锻炼学生的操作能力、合作能力和探究能力,不利于学生的全面发展。那么,初中物理教师该如何改进物理实验,实现理论与实践的有机结合呢?
一、改变教学理念,重视能力培养
新课程改革将“突出学生主体地位,发挥学生的主观能动性”放到了非常重要的位置,“重知识、轻能力,重理论、轻实践”的传统教学观念早已不再适用于初中物理的教学活动。为此,教师要加快物理教学理念的转变,高度重视物理实验教学,将更多先进的实验教学观念和方法运用到课堂中,并努力适应新课程改革对初中物理实验教学提出的要求,逐步从课堂主宰者的角色转变为课堂引导者、组织者、合作者,将课堂还给学生,激发学生的学习兴趣和主动性,使学生养成主动思考、主动质疑的良好习惯,促进学生的思维能力、合作能力、探究能力的提高。在学习人教版物理八年级上册《声音的传播》时,很多学生对声音可以在液体内传播表示不能理解。为此,教师一改传统教学中生硬传授知识点的做法,设计了一个演示实验,让学生在观看演示实验的过程中加深对声音在液体内传播的理解:将五把钥匙用细线系好,放入盛满水的大烧杯中,然后上下抖动细绳,这时我们可以听到钥匙碰撞的声音。此时教师提问道:“大家仔细想想生活中还有什么例子能够证明声音是可以在液体中传播的呢?”学生受实验的启发,列举出“人在潜水时可以听到岸上人说话的声音”和“鞭炮在水中爆炸的声音”等例子。通过这种演示实验和教师的有效提问,大大地激发学生的学习兴趣,加深了学生对知识的理解,促进了学生自主思考能力和探究能力的提高。
二、改进实验装置,增强实验效果
一个优秀的物理实验能够使物理教学达到事半功倍的效果。但很多物理实验受实验器材和环境条件的制约,容易出现实验成功率低,实验现象不明显等问题。教师在处理这些实验时,要摆脱“教材至上”的观念,根据实验特点和实际条件灵活选择实验器材,改进实验装置,增强实验的直观效果。教师在改进实验装置时要遵从现象明显、操作简单、成功率高的原则,使实验能够更好地突出实验原理,验证教学内容。在学习“液体汽化的物态变化”时,教材提供的是“观察水的沸腾”演示实验:利用酒精灯加热装水的烧杯,待水温达到沸点后观察水的变化。由于烧杯容积相对较大,盛水量较多,所以需要较长的加热时间。为了缩短实验时间,教师对实验器材进行了改进,将烧杯换成大号试管。相比于烧杯,大号试管可以直接在酒精灯火焰上加热,并且盛水量更容易控制,减少了加热的时间,使实验的可控性更高,实验现象更明显,加深学生的理解。
三、优化实验方法,减小实验误差
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一、加强物理教学实验的引入
采用多样化的教学实验,设计特定的物理实验情境,生动形象的将课堂内容引入进来,能够有效地促进学生学习物理内容与物理实验操作的兴趣。比如,在着手光折射这一章节的课程教学时,教师应该设置这样的实验教学情境,即在装有水的玻璃槽容器中插入一个泡沫片,然后往泡沫片上贴一张用纸裁剪的鱼,让多名学生拿钢丝刺泡沫片上贴着的鱼。通常情况下,学生们都会认为自己眼睛所看到的鱼位置是准确无误的,这种单凭自己的直觉或者经验对自然现象进行判断的情况,在日常社会实践中数不胜数。然后教师将插在水中的泡沫片拿出来,学生们就会发现所有的钢丝都未扎到鱼,而是扎到了鱼的上方,最后告诉学生这种现象就是光折射原理。通过这种实验教学,将物理学科中的知识与日常生活紧密结合起来,再经过教师对实验情境的安排与设置,就会大大提升教学的质量与乐趣,真正的让学生体会到实验的魅力,增加对物理的学习兴趣,强化学生研究物理原理的学习动力。另外,教师还要精心组织课堂步骤,把握好物理实验课堂气氛对学生的思维引导时机,当出现学生们意料之外的奇特现象发生时,教师要牢牢把握住这一时机,及时对学生的思考内容与思考方向进行引导,在激发学生认知方面实现预计的课堂教学目标。
