目录物理中最常用的实验探究方法 物理中的探究方法有哪几种 物理研究常用的方法七种 物理实验方法归纳 物理的科学探究方法有什么
1、控制变量法:就是把一个多因素影响某一物理量的问题,通过控制某几个因素不变,只让其中一个因素改变,从而转化为单一因素影响某一物理量问题的研究方法。
2、转换法(放大法):对于一些看不见,摸不着的物理现象,或不易直接测量的物理量,用一些非常直观的现象去认识或用容易测量的物理量间接测量的方法。
3、等效替代法(等效法):在研究物理问题时,有时为了使问题简化,常用一个物理量来代替其他所有物理量,但不会改变物理效果。
4、理想模型法(抽象法、描述法):把复杂问题简单化,将抽象的物理现象用简单易懂的具体模型表示。
5、实验推理法(科学推敬谨理法、理想实验法):有一些物理现象,由于受实验条件所限,无法直接验证,需要我们先进行实验,再亮亏基进行合理推理得出正确结论,这也是一种常用的科学方法。
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物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素,而控制其空州余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决。
它是科学探究中的重要思想方法,广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中。
1、独立变量,即一个量改变不会引起除因变量以外的其他量的改变。只有将某物理量由独立变量来表达,由它给出的函数关系才是正确的。
2、非独立变量,一个量改变会引起除因变量以外的其他量改变。把非独立变量看做是独立变量,是确定物理量间关系的一大忌。
正确确定物理表达式中的物理量是常量还是变量,是独立变量还是非独立变量,不但是正确解答有关问题的前提和保障,而且还可以简化解答过程
物理实验的方法有控制变量法、类比法、实验+推理法、描述法、转换法、模型法等。物理实验是初高中阶段物理课程中包含的相关实验,包括电学实验、力学实验、热学实验、光学实验等等,常用于验证物理学科的定理宏链定律。
1、控制变量法:这个应该是最常见的实验方法。例如,在“探究压强与哪些因素有关”、“探究电流与电阻的关系”、“研究弦乐器的音调与弦的松紧、长短和粗细的关系”等实验中都用到了该实验方法。
2、类比法:例如,在学习电流时,为了更好地理解,与生活中熟悉的水流作类比。
3、实验+推理法:有些理论只有在理想空间里才能通过实验得出,此时可以在现实条件实验的基础上推导出来这些理论。例如牛顿第一定律:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状蚂磨态。物体在运动过程中必定会受到阻力作用,通过多次实验,可以推出这一结论。
4、描述法:在生活中是不存在光线的,为了更好地学习光,才引进了“光线”这一词。
5、转换法:在学习“声音是振动产生的”这一知识时,把音叉的微小振动转换为乒乓球的摆动。使实验现象更为明显。
6、模型法:在学习原子结构时,为了更好地认识原子的闷绝斗内部结构,用太阳系模型代表原子结构。
科学探究既是学生的学习目标,又是一种重要的教学方式。作为目标,科学探究是一种精心设计的,为培养学生的科学探究能力服务的教学活动。作为一种教学方式,要求学生经历与科学家进行科学探究相似的过程,深入理解、掌握物理学的知识与技能,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。
为什么要重视科学探究?
重视科学探究源于现代社会科学与技术迅速发展的背景下,人们对物理学以及物理教育的重新认识。过去,人们通常认为物理学主要是有关自然的现象、概念以及规律等构成的知识体系。正是在这样的颤毕认识下,基础教育建立了以传授知识、强调运用知识解决实际问题的物理课程体系。随着科学技术的发展,人们认识到,物理科学不但是一个知识体系,更重要的是人类认识世界的过程。如果将人们对自然的探究以及通过探究发现的现象、规律以及建立的概念和理论视为一种社会生产活动,物理知识只是这一过程的一个“产品”。显然,物理科学作为培养未来公民科学素养的一个核心课程,仅仅重视知识的传授是不够的,更重要的是应该培养学生“生产”这些“产品”的能力,即科学探究能力。
在高中物理课程中,科学探究既是学生的学习目标,又是一种重要的教学方式。作为目标,基础教育阶段的科学探究是一种精心设计的,为培养学生的科学探究能力服务的教学活动。作为一种重要罩洞旦的教学方式,要求学生经历与科学家进行科学探究相似的过程,深入理解、掌握物理学的知识与技能,体验科学探究的乐趣,学物扰习科学家的科学探究方法,领悟科学的思想和精神。
验证性实验与探究性实验有什么不同?
