物理方法在教学过程中的重要性

1、物理方法在教学过程中的重要性

1.1在探究物理规律的过程中渗透科学猜想、实验、类比等方法

物理规律揭示的是物质的结构和物质运动所遵循的规律，如果我们在物理规

律教学中，创造条件让学生经历科学探究过程引导学生循着前人研究的思路来重

新“发现”这一规律，再现浓缩在其中的思维历程，从中体验和学习科学思维的

方法，那就等于教给学生一把打开思维宝库的金钥匙，从而把物理规律的教学作

为帮助学生认识事物本质、训练思维能力、掌握科学方法的手段。

例如，在牛顿第一定律的教学中，首先引导学生观察实验和回顾生活中现象：

用力推力，车子才前进，停止用力，车子就要停下来。引导学生分析这些现象，

判断能否根据这些现象得出结论：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有

力的作用，物体就要静止下来。然后，进一步引导学生提出猜想：物体停下的原

因是摩擦力的作用，再设计实验进一步探究：改变接触面的粗糙程度，逐渐减小

摩擦力，发现物体停下来所前进的路程逐渐增大，然后介绍伽利略的理想实验，

引导学生进一步设想：如果没有摩擦，一旦物体具有某一速度，物体将保持这个

速度继续运动下去。这样，通过“观察——实验——逻辑思维（理想实验）——

合理外推——发现规律”这一过程，了解发现物理规律的科学方法，认识物理实

验、物理思维和逻辑思维在物理学发展过程中的作用。

物理规律常用数学函数、方程来表达，或用函数图像来表示，例如，匀变速

运动的速度图像、电阻的伏安特性曲线、电源的伏安特性曲线等等。

1.2在物理概念的教学中渗透观察、实验、理想化数学等方法

例如：数学方法也是物理学中研究问题的重要方法。例如，建立瞬时速度的

概念需要用到数学上取极限的方法；电场强度、磁感应强度、速度、电阻等概念

的建立都用到了比值定义物理量的方法。

理想化方法是物理研究中经常用到的另一种科学方法，物理现象所经历的过

程大多是复杂的，要仔细描述它们也是很困难的。为此，在物理研究中常常把具

体事物抽象化，用理想化的物理模型来代替实际研究的对象，并对有关的过程做

出简化，以便从理论上去研究它。高中物理概念中涉及大量的理想模型，例如，

实体理想化模型有：质点、点电荷、弹簧振子、单摆等；过程理想化模型有：匀

速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动、简谐运动等。在建立这些概念的

过程中，让学生体验物理学中抓住主要因素，忽略次要因素，突出主体，删繁就

简的理想化方法，加深学生对理想化方法的理解。

1.3在习题、单元检测中注重选题要分层次的方法，讲解要精讲多练、以练为主

抓住重点、疑点、难点，重在引导，突出学生的主体地位，采用“学-议-讲

-练”的模式，提高学习效率。例如在机械能守恒一章中，出题抓住考查的重点

和基础，像动能定理的应用、机械能守恒条件的判断、正功、负功的判断，分成

高中低档，让中下游学生有选择的机会，上有学生也能锻炼能力。 2物理方法

教师在平常的教学和研究中，首先要了解是什么物理问题，弄清问题中所涉

及的哪些物理量？哪些具体概念？在什么状态，哪几个过程等因素？用什么方法

能将问题通过何种规律联系起来？从而找到解决问题的方法。物理教学和研究的