二、强化物理实验的锻炼
为了适应新时代的发展需求,当前的物理教学必须引入实验教学法,让学生亲自动手做实验,仔细观察实验过程中所产生的各种现象,真正理解教材中的各个原理与知识点。例如,教师在进行实验之前,要首先向学生介绍试验中所使用到的仪器,以及这些仪器的使用方法与功能,然后制定出清晰合理的操作流程,对于操作流程,不但要标出重要的实验步骤,而且要指出具体的操作要求。然后组织学生进行实验操作,培养广大学生的观察能力,提升学生的实践操作能力。最后,教师要强化自身的督导作用,实验的目的就是提升学生学以致用的素质,因此,教师不但要密切观察学生们在做实验过程中的各个细节,对于出现问题的地方要及时的加以指导,而且还要引导学生学会对所学知识加以论证的习惯,“尽信书则不如无书”就是告诉学生,对于所学知识要学会质疑与求证。总之,加强学生的物理实验锻炼,不仅可以提高学生的实践操作能力,而且可以加深学生对教材内容的理解深度。
三、提高物理实验的创新
在物理实验教学中,按部就班的根据教材步骤与方案进行实验是应该极力克服的,避免盲目、呆板的按照教材内容进行教学安排,对于实验方式进行精心设计与思考,科学引导学生进行实验创新,能够极大的丰富学生所掌握的实验方法,同时还可以激发学生参加实验的主动性与自信心,让广大学生体会到物理实验所带来的无穷乐趣,以及物理知识的博大精深。诸如,针对物体质量的测量实验,最为常见的实验方式就是用弹簧秤对砝码质量进行测量,砝码两边各有一个吊钩,因此弹簧秤可以直接将砝码吊起来进行测量,通过砝码质量的测量最终得出物体的质量。但是,在日常生活中我们所运用到杯子、瓶子、书本等很多物品的质量都是无法运用弹簧秤进行测量的,这个时候教师就要引导学生们发散思维,努力想象各种能够用以测量物体质量的仪器或工具,例如电子称、磅秤、天平、公平秤等等。通过物体质量测量方法的创新和改变,充分的显示出了实验不仅具有多种形式,而且可以在很多环境中进行操作,包括学校的实验室、家里、商场或者是任何具备实验条件的场所。
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〔中图分类号〕 G633.7〔文献标识码〕 C
〔文章编号〕 1004―0463(2008)06(B)―0043―01
在初中物理教学中,把某一方面的知识或某个事物的某些特征与相类似的另一方面的知识或另一事物的某些特征进行对比教学的方法,叫对比法。在教学中采用对比法有利于加深学生对所学知识的理解,加强知识板块之间的联系和综合,从而达到一箭双雕,事半功倍的效果。在物理教学中应用对比教学法,可以帮助学生开拓视野,形成比较完整的知识结构;能较好地拓展学生的思维空间,打破学生的思维定势;可帮助学生更快、更好地理解和掌握物理知识,并利用物理知识去解决生活中的实际问题。以下就是笔者在多年初中物理教学实践与探索中得出的几点体会。
一、物理教学中对比法的具体应用
1.探究实验的对比:指对实验原理、实验方法或实验内容相似的实验进行对比教学,有利于更好地理解和掌握实验。
例如,“伏安法测电阻”和“测定小灯炮的电功率”,两个实验的相同点对比如下:
两个实验的不同点的对比:
上面两个实验还可与“研究电流跟电压、电阻的关系”的实验进行对比。
2.研究方法的对比:初中物理教学中,在研究不同问题时往往采用同一种研究方法,将研究这些问题的方法进行对比,有利于学生更好地掌握物理研究方法,并利用这些方法去研究物理问题。
