理想化法在物理科学探究中的运用

初中物理常用的科学研究方法湖南湘乡市教育发展中心（411400）杨新宇［摘要］文章结合实例介绍初中物理常用的科学研究方法，充分挖掘教材中蕴含的科学研究素材，方便教师在以后的教学中运用，有效解决问题，提高课堂教学质量。

［关键词］初中物理；科学研究方法；常用［中图分类号］G633.7［文献标识码］A［文章编号］1674-6058（2018）14-0048-02物理科学研究方法是连接知识和能力的纽带，物理课程标准要求在物理教学过程中，在突出科学探究内容的同时，重视对学生进行物理科学研究方法的指导，让学生在科学探究、学习物理知识的过程中，领悟科学研究的真谛。

本文结合物理教学案例，说明物理研究方法，以便学生理解把握相关物理问题的解决思路，进而培养学生应用物理知识和方法解决实际问题的能力。

一、理想化方法理想化方法是一种重要的研究物理问题的方法，它是对某一具体事物的科学抽象，是结合所研究实际问题的具体需求，确定哪些因素是主要的和次要的，而后保留主要因素，忽略次要因素，排除次要因素的干扰，简明扼要地揭示问题的本质。

主要包括理想模型的构建和理想实验的设计。

初中物理中常见的理想模型有：匀速直线运动模型；“理想机械”模型，研究定滑轮、动滑轮和滑轮组的问题时，不考虑轴上的摩擦和滑轮自身的重力；“磁感线”模型，依照铁屑在磁场中的排列情况，画出一些有方向的曲线，这些曲线的方向跟放在该点的小磁针静止时北极所指的方向一致，这样的曲线叫磁感线，利用磁感线可以方便、形象地描述磁场；光现象中的“光线模型”“点光源”“平面镜”，分别把它们抽象成“一条带箭头的直线”“一个点”“一条线段”。

初中物理经典的理想实验是伽利略理想实验，伽利略在《关于两种科学的对话》一书中写道：“我们可以进而提出任何速度一旦施加给一个运动的物体，只要除去加速或减速的外因，此速度就可以保持不变，不过这只能是在水平面上发生的一种情形，因为在向下倾斜的平面上已经存在一种加速因素，而在向上倾斜的平面上则有一减速因素。

初中物理科学方法阐述及其例题解析一、初中物理科学方法在初中学习阶段，学过的常用物理方法有控制变量法、理想模型法、转换法、等效替代法、类比法、比较法、实验推理法、比值定义法、归纳法、估测法、图像法、放大法、分类法、观察法、多因式乘积法、逆向思维法、思维导图法等。

1. 控制变量法：当某一物理量受到几个不同物理量的影响，为了确定各个不同物理量的影响，要控制某些量，使其固定不变，改变某一个量，看所研究的物理量与该物理量之间的关系。

如：研究液体的压强与液体密度和深度的关系。

2. 理想模型法：在用物理规律研究问题时，常需要对它们进行必要的简化，忽略次要因素，以突出主要矛盾。

用这种理想化的方法将实际中的事物进行简化，便可得到一系列的物理模型。

如：电路图是实物电路的模型；力的示意图或力的图示是实际物体和作用力的模型。

3. 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。

如：奥斯特实验可证明电流周围有磁场；扩散现象可证明分子做无规则运动。

4. 等效替代法：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，将问题化难为易，求得解决。

例如：在曹冲称象中用石块等效替换大象，效果相同。

5. 类比法：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。

如: 用抽水机类比电源。

6. 比较法：通过观察，分析，找出研究对象的相同点和不同点，它是认识事物的一种基本方法。

如：比较发电机和电动机工作原理的异同。

7. 实验推理法：是在观察实验的基础上，忽略次要因素，进行合理的推想，得出结论，达到认识事物本质的目的。

如：研究物体运动状态与力的关系实验；研究声音的传播实验等。

8. 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。

浅谈初中物理的科学研究方法物理是一门以实验为基础的学科，实验教学是其重点。

全日制义务教育物理课程标准(实验稿)提出:物理课程应改变过去强调知识传承的倾向,让学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的探究精神、实践能力以及创新意识。