方法很多，有观察法、实验法、类比法、分析法、图像法、比较法、综合法、变

量控制法、图表法、归纳法等等很多种方法。常用的物理方法有如下几种：

2.1 实验法

实验法就是利用有关的器材或设备，通过仔细的观察，收集相关的数据，对

数据进行科学的处理，得出正确的结论或答案。我们科学研究，特别是物理研究

的一种最基本的方法。很多伟大的发明和发现都是在实验中发现的。例如，影响

感应电动势大小的因素，就是通过实验去探究。我们用条形磁铁、螺线管、电流

表、导线等器材。实验时我们将两导线和螺线管两接线柱相连接，另一端与电流

表接线柱连接。实验中先固定其中一个变量，观察另外一个变量，看看感应电动

势的大小如何变化。

①先用1 根条形磁铁快速插入或拔出螺线管，电流表指针偏转，但角度较

小；再用2 根条形磁铁快速插入或拔出螺线管，电流表也偏转，此时的角度比1

根时大得多。为什么会这样？这是因为当线圈的匝数一定时，两次都快速插入或

拔出，可以认为两次的时间都相等；而第二次用两根磁铁，则可以认为磁感应强

度B增加了，φ=BS ，磁通量φ增加了，这说明了感应电动势的大小与磁通量

有直接的关系。

②我们始终用1 根条形磁铁。实验时，我们先将条形磁铁缓慢插入螺线管中，看到电流表指针偏转，角度较小；再用相同的条形磁铁快速插入螺线管中，我们发现此时电流表指针的偏转角度比慢速插入时更大。当其它条件都相同时，快插入时间短，慢插入时间长。这就说明了时间T 也是直接影响了感应电动势大小的因素。因此，通过这个实验我们很容易地归纳总结得出结论：电路中感应电动势的大小跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比。这就是法拉第电磁感应定律。

2.2分析法

分析法就是研究者用眼睛仔细观察物体的运动情况、状态和过程等表面现象，通过运用大脑的抽象思维能力、逻辑推理能力等，深入揭示物体间，各部分之间内在的、本质的必然的联系，即规律性。并通过定律、定理等，找到解决问题的一种方法。物理学上的分析包括物理量的分析、物理对象的分析和物理过程的分析。物理对象的分析出现在以下情况：若研究对象是由几个相互联系的物体组成，则可以将其中的一个或几个物体划分出来，单独研究。例如，静力学中研究一个物体的受力情况时，先将物体假想与周围物体隔离开来，按重力、弹力、摩擦力、电场力、分子力或磁场力的顺序分析受力；在动力学问题中，先分析受力后，列出ΣF=ma 再求出a 或其中某个力；在较为复杂的运动中使用动能定理或动量定理时，先将物体隔离，分析出每个力的做功或冲量。

2.3类比法

类比法是人类认识客观世界的一种基本思维方法。所谓类比法是根据两个或两类对象之间在某些方面有相同或相似的属性，从而推出他们在其他方面也可能具有相同或相似的属性的一种推理方法，它不同于归纳、演绎，它是从特殊到特殊的推理方法。历史上，开普勒、麦克斯韦、爱因斯坦等许多著名科学家都曾经对类比法作出过很高的评价。类比法是一种物理学的研究方法，也是一种科学方法论，还是一种非常好的教学和学习方法，在物理学的教学中具有极为重要的地位。在物理学的研究和发展中，无论是对单个问题的解决，还是某些新念的建立，乃至未知领域的探究，都渗透着类比思想与方法。类比法的独特性，使它对科学的发展起到积极推动作用，在物理学的研究的发展中占重要的地位。类比法是物理学研究中的一种重要方法。物理学研究没有固定的模式，只能在已有认识的基

