王鳳琴

摘要：物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。學(xué)生學(xué)習(xí)物理，重要的并不是知識(shí)本身，而是通過(guò)學(xué)習(xí)，能掌握一些探索知識(shí)的方法。我們常說(shuō)，授之以魚，不如授之以漁，教會(huì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中常用的探索方法，比教給他們掌握一些實(shí)驗(yàn)結(jié)論要有用得多。本文就中學(xué)階段物理實(shí)驗(yàn)中常用的探索方法做了歸納，并進(jìn)行了詳解。

關(guān)鍵詞：中學(xué)物理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；探索方法歸納

中圖分類號(hào)：G632.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）09-0250-02

物理是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。學(xué)生學(xué)習(xí)物理，重要的并不是學(xué)習(xí)知識(shí)本身，而是通過(guò)學(xué)習(xí)，能掌握一些探索知識(shí)的方法。我們常說(shuō)，授之以魚，不如授之以漁，教會(huì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中常用的探索方法，比教給他們掌握一些實(shí)驗(yàn)結(jié)論要有用得多。只有熟練掌握一些探索方法，才能高屋建瓴，從而登上一個(gè)新的高度去指導(dǎo)自己的學(xué)習(xí)與研究。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，許多實(shí)驗(yàn)并不是能一下就直觀得到結(jié)論的，往往需要一些思想方法與策略?？v觀中學(xué)階段的物理實(shí)驗(yàn)，常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)探索方法有如下幾種。

一、各個(gè)擊破——控制變量法

控制變量法是物理實(shí)驗(yàn)中最常見(jiàn)的探究方法，在實(shí)驗(yàn)中，或是解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)，有時(shí)會(huì)涉及到兩個(gè)或兩個(gè)以上的物理量在變化，這時(shí)想要看清事物的本質(zhì)就如霧里看花水中望月了。當(dāng)變量不只一個(gè)時(shí)，就容易造成問(wèn)題的復(fù)雜化，使規(guī)律性的東西不能一目了然，此時(shí)，我們用控制變量法不失為良策。這一方法的發(fā)明者是天才的科學(xué)家牛頓。他采用先控制一些變量不發(fā)生變化，只讓一個(gè)量是變量，來(lái)研究它的變化帶來(lái)的作用與影響，然后再通過(guò)改變另一個(gè)量繼續(xù)研究。

如在研究物體的加速度時(shí)，我們知道，物體的加速度既與物體本身的質(zhì)量有關(guān)，又與其所受到的合外力有關(guān)，這時(shí)，我們采用控制變量法分步進(jìn)行更加有利于看清結(jié)論：我們可以先控制物體的質(zhì)量不變，研究加速度與合外力的關(guān)系，第二步再控制合外力不變，研究加速度與物體質(zhì)量的關(guān)系。大家熟知的牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律就是運(yùn)用控制變量法研究出來(lái)的，像電學(xué)中的歐姆定律，也是采用控制變量法得出的研究結(jié)論。學(xué)生在高中物理的學(xué)習(xí)中，對(duì)一些動(dòng)態(tài)的物理量的研究使用此法，會(huì)使問(wèn)題變得簡(jiǎn)單化。

二、化難為易——等效替代法

等效替代法是物理學(xué)的又一重要的研究方法，它把一些紛繁蕪雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化，使一些不宜直接研究的問(wèn)題得以曲線解決。等效替代思想不僅是實(shí)驗(yàn)中常用到的探究方法之一，也是解決物理問(wèn)題的重要方法，它是指在得出結(jié)論相同的前提下，把現(xiàn)實(shí)的復(fù)雜的現(xiàn)象、過(guò)程或問(wèn)題轉(zhuǎn)化為理想的、簡(jiǎn)單而易于操作的但等效的現(xiàn)象、過(guò)程或問(wèn)題，通過(guò)等效代替來(lái)獲得正確的結(jié)論。這種方法是一種化難為易的方法，在物理實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用很廣。在高中物理教材中，我們?cè)谘芯俊傲Φ暮铣膳c分解”實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于幾個(gè)分力不好直觀顯示，我們就可以用等效替代法，由一個(gè)合力來(lái)直接替代幾個(gè)不同的分力。又如在“串并聯(lián)電路”中也是用等效替代法，由總電阻等效替代它的幾個(gè)分電阻，這樣，大大簡(jiǎn)化了問(wèn)題的煩瑣程度，更利于得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