科学探究既是一种重要的教学方式，又是学生的学习目标。

因此，在初中物理教学中，不仅要教给学生物理知识，更重要的是要引导学生经历一次物理学知识的“再发现”的过程，从而培养学生获取新知识的能力，收集和处理信息的能力，分析和解决问题的能力，体验科学探究的乐趣，学习科学家的科学探究方法，领悟科学的思想和精神。

初中物理蕴含着大量的科学方法，我们必须给予足够的重视，并且渗透到教学活动中去，适时向学生介绍、点拨，让学生在学习活动中去体验，逐步提高学生科学探究能力。

现将苏科版初中物理实验中的几种科学方法总结如下：一、控制变量法控制变量法是初中物理实验中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一。

所谓控制变量法是指研究物理问题时，某一物理量受几个不同因素的影响，为了确定不同因素之间的关系，可将除了这个因素以外的其它因素人为地控制起来，使其保持不变，再比较、研究该物理量与该因素之间的关系，得出结论，然后再综合起来得出规律的方法，这种方法在整个初中物理实验中的应用比较普遍。

例如：在探究影响音调、响度因素的实验；研究影响液体蒸发快慢的因素；比较物体运动快慢的方法；研究滑动摩擦力与压力和就接触面粗糙程度之间的关系；研究影响压力作用效果的因素；研究影响液体内部压强的因素；研究影响动能、重力势能、弹性势能的因素；研究欧姆定律；研究影响导体电阻大小的因素；研究影响电功、电热、电功率的因素；研究影响电磁铁磁性强弱的因素等等实验，都运用了控制变量法。

二、等效替代法等效替代法是指在研究某一个物理现象和规律中，因实验本身的特殊限制或因实验器材等限制，不可以或很难直接揭示物理本质，而采取与之相似或有共同特征的等效现象来替代的方法；它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。

理想实验在物理教学中的作用一、什么是理想实验1.物理实验在物理的科学研究过程中，物理实验担负了重要作用，如探索新物质、发现新的规律、验证理论、测定常数、实现理论向技术的转化等。

由于物理教学的本身的地位和特点，物理实验在教学中有着特殊作用。

2.理想实验所谓理想实验，又叫做假想实验和上的实验，就是无法应用具体的物理实验来准确的展现出结果的实验，是科学家应用物理学的理论知识合理的想象并且以真实物理实验为基础进行的理论研究、推理和进一步的抽象分析，并且在研究中，忽略了次要问题，放大了主要问题，它能够达到真实物理实验无法达到的简化程度，并且实验分析的结果简明扼要的说明了实验对象的本质，更深刻的反映了自然规律。

也就是说，思维上可以达到理想化，实际上却永远无法依靠真实的实验精准无误的给出详细证明，甚至有很多的理想实验至今都无法应用真实的实验来证明，但它们仍然都是正确的，模拟虽然有别于观察实验，但它仍属于获取知识的实践过程，其中也应用到了分析、比较、判断推理等理性思维，而在我们现实的技术发展中也或多或少的应用了这些原理。

1/ 83.理想实验与普通物理实验的区别理想实验在特征和目的上是与真实的物理实验极为相似的，但由于它无法精准的展现出实验现象而不能当做是检验科学理论的标准。

但设计理想实验要以真实的物理实验为基础，设想与之相似的实验物、实验条件和实验过程，而且推理要严密，经得起推敲。

理想实验与真实物理实验的差别就在于，在真实物理实验中，科学家通过实验的现象来分析研究得出的结论，总是存在一些不可消除的误差，但在理想实验中，理想实验则是由科学家通过针对理论知识的分析，不断猜想和应用理论基础验证而得来的，大大简化了实验中的问题，而判定它并不存在误差，并且，理想实验是可以充分发挥人们的想象力，并且可以超过现代科学技术的一种实验，但是普通物理实验则会受到实际科学技术的限制。

所以在针对于中学物理的某些知识的讲解上，我们有时无法让学生真正的观察到实验的过程及现象，只能依靠教师建立理想模型来进行实验，针对过程来讲解，提出猜想和假设，通过理论分析来解释问题，这不仅对教师在这方面知识的掌握要求有所提高，也需要学生在学习上更加的集中专注。