础上一步一步摸索前进。在科学观测和实验手段缺乏，理论指导和感性认识不足，归纳推理和演绎推理不适用的情况下，类比法则可以充分发挥优势，启发思路，提供线索，指明科学研究的方向，使研究工作少走弯路。例如，1935 年日本物理学家汤川秀树把核力与电磁力相类比，提出了核子通过核力场，由一方放出粒子，另一方吸收粒子而相互作用，并且估算出这种粒子的质量。1974 年，鲍威尔发现了这种粒子的存在，使陷入困境的核力研究又充满了生机。又例如，法国科学家库仑用扭秤测定两带电球间的作用力时，发现两带电球间的作用力的定量关系与牛顿万有引力定律F=G 的数学关系相似，他大胆地把静电力的定量关系类比于万有引力公式而得出静电力F=k，后来被许多科学实验所证实，于1785 年确定为库仑定律。例如要认清和掌握电场、电势（电势差）、电势能等基本概念，首先可以将“电场”与“重力场”相类比（还可以将磁场一同来类比，更容易区别与掌握），电场力做功与重力做功相似，都与路径无关，重力做正功重力势能一定减少，同样电场力做正功那么电势能一定减少，反之亦然。由此便可以容易认清引入电势的概念。电势具有相对意义，理论上可以任意选取零势能点，因此电势与场强是没有直接关系的；电场强度是矢量，空间同时有几个点电荷，则某点的场强由这几个点电荷单独在该点产生的场强矢量叠加；电荷在电场中某点具有的电势能，由该点的电势与电荷的电荷量(包括电性)的乘积决定，负电荷在电势越高的点具有的电势能反而越小；带电粒子在电场中的运动有多种运动形式，若粒子做匀速圆周运动，则电势能不变．（另外，还要注意库仑扭秤与万有定律中卡文迪许扭秤装置进行比较。）

2.4控制变量法

“控制变量法”是初中物理中常用的探究问题的科学方法。由于影响物理研究对象的因素在许多情况下并不是单一的，而是多种因素相互交错、共同起作用的。所以要想精确地把握研究对象的各种特性，弄清事物变化的原因和规律，必须人为的制造一些条件，便于问题的研究。例如当一个物理量与几个因素有关时，我们一般是分别研究这个物理量与各个因素之间的关系，再进行综合分析得出结论。这样就必须在研究物理量同其中一个因素之间的关系时，将另外几个因素人为地控制起来，使它们保持不变，以便观察和研究该物理量与这个因素之间的关系。这就是“控制变量”的方法，在初中物理教学中有许多概念或规律的探索过

程，都要用到控制变量法。例如，在八年级刚接触物理时，有一个探究实验是探究“声音怎样从发声的物体传到远处？”。让一个学生在桌子一端敲击桌面，另个学生在另一端听声音，一次贴在桌面上听，一次只是贴近桌面。发现两次都可以听到声音，引导学生分析这两次声音分别是通过桌子和空气传来的，从而说明声音要靠介质传播。同时让学生比较两次听到的声音大小，从而认识到声音在固体中比在空气中传播得快，即固体的传声能力强。在这里，老师一定要强调实验中需要控制的变量就是听声音的距离和敲击桌面的力度要相同，使学生体验到控制变量的思想，为以后的探究实验作好方法上的准备。

初中物理还用到控制变量法的实验有：影响声音的音调、响度等的因素有哪些？蒸发的快慢与哪些因素有关？导体的电阻大小与哪些因素有关？导体中的电流与导体两端电压和导体的电阻的关系，电热的的大小与哪些因素有关？影响电磁铁磁性强弱的因素有哪些？研究感应电流方向与哪些因素有关？研究通电导体在磁场中受力方向与哪些因素有关？力的作用效果与哪些因素有关？影响滑动摩擦力大小的因素有哪些？影响压力作用效果的因素有哪些？研究液体的压强与哪些因素有关？研究浮力的大小与哪些因素有关？研究动能或势能的大小与哪些因素有关？研究物体吸引热量的多少与哪些因素有关等等。

控制变量法是一种最常用的、非常有效的探索客观物理规律的科学方法。通过控制变量法，可以让我们很方便的研究出某个物理量与多个因素之间的定性或定量关系，从而能得出普遍的规律。

2.5等效替代法

有一个广为人知的历史故事——曹冲称象。他运用的就是一种等效替代的思想，他是用石头替代了大象，巧妙地测出了大象的重力。当然，这里还用到了“化整为零”的思想。很多伟人也经常会用等效法来使研究问题简化，例如，爱迪生用围成一圈的平面镜的反射光等效多个太阳造成了无影灯，他的助手阿普顿在苦苦计算灯泡的容积时，爱迪生却告诉他只需要把灯泡装满水，测量水的体积即为灯泡的容积。还有阿基米德在洗澡时发现了鉴别王冠真假的方法，从而也导致了一个重要的原理——阿基米德原理的发现。这样看来，当测量器材无法直接测量某个物理量时，就要设法用可以直接测量的物理量来取代不能直接测量的物理量，这就是“等效替代法”。采用此方法时，唯一要注意的是直接测量的与不能