在“探究电流跟电压、电阻关系”的实验中,探究“电流跟电压关系”时,电阻一定;探究“电流跟电阻关系”时,电压一定;这种研究方法叫“控制变量法”,是物理研究中用到的最多的一种方法。探究“决定电阻大小的因素”,“研究电磁铁”,“探究液体内部的压强”等实验用到的都是这种方法。
在物理学习和研究中,很多地方也可以利用对比法,比如概念的理解,公式的应用,方法的使用等。
二、对比法教学中需要注意的几个问题
1.进行对比教学,要求教师要有丰富的物理知识。既要熟练掌握中学物理课本中的知识,还要掌握生活中的物理知识。有驾驭整个中学物理知识的能力,并有用简捷、准确的语言纵横联系各知识点的能力。
2.在教学中要把学生作为主体,教师是学生学习的引导者,在教师的指导下,通过学生自己参与、思考,把所学的知识进行综合、分析,寻找出知识点之间的联系与不同。而不是把对比的结果告诉学生,即“授之以渔”,而不是“授之以鱼”。
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一、由单一重实验基础知识向重视实验知识与技能、过程与方法的全面考查转化
示例:小明想验证“用滚动代替滑动能减小摩擦”的正确性,利用以下一些器材:质量相等、带钩的木块A和木块B,弹簧测力计,砝码、棉布,圆柱体铅笔若干,进行实验探究。请完成以下填空:
实验步骤一:把木块A放在水平桌面上,用弹簧测力计________拉动木块,记下弹簧测力计的示数F1,根据________知识,可知F1的大小等于木块受到的摩擦力;
实验步骤二:把________放在水平桌面,将________放在其上方,用步骤一的方法拉动木块,记下弹簧测力计的示数F2;
实验分析:当满足________的条件时,上述结论是正确的。
反思:研究影响滑动摩擦力大小的因素是教材中一个重点实验,本题在该实验基础上进行拓展──验证用滚动代替滑动能减小摩擦的正确性。题中仅以五个填空全面考查了学生对实验原理的理解、实验器材的选择、实验方案设计及实验结论分析等内容,是知识与技能、过程与方法的全面兼顾。实验原理是实验方案设计的理论指导,实验前不弄清原理,必会导致实验的盲目性;实验器材选择是保证实验成功的一个关键因素,它要求学生了解常见实验仪器的作用与使用方法,有的实验器材在选择时还需借助科学方法分析,本题就是应用控制变量法选择器材的一个实例;实验方案设计是实验的核心,是实验原理、器材选择使用的综合体现,理所当然是考查的重点。
二、拓展教材实验,考查学生分析改进实验方案的能力
示例:在测量大气压的实验中,某同学将玻璃板放在桌子上,用吸盘贴在玻璃板上面,用弹簧测力计将吸盘缓慢向上拉,直到吸盘脱离板面,问:某同学做实验时发现弹簧测力计的量程都太小,不能测出吸盘脱离板面时的拉力,请你选择其他器材与这只弹簧测力计组合,测出吸盘脱离板时的拉力,要求写出用到的器材和方法。
反思:题中实验源于教材,是《大气压》内容教学的一个重点。教材所提供的实验方案是一种极为理想的情况,然而在实际操作中会因吸盘面积较大,而弹簧测力计的量程太小无法测出拉力,给实验增添了一定难度。如何改进实验方案?这是对学生综合运用所学物理知识解决实际问题的能力考验,更为激发学生创新意识提供了良好的契机,是物理教学目标的精髓。
三、运用科学原理评估分析实验方案
示例:为了探究并联电路中干路的电流与支路的电流有什么关系,小明同学选择的实验器材是:3节干电池串联作电源、两个标为2.5V字样的小灯炮、一只电流表、一个开关、导线若干,他的实验设想是:首先将实验器材连成图所示的电路,然后用电流表选择恰当的量程分别测出A、B、C三点的电流,分析这一次测量中三点电流的数据,就得出干路与支路的电流的关系。请你分析说明小明同学这一实验方案中存在哪些不足,并提出相应的改进意见。
