高中物理教材中常见的科学研究方法的创新|高中物理教材

高中物理教材中常见的科学研究方法的创新

各个版本的高中物理教材在各个章节中都有意识、有步 骤地渗透和应用了物理学的科学研究方法，使学生在学习物 理知识的同时受到科学思维方法的熏陶和训练。高考对这方 面内容的考查也在逐渐加强，考题中经常涉及的一些具体方 法有控制变量法、等效替代法、建立理想模型法、比值定义 法、放大法、理想推理法等研究物理的方法。

下面根据我这几年的教学经验来系统总结一下：
一、控制变量法 控制变量法是指在研究多个物理量间的关系时，某一物 理量往往同时受到几个不同物理量的影响，为了确定各个不 同物理量之间的关系，就需要控制某些量，使其固定不变， 只改变某一个量，看所研究的物理量与该物理量之间的关系。

控制变量法在很多探究性实验中经常用到。例如：
1.研究滑动摩擦力与压力和接触面之间的关系 2.研究加速度与力、质量的关系 4.研究物体的重力势能与质量和高度的关系 5.研究物体的弹性势能与劲度系数、形变量的关系6.研究电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系 7.研究圆周运动角与线速度、半径的关系 8.研究导体电阻大小与导体的材料、长度、横截面积的 关系 9.研究电磁铁的磁性与线圈的匝数和电流大小的关系 10.研究气体压强、温度、体积的关系 二、建立理想模型法 理想模型就是把复杂问题简单化，突出问题的主要因素， 忽略次要因素，对实际问题进行理想化处理，构建理想化的 物理模型，这是一种重要的物理思想。如光线也是虚拟假定 出来的，但它却能直观、形象地表述物理情境与事实。通过 光线研究光的传播路径和方向，研究光的反射、折射、衍射、 干涉等。此外还有：
1.质点、点电荷的概念 2.匀变速直线运动、自由落体运动 3.通过电场线研究电场的分布 4.通过磁感线研究磁场的分布 5.原子结构模型 三、等效替代法 等效替代法是在保证某种效果、特性、关系相同的前提 下，将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、 简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方 法。运用等效替代法处理问题的一般步骤为：先分析原来的 物理问题的特性。然后寻找适当的替代问题，通常是我们比 较熟悉的问题。再研究替代问题的特性及规律，将替代问题 的规律迁移到原问题中去。最后利用替代问题遵循的规律、 方法求解，得出结论。例如：
1.研究合力和分力的关系 2.研究合运动和分运动的关系 3.重心概念的提出 4.交流电的有效值的计算 5.电路中，若干个电阻可以等效为一个合适的电阻 四、比值定义法 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。常见的有两类：
另一类是对一些描述物体运动状态特征的物理量的定 义，如速度v、加速度a、角速度ω等。这些物理量是通过简 单的运动引入的，比如匀速直线运动、匀变速直线运动、匀 速圆周运动。

五、放大法 放大法就是在观察某些微小变化的物理实验现象时，由 于微小变化的不容易观察，而另辟蹊径，转换思路，对微小 变化现象进行放大观察，使之效果更明显，更加有利于得出 结论。例如：
1.利用光的折射放大桌面的微小弹性形变2.利用细玻璃管中液面的上升放大玻璃瓶的微小形变 3.卡文迪许利用光杠杆测出两球之间微小的万有引力 4.库仑扭秤实验利用光杠杠测静电力常量k 5.游标卡尺、螺旋测微器的设计 6.升压变压器 六、理想推理法 理想推理法是以大量可靠的事实为基础，在观察实验的 基础上，以真实的实验为原型，忽略次要因素，通过合理的 推理得出物理规律，达到认识问题本质的目的。理想推理法 能深刻揭示物理规律的本质。例如：
1.伽利略的斜面实验，研究自由落体运动 2.伽利略的理想斜面实验，研究牛顿第一定律 3.探究自然界中只存在两种电荷 此外，还有转换法、类比法、极限思想等，科学研究的 方法和形式是多种多样的，各种方法也不是孤立存在的，而 是处在密切的相互联系之中。即使在研究某个问题时使用了 某一类方法，其中也必定包括了其他一些方法，只不过这一 方法起主导作用罢了。