直接测量的物理量之间要有内在的联系，找到这种内在的联系，也就完成了实验的设计。期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆可以说“等效替代”的思想是物理实验成功的最根本、最重要的思路，物理学中的相关定律、定理、公式、原理都是以替代思维成立的基础为出发点的。例如，测量不规则固体的体积，就是利用物体浸没在液体中时，物体体积与物体排开的液体的体积相等的原理，将Ｖ物用Ｖ排替代。在有量筒或量杯时，可采用“排液补差法”或叫“等量空间占据法”测量。没有量筒或量杯时，可用弹簧秤和水，通过测量浮力大小，结合阿基米德原理计算Ｖ排（全部浸没），也可以用天平测排水的质量（全部浸没），再利用密度知识来计算Ｖ排。当无法直接测物体的质量时，就可以用漂浮的方法利用Ｆ浮＝Ｇ的原理，测出Ｆ浮也就知道了Ｇ，物体的质量也就可求了。这种质量或体积的替代测量方法一般多见于测量物质密度的方法中。还有许多物理量的测量都用到了等效替代法。

等效替代法还可以用在一些器材的等效上，如果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，这样不仅能顺利得出结论，而且容易被学生接受和理解。例如，在探究平面镜成像规律的实验中，用玻璃板替代了平面镜，因两者在成像特征上有共同之处，容易使学生接受，而玻璃板又是透明的，能通过它观察到玻璃板后面的蜡烛，便于研究像的特点，揭示出平面镜成像的规律。有了这些科学方法的启发，学生在以后遇到有关问题时就可能运用自如了。比如在学习伏安法测电阻之后，要求学生设计一个实验，在缺少电压表或电流表，但另给一个定值电阻的情况下，要求测出未知电阻的阻值，应该怎么办？学生就可以用等效替代的思想来进行设计了，即让电流表与定值电阻串联来与电压表等效，或者让电压表与定值电阻并联来与电流表等效，每当学生自我解决了一个问题后，他们绝对会有一种“柳暗花明又一村”的感觉，对物理的兴趣也自然而然的增加了不少。

2.6理想化方法

纵观物理学发展史，许多重大的发现与结论，都是由于科学家们经过大胆的猜想构思，创建出科学的理想化的物理模型，并通过实验检验或实践验证，在模型与事实基础很好吻合的前堤下获得的。伽里略和牛顿构建了光滑这一理想化的

模型，才有惯性定律的重大发现。法拉第在1852年，对带电体、磁体周围空间存在的物质，设想出电场线、磁场线一类力线的模型，并用铁粉显示了磁铁周围的磁力线分布形状，从而建立了场的概念，对当前的传统观念是一个重大的突破。卢瑟福也在1911年构思出原子的核式结构模型。

用理想化模型代替客观原型的研究方法就是“理想化方法”。它又分为“理想实验法”和“理想模型法”。例如，我们在研究真空能否传声的时候，将一只小电铃放在密闭的玻璃罩内，接通电路，可清楚的听到铃声，用抽气机逐渐抽去玻璃罩内的空气，听到铃声越来越弱，这说明空气越稀薄，空气的传声能力越弱。实验中无法达到绝对的真空，但可以通过铃声的变化趋势，推测出真空不能传声，这与牛顿第一定律的建立过程是非常类似的。这属于理想实验法。如果教师在教学中注意很好地渗透这一方法，有利于培养学生的科学思想，提高学生的创新能力。