实验，是自然科学研究的重要方法，也是自然学科教学的重要手段，搞好高中物理实验的复习，摸清实验中的研究方法也就至关重要。

物理实验教学中有以下几条研究方法。

1、平衡法：“物理学中常常利用一个量的作用与另一个（或几个）量的作用相同、相当或相反来设计实验，制作仪器，进行测量。

例如测量中的基本工具弹簧秤的设计是利用了力的平衡，天平的设计是根据力矩的平衡；温度计是利用了热的平衡。

2、放大法：在现象、变化、待测物理量十分微小的情况下，往往采用放大法。

根据实验的性质和放大对象的不同，放大所使用的物理方法也各异。

例如：在《测定金属电阻率》实验中所便用的螺旋测微器：主尺上前进（或后退）0.5毫米，对应副尺上有5n个等分，实际上是对长度的机械放大；许多电表如电流表、电压表是利用一根较长的指针把通电后线圈的偏转角显示出来。

又比如在《卡文迪许扭实验》，其测定万有引力恒量的思路最后转移到光点的移动（跟“库仑静电力扭枰实验一样），都是将微小形变放大方法的具体应用3、控制变量法，在高中物理中的许多实验，往往存在着多种变化的因素，为了研究它们之间的关系可以先控制一些量不变，依次研究某一个因素的影响。

最典型的例子是《验证牛顿第二运动定律》的实验，我们研究的方法是：先保持物体的质量一定，研究加速度与力的关系：再保持力不变研究加速度与质量的关系，最后综合得出物体的加速度与它受到的合外力及物体质量之间的关系。

模型法即将抽象的物理现象用简单易懂的具体模型表示。

如用太阳系模型代表原子结构，用简单的线条代表杠杆等。

控制变量法自然界发生的各种现象，往往是错综复杂的。

决定某一个现象的产生和变化的因素常常也很多。

为了弄清事物变化的原因和规律，必须设法把其中的一个或几个因素用人为的方法控制起来，使它保持不变，然后来比较，研究其他两个变量之间的关系，这种研究问题的科学方法就是“控制变量法”。

初中物理实验大多都用到了这种方法，如通过导体的电流I受到导体电阻R和它两端电压U的影响，在研究电流I与电阻R的关系时，需要保持电压U不变；在研究电流I与电压U的关系时，需要保持电阻R不变。

物理学是一门理论性与实践性都很强的综合学科。

随着新课标准的实施会有许多新的问题出现，需要我们探讨研究，因此，我们不仅要掌握新的教育理念，还要掌握新的物理研究方法。

图表法、比较法、控制变量法、等效替代法、转换法、类比法、建立模型法、理想实验法等是初中物理常用的研究方法。

下面我将一些重要的实验方法进行一下分析。

等效替代法、控制变量法、实验推理法、叠加法、模型法、类比法、估测法、图像法、转换法、放大法等是初中物理常用的研究方法。

研究物理的科学方法有许多，经常用到的有观察法、实验法、比较法、类比法、等效法、转换法、控制变量法、模型法、科学推理法等。

研究某些物理知识或物理规律，往往要同时用到几种研究方法。

如在研究电阻的大小与哪些因素有关时，我们同时用到了观察法（观察电流表的示数）、转换法（把电阻的大小转换成电流的大小、通过研究电流的大小来得到电阻的大小）、归纳法（将分别得出的电阻与材料、长度、横截面积、温度有关的信息归纳在一起）、和控制变量法（在研究电阻与长度有关时控制了材料、横截面积）等方法。

可见，物理的科学方法题无法细致的分类。

只能根据题意看题中强调的是哪一过程，来分析解答。

下面我们将一些重要的实验方法进行一下分析。

做任何事情，方法是头等重要的，因为方法的好坏关系到事情的成功和失败。

研究物理的方法有许多，经常用到的有观察法、实验法、比较法、类比法、等效替代法、转换法、控制变量法、模型法、科学推理法、图象法、理想化方法等等。

研究某些物理知识或物理规律，往往要同时用到几种研究方法。

物理研究方法无法细致的分类，有时只能根据题意中强调的是哪一个过程，来具体分析解答。

控制变量法、转换法、等效替代法、类比法、图象法、理想化方法。

“方法”一词在我国古代指的是度量之法，以后含意逐渐扩展成为人们为了达到一定目的所运用的手段。

在西方，方法(method)一词源于古希腊文的道路和途径，逐渐演化成为研究、解决问题的步骤和程序。