浅谈研究物理问题的基本方法

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浅谈研究物理问题的基本方法

多年的物理教学实践使我认识到,重视学生学习方法的指导是提高教学质量、培养学生学习能力的重要一环。科学的方法是科学成果获得的重要条件。掌握正确的学习方法和思维方法是极为重要的。

一、观察实验的方法

要在演示实验和分组实验中注意引导学生掌握有意观察。并养成综合分析的观察习惯。

在观察实验现象时,善于根据观察的目的发现现象的特征,这才是有意观察,然而不是所有的学生都会有意观察。测试表明,未经过训练的学生中能够有意观察实验现象的只占一小部分。例如:教师在课堂上做了一个试管装水烧小金鱼的实验,让同学们观察,学生们看到水开了,小金鱼还活着。然后教师发给学生每人一只试管,让学生自己做这个实验,结果大多数的学生将小金鱼烧死了。这说明只有少数学生在观察中有意识地发现了现象的特征,火在试管上端烧,上端的水开了,试管下端水温度不高,所以鱼才能活。此实验证明水是热的不良导体。可见有意观察是需要培养训练的。每次观察实验现象均要求学生说出看到了什么,说明什么,引导学生逐步养成有意观察的习惯。同时又要引导学生观察实验现象的全过程,不仅看结果,还要注意观察现象如何随时间变化,注意现象出现的条件,边看边想,养成综合分析的观察习惯。

二、掌握实验方法,提高实验的技能技巧

实验是研究物理问题的基本方法,有计划地对学生进行实验设计思路和实验技能技巧的训练是非常重要的。

在中学物理教材中,实验可分为物理量测量和规律的探索与验证两类。无论对科学家做过的但现在不能再现的探索性实验,还是现在可做的演示实验、分组实验,在教学中都注意实验原理的分析和实验设计思路的剖析,以便加强对学生进行设计思路和方法的训练。尽量创造条件让学生根据研究课题的需要独立设计实验,上好实验设计方案讨论答辩课。在分组实验中,注意总结有独到见解和实验操作巧妙的学生的经验,用以启发提高其他学生的实验技能技巧。

设计实验的基本方法归纳为下面几种:1、平衡法。用于设计测量仪器。用已知量去检验测量另一些物理量。例如:天平、弹簧秤、温度计、比重计等。2、转换法。借助于力、热、光、电现象的相互转换实行间接测量,例如:打点计时器的设计,电磁仪表、光电管的设计等。3、放大法。利用迭加,反射等原理将微小量放大为可测量,例如:游标尺、螺旋测微器、库仑扭秤、油膜法测分子直径等。

三、掌握理想化模型法

将复杂的物理过程、物理现象中最本质具有共性的东西抽象出来,将其理想化、模型化,略去其次要因素和条件,研究其基本规律,这是研究物理问题的重要思想方法。在中学物理中应用的理想化模型归纳起来有以下几种:

1、实体物理模型:质点、系统、理想气体、点电荷、匀强电场、匀强磁场。

2、过程模型:等温、等容、等压过程;匀速、匀变速直线运动;抛体运动;简谐振动;稳恒电流等。

3、结构模型:分子电流、原子模式结构、磁力线、电力线。

指导学生掌握此研究方法时要特别注意指出理想化模型不是实际存在的事物,是有条件、有范围、有局限性的抽象,所以在运用时就要十分注意其规律的适用范围和运用条件。

四、掌握等效思想方法

等效方法是研究物理问题的又一重要方法。中学物理教材中体现出的等效思想方法有下面几种:

1、作用效果等效:力的合成与分解,速度、加速度的合成与分解;功与能量变化关系;电阻、电容的串、并联计算。

2、过程等效:将变速直线运动通过平均速度等效为匀速直线运动;将变加速直线运动通过平均加速度等效为匀变速直线运动;交流电有效值的定义;抛体运动等效为两个直线运动的合成等。

五、掌握数学方法的应用

研究物理问题离不开数学工具,数学方法在物理上的应用很多,如比例,一次、二次函数方程,三角函数、指数、对数及正、负号,数学归纳法,求极值等。

值得特别提出的是函数图像在物理上的应用,用图象描述物理过程和物理规律,在力学中有:S-t图,V-t图,振动图象。热学中有:P-V图,P-T图。电学中有:I-V图。可以用图象处理实验数据,导出表示物理规律的函数式;可依据物理图象求解物理量,对物理问题进行判断论证。

以上所述为研究处理问题的五种基本方法。在平时章节教学中分散训练,贯彻始终,总复习时可分专题总结归纳,以达到使学生条理清晰的目的。总之,在学生学习掌握物理概念和规律的时候,还要将研究问题的重要思想方法揭示出来,以帮助指导学生掌握这些正确的思考方法。