在初中教材中，我们熟悉的理想化模型有：杠杆（只要能绕着固定点转动的物体都可以看做是杠杆）、斜面（像盘山公路这样起点为低终点高的弯曲面可以看做是斜面）、轮轴（像门把手、汽车方向盘、脚踏板、扳手这样在使用中某部分转动形成的轨迹是一个圆的机械都可以看作轮轴）、连通器（上端开口、底部连通的容器都可以看做是连通器）、薄透镜、光线、磁感线等等。正是引入了这些理想化的物理模型，才得以使我们面对许多复杂的现实问题，通过简化处理能够比较顺利地予以解决。我们也常常运用理想化方法，对于某些问题可以通过寻找和建立合适的理想化模型来处理，即将研究对象、条件等理想化，以达到化繁为简的目的。

另外，常用的科学方法还有类比法、图象法、归纳法、比较法、演绎法、推理法、想象法、逆向思维法、宏观与微观结合法、累积法，以及微分法等等，这里就不一一獒述了。

总之，在初中物理教学中，蕴含着许多科学方法，我们既不能视而不见的忽视它，又不能唯方法讲方法，要时时做有心人，把握时机，把科学方法渗透到教学活动中，恰当点拨，就能不断提高学生的科学探究能力，让学生领悟科学的本质，培养他们的科学思想以及创新思维，提高他们的科学素质。

3、物理实验教学中应注意的问题

物理是一门以实验为基础的自然科学,要提高教学效果, 培养有能力、 高素质的人才,教师必须做好课堂演示实验,并重视指导做好学生实验, 在物理实验教学中应注意学生能力的培养, 做好物理实验对激发学生学习物理的兴趣,启发学生积极思考,帮助学生掌握知识,加深对物理概念的理解和物理规律的掌握是不可缺少的重要组成部分, 对大幅度提高物理教学质量,也是十分有利的。 要使学生扎实地打好物理基础, 实验中还应注意培养学生研究和解决问题的方法, 注意启发诱导, 充分运用各种直观的教学手段( 实物、 挂图、 投影、 幻灯等) , 把物理课上得生动活泼。

3.1直观教学与学生能力的关系

直观教学是根据教学要求而创设物理环境的常用手段,其形式一般分为实物直观、 模象直观和语言直观三种形式。实物直观能为学习物理提供符合认识规律的环境,对形成物理概念和认识物理规律,提供了一定感性认识。 通过实验,能够使学生对物理事实获得明确、 具体的认识。 物理实验具有真实、 形象、 生动的特点,对学生有很强的吸引力,极易唤起他们的直觉兴趣,而具体实验仪器的操作和实验数据的整理, 又要求学生具有一定的动手能力和整理数据能力。可见, 物理实验确实有利于学生综合能力培养的。模象直观是通过运用实际事物的各种模拟形象而进行的, 它包括各种图片、 图表、 模型、幻灯和教学电影等。 它是实际物理现象的模拟过程,以形象的画面激发学生的求知欲,促使学生从形象思维向抽象思维过渡, 利用各种特技手段,使图形变化,产生动态感 , 画面就会更加生动、形象, 使小的放大, 大的缩小, 快的变慢,慢的变快, 静的变动, 动的变静,从而使教学中要表现的对象更突出、 更生动,便于学生更好地理解和掌握物理知识,提高教学效率。语言直观在于它可以摆脱实物直观和模象直观所需要的时间、 地点、 设备和其它条件的限制。教师在教学中要善于运用优美的语言、 生动地讲解、 形象地描述,联系学生已有的感性知识,唤起学生的联想,促进学生的想象,帮助学生理解物理知识。三种直观形式是互相依赖和互相促进的,三种形式有机的结合起来, 恰当应用, 适当结合, 才能达到对学生综合能力培养的最佳收效。