传统的物理课程通常通过验证性实验促进学生对物理学的理解,培养学生的物理实验能力。现在,高中物理新课程强调培养学生科学探究及物理实验的能力,强调通过探究性教学促进学生对物理学的理解。验证性实验与探究性实验作为两种不同的教学模式,主要有以下几点不同。
验证性实验是一种步骤驱使的教学活动,探究性实验是一种问题驱使的教学活动。通常,验证性实验的实验器材、实验方案通常由教科书、实验手册或教师给定、提供,在实验过程中,学生按事先制定的步骤进行实验,收集数据。学生在实验过程中“按部就班”地操作,其智力活动水平相对不高。从教学设计的角度看,验证性实验更强调行为与规则的统一。而探究性实验需要学生自己设计并进行实验,寻求答案、发现规律。例如,探究怎样使水“火箭”飞得更高或更远,学生将会面临变量的选择,变量的控制以及设计、制作或选定实验器材等诸多问题。不同的变量对应着不同的实验方案,也对应着不同的问题解决技巧。学生智力活动的水平相对较高,更强调独立的思考与行为。
验证性实验以检验已知概念或关系为主要目标,探究性实验以发现新概念或关系为重点。在验证性实验中,学生活动的中心是验证教学中已经讲述过的概念、关系或规律,例如验证牛顿第二定律。实验的结果是已知的,实验的目的是通过具体实验,促进学生进一步理解这一比较抽象的物理规律。从活动过程学生的思维特征看,验证性实验更多地体现出从抽象到具体的思维过程。在探究性实验中,学生活动中心探究未知的问题,并从中发现新的概念、关系或规律。例如,探究“火箭”装水的多少与飞行高度的关系,学生需要通过具体的实验结果,得出装多少水“火箭”能飞得最高的结论或总结出“火箭”装水的多少与飞行高度的关系。在探究性活动过程中,学生的思维更多地体现出从具体到抽象的过程。
验证性实验有助于促进学生掌握陈述性知识,探究性实验有助于促进学生掌握程序性知识。在验证性实验中,实验目的通常是促进学生对科学概念、规律这样的程序性知识的掌握与理解。与验证性实验不同,探究性实验学生则需要自己识别、区别、控制与探究问题有关的变量,并制订实验方案、选择实验器材、收集实验数据,并通过分析与论证得出结论。在这里,结论的正确与否更多地依赖于实验的过程与方法是否正确、可靠,而不是来自于书本知识。因此,探究性实验更能发展学生怎样做实验这样的程序性知识。
验证性实验的结论具有较大的确定性,探究性实验的结论具有较大的不确定性。验证性实验从实验原理到设计,从变量的选择到控制,从器材的制作到选择等都经过教材的编写者、实验器材的开发者以及教师等人员的精心设计、制作与准备,以确保学生的实验结果与所需验证的规律达到较好的一致性。验证性实验通常很少让学生面对并处理错误的、不确定的问题和概念。探究性实验则不同,探究的过程本身就是一个面临不确定结果的探索过程,也许探究活动的开始环节,如学生的猜想与假设,就决定实验不可能得到预期的结果。因此,探究性实验允许学生从错误和失败中学习,甚至将问题或错误视为一种有意义的教学资源,培养学生对科学的深入理解。
科学探究怎样评价?
