常见物理研究方法浅介

发表时间:2021/7/5   来源:《中国教师》2021年第9期   作者:钟亚东
[导读] 本文主要是介绍教师在教育教学过程中向学生传授的常见物理研究方法,

        钟亚东
        (贵州省松桃县孟溪中学   554105)

        摘要:本文主要是介绍教师在教育教学过程中向学生传授的常见物理研究方法,且这些研究方法始终贯穿于物理学习探究的过程中。
关键词:物理   研究方法
        科学的发展和进步,从某种意义上讲就是研究方法的发展和进步。笛卡尔说得好: “最有价值的知识是关于方法的知识”。对于特定的事物,如果有一个与之对应的好研究方法,无疑会收到事半功倍的效果。就物理学科而言也是如此。作为一名物理学科的教师,为了贯彻执行素质教育方针,提高学生的科学素养,就必须在教育教学中始终强调科学的研究方法。物理学是一门理论性和实践性都很强的学科,常见的研究方法是比较多的。诸如像观察法、比较法、控制变量法、等效替代法、转换法、类比法、推理法、模型法等,这些都是常见的研究方法。现简单介绍如下,以飨同仁,有欠妥之处,望不吝赐教。
一、观察法
        观察法就是人们有计划、有目的地通过感官,对处于自然状态下的客观事物进行系统考察,从而获得经验事实的一种科学研究方法,它也是最基本、最直接的研究方法。如果简单地讲,观察法就是用眼睛仔细地看,但它与一般的看又不同,它是一种有组织、有意识的感知活动,因而又叫科学观察。比如学生在学习声音的产生时,就是通过让学生观察小纸屑在鼓面上的跳动情况,观察正在发声的琴弦会变“胖”变“粗”等,从而得出声音是由物体的振动产生的结论。此外还有光的反射、光的折射等都可用观察法进行研究。
二、比较法
比较法是通过观察、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。比如在学习热机后,就可让学生对汽油机和柴油机进行一番比较,看看两者都有哪些异同点,这样做就有利于学生的学习。又如在学生学习电动机和发电机后发现,它们的原理、构造、能量的转换、用途都不同。
三、控制变量法
控制变量法是指在研究某个物理问题时,其中一个物理量往往会受几个物理量的影响,为了确定各个不同物理量之间的关系,就需要控制某些物理量,使其保持不变,改变某一个量,看看所研究的物理量跟该物理量之间的关系。控制变量法是物理学中用得比较多的一种研究方法。如影响液体蒸发快慢的因素,探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关,通电导体中的电流与导体的电阻、加在导体两端的电压的关系,电流做功多少的影响因素等,都是这种方法进行研究。
四、等效替代法
等效替代法是在保证效果相同的前提下,将复杂生疏的问题变成简单熟悉的问题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。

如在研究平面镜成像的实验中,选取两支完全相同的塑料蜡烛,用其中一支塑料蜡烛替代另一支塑料蜡烛所成的像,这样既可以确定塑料蜡烛的成像位置,又可以知道像的大小跟塑料蜡烛的大小关系。又如在电路中,用两个或多个电阻串、并联替代一个等效电阻,在研究同一直线上的两个力的关系时引入合力的概念也是运用等效替代法。
五、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,通常用一些比较直观的现象去认识或用容易测量的物理量去间接测量,这种研究问题的方法叫做转换法。如用马德堡半球实验可以证明大气压的存在。分子热运动看不见摸不着,但可以通过研究扩散现象认识它,电路中是否有电流通过,可以根据电流产生的效应(热效应、磁效应、化学效应)来判断。转换法作为一种思维方式也常常在分析解决问题时用到。
六、类比法
类比法针对的是两个对象(一个是具体的、有形的、人们所熟知的事物,另一个是抽象的、无形的、陌生的事物),当它们在某些方面具有相同或相似的性质时,就可以推断出它们在其它方面也有相同或相似的性质。通俗地讲,类比就是“举一反三”“问牛知马”的意思。在学习分子的动能时,将它与物体的动能作类比,在研究电流、电压时分别用水流、水压作类比,而用抽水机比作电源;在学习功率、电功率时,将它们与速度作类比等,不胜枚举。其实在物理学发展史上的许多假说就是运用类比方法创立的。开普勒曾经说过:“我们珍惜类比推理胜于任何别的东西”。可见类比法是十分重要的一种研究方法。
七、推理法
推理法又叫实验推理法,它是以大量的、可靠的实验事实为依据,通过科学合理的推理而得出的结论。如在学习声音的传播时,当老师演示相关的实验后,学生就可以自行作出结论——真空不能传声,进而提出问题,在月球上的两个人面对面说话时,他们能听到对方的声音吗?又如牛顿第一定律,自然界只存在两种电荷等结论,都是在实验的基础上进行科学推理得出来的。实验推理法能深刻地揭示物理规律的本质,也是物理学研究的一种重要方法。
八、模型法
通过建立模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法叫做模型法。它是把复杂问题简单化,抓住主要因素,忽略次要因素,对实际问题进行理想化处理,构建理想化模型,进而间接地对原型开展研究。如研究匀速直线运动、光线、力、磁场、原子结构等都用到了模型法。严格地讲,在实际生活中,作匀速直线运动的物体是找不到的,但有很多运动物体都近似于匀速直线运动,这时就干脆按匀速直线运动来处理,相对来说问题就简单多了。至于光线、力之类的就用示意图表示,而描述磁体周围存在的磁场、原子结构,就根据它们表现出来的特性分别用磁感线、核式结构模型表示,既形象,又直观。
物理学的研究方法比较多,但局限于篇幅,在这里就不一一介绍了。但值得一提的是,物理学是属于基础性学科,在开展基础性研究的过程中,就必然会用到很多研究方法,而这些研究方法又是基础性研究的“基本功”,只有练好这些“基本功”,才会产生更多的创新人才。“十年树木,百年树人”。要营造良好的氛围,树立正确的导向,做好人才培养工作。强国必强教育,物理是大有学问!
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