三、大小改變——零整轉(zhuǎn)化法

在物理實(shí)驗(yàn)研究中，有些物理量太大或太小，以至難于用儀器去直接測(cè)量，此時(shí)，我們可以采用化整為零或積零為整的研究法去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如，在現(xiàn)象、變化、待測(cè)物理量十分微小的情況下，往往采用放大法，化零為整。無(wú)論是把大的物理量縮小化，還是把小的物理量擴(kuò)大化，目的都是為了簡(jiǎn)便易行，便于測(cè)量，便于得出更精確的測(cè)理數(shù)據(jù)和結(jié)論。例如，測(cè)量較大的物體的密度時(shí)，我們可以采用此法，即只要選取物體的一部分去測(cè)量其密度，然后再計(jì)算出此物體的密度即可，這樣的應(yīng)用便是窺一斑而見(jiàn)全豹了，這是化整為零法?；銥檎ǖ膽?yīng)用也很常見(jiàn)，如在“測(cè)定金屬電阻率的實(shí)驗(yàn)”中，我們可以不用螺旋測(cè)微器，而是將金屬絲在鉛筆上均勻地密繞若干圈，由線圈總長(zhǎng)度來(lái)測(cè)出金屬絲的直徑，這是高精儀器缺少的情況是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

四、力求精準(zhǔn)——求平均值法

一次實(shí)驗(yàn)得來(lái)的數(shù)據(jù)往往具有偶然性，多測(cè)幾次后求平均值往往會(huì)更接近科學(xué)的結(jié)論，將幾次測(cè)得的量累積后測(cè)量求平均值的方法，能減小相對(duì)誤差，在我們的物理實(shí)驗(yàn)中，也經(jīng)常涉及這一方法，它雖然麻煩一些，但更加精確一些。例如，在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，我們需要測(cè)定單擺周期，如果采用秒表測(cè)量一次全振動(dòng)的時(shí)間，會(huì)產(chǎn)生很大的誤差，為了得到更精確的測(cè)量數(shù)據(jù)，我們可以采用測(cè)量30～50次全振動(dòng)的時(shí)間，并將之設(shè)為T，再運(yùn)用公式T=t/n（n為全振動(dòng)次數(shù)），從而計(jì)算出單擺的周期，這一結(jié)論相對(duì)而言是準(zhǔn)確的。在許多物理實(shí)驗(yàn)中，如測(cè)摩擦力、電阻值等，都可采用此法，使結(jié)論更加科學(xué)準(zhǔn)確。

五、排除干擾——理想極致法

在物理實(shí)驗(yàn)中，影響物理現(xiàn)象的因素復(fù)雜多樣，它常常阻礙著規(guī)律的被發(fā)現(xiàn)。為了更好地取得實(shí)驗(yàn)效果以接近科學(xué)真實(shí)，實(shí)驗(yàn)中，我們常采用忽略某些次要因素的方法或是假設(shè)一些理想條件的存在，使實(shí)驗(yàn)的過(guò)程以理想極致的狀態(tài)進(jìn)行，使現(xiàn)象的本質(zhì)更加凸顯，從而尋得更有意義的結(jié)果。例如在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，我們通過(guò)理想極致法來(lái)假設(shè)懸線不可伸長(zhǎng)，懸點(diǎn)的摩擦和小球在擺動(dòng)過(guò)程的空氣阻力也忽略不計(jì)，這樣更容易得出科學(xué)的結(jié)論；在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，我們通過(guò)理想極致法，把電壓表想象成內(nèi)阻是無(wú)窮大的理想電壓表，電流表變成內(nèi)阻等于0的理想電流表，這樣實(shí)際上更容易得出正確的結(jié)論來(lái)。

六、對(duì)比研究——相異比較法

事物之間，往往有一些相同或相反的特性存在，通過(guò)區(qū)分它們的異同，更清楚地認(rèn)識(shí)事物，我們要注意對(duì)這些相似事物的對(duì)比研究，采用相異比較法，可以幫助我們認(rèn)清事物的特性，辨別事物各自的特點(diǎn)。物理實(shí)驗(yàn)中，有許多相對(duì)概念的研究，像折射與反射，動(dòng)能和動(dòng)量，電熱和電壓，振動(dòng)圖像和波動(dòng)圖像等，針對(duì)它們既有相同點(diǎn)又有相異性的特點(diǎn)，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中通過(guò)對(duì)他們的不同點(diǎn)的比較，能引導(dǎo)我們更好地探索，通過(guò)對(duì)比也更清楚地凸顯它們各自的特色，便于我們對(duì)比分析。

中學(xué)物理中還會(huì)用到一些其他方法，如留跡法，顯微法等，每種方法的應(yīng)用，都是為了將實(shí)驗(yàn)進(jìn)行得更加成功，所以，在不同的實(shí)驗(yàn)中我們應(yīng)科學(xué)地選擇不同的方法為我們的實(shí)驗(yàn)服務(wù)。