反思:探究并联电路中干路电流与支路电流关系是学生亲手做过的一个实验,试题巧妙设置易被学生忽视的几个不合理因素,以评估方式考查学生对实验的理解程度。实验评估是对学生能力的较高要求,它要求学生对实验有一个整体上把握,如实验原理、器材、步骤、结论分析等;同时,它也要求学生透彻理解实验的每个细节,如器材优化、步骤顺序、物理学方法等。以往教学中,不少老师担心教学进度而忽视实验中的评估环节,学生缺乏实验思考的机会,大量重点实验把握的深度不够。加强学生评估能力的考查,不仅能有效区分学生的实验能力,更是对今后物理教学方向的引导。
四、巧设实验故障,考查学生灵活运用物理仪器排除简单实验故障的能力
示例:在测定小灯泡额定功率的实验中,所用小灯泡上标有“3.8V”的字样,它的电阻约10Ω。小刚合理地连接好电路,闭合开关,无论怎样调节滑动变阻器,灯泡都不亮,于是小刚提出以下猜想:A、可能是灯丝断了;B、可能是小灯泡短路;C、可能是变阻器开路。
究竟哪个猜想正确,可根据电流表和电压表的示数进行判断(电流表、电压表均无故障)。下表给出了电流表、电压表可能出现的几种情况,请判断每种情况下哪个猜想是正确的,并把其序号填写在对应的空格里。
电流表
电压表
判断结果
示数不为零
示数为零
示数为零
示数不为零
示数为零
示数为零
反思:在电学实验中,灯泡不亮、电流表和电压表的示数异常是经常遇到的情况,然而不少学生对类似情况表现出束手无策,其主要原因不外乎有三个方面:一是学生动手实验技能差,不敢动手甚至不会动手;二是对实验仪器的作用和性能认识不够,不能正确使用测量器材进行测量;三是对实验涉及相关的物理学知识掌握比较欠缺,动手操作只是胡乱应付,不知其所然。排除简单实验故障是学生综合实验能力的表现,加强这方面内容考查有助于学生掌握基本实验仪器的使用,培养动手能力。
五、联系生活实例进行探究,全面考查学生实验能力的综合运用
示例:冬天,小星新买了一双尼龙袜和一双棉袜,他发现穿棉袜比穿尼龙袜暖和,那么棉袜与尼龙袜相比,主要是什么物理特性不相同呢?
(1)请你做出猜想。
(2)设计一个实验检验你的猜想,要求写出实验方法。
反思:本题素材源于学生熟知的生活现象,通过学生理性思考作出合理猜想,并设计实验方案来全面考查学生综合运用科学探究要素解决实际问题的能力,同时控制变量法也得到了考查。科学探究要素与控制变量法等科学方法在教材大多数实验中都有充分体现,但有的学生在学习中囫囵吞枣,没能真正掌握其本质,靠机械识记偶尔也能应付教材实验的重现性考查。因此,为了真实考查学生的科学探究能力,以学生生活为本,探究素材不拘泥于教材,是最有效的途径之一。
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一: 初中物理实验教学现状反思
(一)重理论轻实验思想影响教师教学
受到传统应试教育思想的影响,物理教师为了追求升学率和考试分数,只注重初中生的学习成绩,对于物理实验并不是十分重视,有的物理教师不教学生实验,只是给学生讲解物理实验的步骤和方法,让学生在听讲后增强应试能力,所以就出现了“做物理实验不如讲物理实验,讲物理实验不如背物理实验”的错误观念。由于初中物理课堂教学课时有限,物理教师减少实验的时间,只给学生讲实验,教师错误地认为只要初中生掌握了实验的方法和得到结论,在考试的时候就能够得到理想的成绩,至于做不做实验并不重要。这种教学方法虽然能够确保初中生的物理成绩,但是当学生遇到实际问题时就无从下手了。
