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中学物理实验设计思维

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《中学物理杂志》2014年第十六期

1转换法

转换法是当遇到无法直接计量时才使用的一种实验方法,通过各变量之间的相互关系找到相互之间可以替换的量,将求一个量变为求另一个量或其他几个量间的某种关系.这对于学生而言也是一种思维能力的锻炼,要求学生要有发散性的思维,多角度的思考问题,同时要求学生具有灵活性,能及时地应变外界因素导致的实验过程、结果的变化,要能及时地反映将不便于测量的实验结果变换为另一种形式.例如,学习力的概念时,对于测量力的大小的器材是弹簧秤或握力计等都是把力的大小转换成对弹簧的伸长量的测量或对指针的偏转角度的测量;研究水在受热的过程中的对流现象,由于水是无色的液体,不便于学生在实验过程中的观察,可能借助高锰酸钾等,将其溶解到水中,将无色液体转换为有色液体,便于观察,这样就解决了观察的难题,热传递也清楚地表示出来了.

2近似法

近似法是为了简化物理实验繁琐的验算过程,但要确保实验的有效性,要不在影响实验结果的前提下进行的.物理实验采用近似法一般只为达到这一目的,在简化实验测量时突出实验的物理意义.一般而言,近似法实验方法可分为对象近似法和结果近似法.中学阶段的一些实验只是侧重于实验结果,只是对实验过程的一种学习,对实验的精度要求不是很高,所以中学实验的结果在无明显偏差的情况下多数采用的还是一种近似法.例如,用“伏安法”测电阻时,这一过程中忽略了电流表、电压表本身还带有的阻值,就简单地将其近似地作为理想仪表,将电流表内阻看作零,将电压表内阻视为无穷大.

3比较法

比较法在物理实验中也经常被用到,它主要是通过实验过程的比较或是实验结果的比较,而得出相关的结论.如实验过程中自变量的变化对实验结果的影响,只有通过比较实验的过程、结果加以综合分析才会得出结论.就物理实验而言,比较法分为条件比较法、过程比较法、状态比较法三种.在物理实验中,利用对比法进行实验,便于找出物理现象之间的相同点和不同点,从而可以深入地了解到这一物理现象的本质规律.例如,在焦耳定律实验中,可在电阻不同的电阻丝上用黄油粘上火柴杆,通过通电后观察粘在电阻丝上的火柴梗,谁先脱落就说明该电阻丝发热多,功率大.

4模拟法

模拟法主要是通过容易表现的事物或现象来表示不易表现的事物或现象,或者是用具体的东西形象地概括抽象的理论概念,以达到便于他人了解、接受这一概念.模拟法可分为性质模拟法和形式模拟法两种.性质模拟法主要是根据实验对象的性质相似或相同而进行的模拟实验,而形式模拟法是根据实验对象形式的相似或相同进行的模拟实验.例如,在物理学课堂上,老师讲到电流以及电流的流向时,采用模拟法用客流的流向来解释电流这一抽象的物理概念。

作者:李富全单位:承德市丰宁满族自治县第三中学

中学物理杂志责任编辑:田老师    阅读:人次