从近几年我国义务教育课程的改革实践以及国外部分国家和地区在科学探究能力的考查与评价方面所做的工作来看,科学探究与物理实验能力的考查与评价呈现如下特点:
探究问题大多为生活常见的物理问题情景。如取材于学生生活中常见的斯诺克台球,就球桌桌边高度与台球反弹能量损失多少建立物理问题情景,探究球正常撞击桌边时,球与桌边接触点的高度对球的能量损失的影响。从而为设计斯诺克台球桌边高度,使得当球撞击桌边时,球的动能损失最小建立依据。
利用简单、易行的实验器材作为考查与评价学生科学探究与物理实验能力的。如探究小球在凹型球面振动周期问题,使用的器材为一小钢球、一凹型表盖玻璃面和一只停表。探究弹簧振动过程中的能量转化与守恒问题,使用的主要器材为一小弹簧、一有底座的带刻度尺的木棍。
精心设计实验与探究过程。配备一定数量的备用器材;制订严格的考试流程,如考试采取轮转式实验的方式进行,要为考生轮换实验留下相应的时间;学生遇到问题导致实验中途不能进行,监考人员可以给予必要的帮助,使实验能继续进行下去,以便能继续考查考生的其他实验与探究技能,但所提供帮助必须记录在案,而在实验的数据处理和分析环节则不能提供任何帮助。
注重问题之间的内在逻辑联系。实验与探究能力的考查,通常都采用开放——建构型问题。在一个共同的大背景下,按一定的逻辑关系设置若干个小问题要求解答,是一种典型的题型,也是考查考生收集信息,设计实验,运用科学概念和规律分析问题、进行交流,评估实验过程和实验结果等科学探究能力常用的一种方法。试题通常以一个物理问题为起点,通过一个个有待解答的物理问题构成的问题串,形成一个既有一定的限定,又有一定开放性的物理问题情景,以便考生能比较充分地展示收集信息、设计实验、评估实验过程和实验结果等科学探究能力。
重视在过程性评价中考查学生的科学探究能力。部分国家和地区已将对学生平时在学校开展科学探究活动的考查与评价成绩纳入毕业考试成绩之中,成为学生获得毕业文凭以及升学与就业的重要参考。
控制变量法 :探究电阻大小与材料、长度、粗细的关系;探究琴弦音调的高低与弦的材料、长度、粗细、松紧的关系。
转换法 :通过灯光的亮、暗判断电流的大小 通过乒乓球被弹起的幅度判断音陵和带叉振幅的大小 。
等效替尺芦换法 :曹冲称象 用电阻箱测未知电阻阻值 。
类比法: 用水流来研究电流
注:转换法与等效替换法的区别。
转换法:是用一个物理量的现象来判断另一个物理棚简量。
物理实验的方法有:观察法,比较法,控制变量法,描述法,等效替代法,转换法,类比法,建立模型法,推理实验法。
1、观察法
观察法是指研究者根据一定的研究目的、研究提纲或观察表,用自己的感官和辅助去直接观察被研究对象,从而获得资料的一种方法。科学的观察具有目的性和计划性、性和可重复性。
2、比较法
比较法是不同国家或地区法律秩序的比较研究。它可以分为三个不同的层次:叙述的比较法,即外国法的研究;评价的比较法,即比较不同国家的法律制度的异同及其发展趋势;沿革的比较法,即研究不同法律制度伏差之间的现实和历史关系。
3、控制变量法
控制变量法是在蒙特卡洛方法中用于减少方差的一种技术方法。该方法通过对已知量的了解来减少对未知量估计的误差。
4、描述法
描述法是集合的常用表示方法。常用于表示无限集合,把集合中元素的公共属性用文字、符号或式子等描述出来,写在大括号内,这种表示集合的方法叫做描述法。
5、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 。这种方法若运用恰当,不仅能顺利得出结论,而且容易被学生接受和理解。
6、转换法
转换法是指在创造发明活动中,针对某个对象的探索遇到障碍、挫折而受阻时,或得到的解决问题方案并不理想时,于是改变观察思考问题的角度,改变运用的方法或实施的手段,改变解决问题的途猛伍径,或者改变事物内部的结构,从而使问题明确化。
7、类比法
类比法,是一种最古老的认知思维与推测的方法,是对未知或不确定的对象与已知的对象进行归类比较,进而对未知或不确定对象提出缺知皮猜测。如果未知的对象确实与某种已知的对方有较多的相似之处,则类比法有一定的认知价值,分类学就是由类比法演化而来。
8、建立模型法
建立模型法包括物理对象模型、理想化实验模型、物理过程模型。
9、推理实验法
推理法又称理想实验法,是在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律的一种研究问题的方法。
物理实验的定义
物理实验是初高中阶段物理课程中包含的相关实验,包括电学实验、力学实验、热学实验、光学实验等等,常用于验证物理学科的定理定律。