(二)实验完成情况差,教学效果不理想
初中物理实验课大多都在物理实验室进行,但是由于每个学校的师资情况和硬件设施不同,很多学校的物理实验课效果并不理想,尤其是艰苦地区农村的一些中学,受到条件限制,物理实验教学技术装备无法满足现在实验的需要,使得初中生在做实验时很多人围着一个实验设备,不能确保每个学生都能亲自用到实验设备,学生对于物理现象的掌握情况并不乐观。有些学校一学期所做的物理实验数目与教学大纲要求的差很多,甚至还有个别的学校不做物理实验的情况。由于不能确保初中物理实验保质保量地完成,使得实验课的教学面临着严重的阻碍。
(三)学生动手能力差,对物理实验不重视
初中生在物理实验时不敢动手,不知道如何动手等现象是目前初中物理实验教学中常见的问题,由于学生自身原因以及对物理学科的错误认识,他们对物理的重视程度不够,导致对物理实验的理解能力低,只知道机械的按照物理教师的说法去做,不知道自己动脑去思考。
二: 建设高效初中物理实验课堂的策略
(一)转变教学观念,正视学生的升学率
在初中物理实验教学上,教师要以学生为中心,注重物理实验的操作性和技巧性,帮助初中生用物理知识去解决实际问题。我在平时的物理教学中会根据初中生的水平选择合适的教学方法,提高他们的学习兴趣,让每一名初中生都能够在实验课上学到新知识。比如在讲到“杠杆的平衡条件”的时候,为了同时兼顾上等生和下等生的学习质量,我会对不同层次的学生进行不同的讲解或者提问,对于差等生我会告诉他们杠杆的平衡指的是杠杆静止或者匀速转动,然后会带领他们亲自操作杠杆,帮助他们分析得出杠杆平衡原理是:动力×动力臂=阻力×阻力臂。而对于上等生我就让他们自己操作杠杆,调节杠杆,增减砝码,在不断的实践中自己去总结平衡原理。在物理实验课上分层教学使不同层次的学生都对物理产生兴趣,有利于高效课堂的形成。
(二)结合生活实际,开发物理实验资源
初中物理是与现实生活密切相关的,很多生活中的现象都能用物理知识解释。因此,初中物理教师在课堂教学上要使物理教学生活化,加深物理实验与生活的密切程度,要使初中生明白物理实验的重要性,这样才会提高他们的重视程度。我在教学中会注重对初中生自主学习能力的培养,比如在做实验时我不会直接告诉学生需要选择哪些器材,而是让他们通过预习实验内容来自己选取实验器材,这样就会提高学生的学习兴趣,也会发现有些实验器材是可以用其他器材代替的。在实验教学中,物理教师应该引导学生根据实验原理和实验目的去自主尝试实验,增强学生的动手操作能力。
(三)对学生提要求,带着任务去做实验
初中物理教师在进行实验教学时要给学生带来一些任务,让他们带着任务去学习。有了具体的要求,初中生在进行物理实验时才会更加顺利。物理教师要提高自身素质,努力激发学生的创新意识,让他们通过物理实验提高自身素养。比如在做实验前,我会给学生讲一些实验的注意事项和要求,让每一名学生都按照要求去做,增加物理实验的效率。从实验的原理、实验的目的、实验的步骤、数据表格填写、实验报告的书写模式等一系列都要提出相应规定,只有让学生在实验室里养成好习惯,才会在以后的学习中养成按程序按步骤学习的好习惯。任何问题的提出就代表着进步。
(四)教师要根据具体的物理教学内容鼓励、引导学生提出问题,同时给学生创设相关的学习情境,按部就班的展开学习。让学生自主操作实验器材,自主讨论并且提出相关的实验方案,继而实验,记录实验数据,分析实验结果。只有这样学生才能在好奇心和求知欲的驱使下去探究、去学习。让学生进行物理实验探索的目的,并不在于要得出正确的结论,算出正确的答案,而是要在探究过程中培养学生正确的学习态度和独立思考的习惯,引导学生善于发现问题,启发学生的自主质疑能力。