3.2物理实验能激发兴趣、 启发思维

物理教学如何通过实验培养学生的学习兴趣,又如何使学生的学习兴趣持久,

关键是将物理实验与学生心理特征和年龄特征紧密结合。 如讲授热传递,开始不是介绍热传递的方式有一、 二、 三,而是先给学生做一个“ 火烧金鱼” 的实验,当教师介绍完实验的装置要动手做实验时,学生的注意力几乎都集中在看怎样点燃酒精灯 ,怎样烧得金鱼到处乱窜 ,直到烧死 、 烧熟,这就是心理学上的“ 有意注意” ,但当它们观察到的却是水被烧得滚开,直冒白气, 而金鱼还安然自得地游来游去,学生感到惊愕,这就是“ 无意注意” 。这个无意注意是在有意注意下产生的,学生对出乎意料而又终身难忘的事实, 自然会萌发出“ 我也要试一试” , 要寻个“ 究竟” 的强烈愿望,这就是从“ 无意注意” 向“ 有意注意” 转化, 既把一般兴趣提高到学习愿望和动力的地步激发了学生学习的兴趣,教学中也可以有机地穿插一些物理学史故事、 科学家轶事等(如阿基米德测王冠、 二次大战期间飞行员顺手抓子弹、 曹冲称象的故事, 爱迪生、 牛顿忘我钻研科学的轶事, 居里夫人毕生献身科学的事迹等) ,都能激发起学习兴趣, 让学生能在一个生动活泼的学习环境中集中注意力, 以愉悦的情感轻松的理解和消化枯燥抽象的物理知识。

3.3培养学生的实验能力和创造能力

实验能力是进一步学习物理和从事未来工作的一种必要的能力,物理实验是操作性很强和综合熟练的过程,实验能力的形成不是一蹴而就,应在整个物理教学过程中从不同角度有计划地进行培养, 特别值得提出的是,演示实验同样有培养学生能力的任务, 而且是学生实验的先导,因为教师在演示中要说明实验的目的、 原理、方法、使用器材和设计思想等,更要把严谨的科学作风与训练操作技能潜移默化地去影响学生。学生是善于模仿的, 教师的言行与教师的修养给学生留下印象最深。尤其是对未来学生要做的实验中比较关键或可能出问题的地方更应注意示范,所以教师要在众多的演示实验中根据教学目标要有重点地对学生实验能力进行培养,做到培养目标明确,要求具体、严格,并注意不同阶段对不同对象进行“ 分阶段、 有重点” 地培养,使学生能扎扎实实地掌握实验技能。总之在实验教学中要把培养学生的实验能力放在重要的位置上,以体现以实验为基础的教学思想。例如高中讲解气体等温变化一节中, 教师介绍玻意耳——马略特定律演示仪的构造, 各器件的作用,由于本仪器可见度有限,采用电化教学手段,用摄像机与电视机相接,将实验过程显示在电视机屏幕上, 全学生既可观察有可直接读取压

强P 和体积V , 最后实验数据处理可知体积与压强的乘积为一常量,教师的演示实验对学生许多方面的能力培养有着重要作用。物理实验和物理教学能培养学生的多种创造能力, 物理学是一门思想性、 逻辑性、 科学性和方法性很强的学科, 其中大量的发现、发明典故及科学研究方法是培养学生创造性思维能力和想象能力的最佳素材。其次,物理又是一门以实验为基础的学科, 大量的实验是培养学生观察能力、思维能力、操作能力和创造创新能力的良好时机,中学有完善的物理仪器设备和实验室为学生多种创造能力的培养提供了物质保证,丰富多采的物理科技活动,使学生的多种创造能力得到实际锻炼。为了增强实验课的创造教育功能, 一方面要善于引导学生学会观察、思考及操作的技巧和方法,另一方面应适当变换实验类型,增加探索性实验,开展实验创新以提高学生的观察、思考、操作和创新能力。

3.4将物理实验教学贯彻到整个教学过程中

物理实验在整个物理教学过程中发挥着作用,如概念教学、 规律教学、 练习、 复习乃至课外活动,成绩考核等都与实验相联系,所以把实验教学看成单一的环节,只停留在实验本身上,应当设法巧妙地把它贯彻到物理教学的各个环节中去,很多有经验的教师都能这样做,他们在讲授、 讨论、 习题、 复习课中都穿插物理实验,使教学内容更加充实,生动形象,教学效果好,现在有的教师把实验引入到课活动和实验成绩的考核上, 初步改变“ 为实验而实验” 和不重视或不爱做实验的局面,把物理实验贯穿到各个教学环节中去,自然增加了学生接触实验的机会,实质上就是创设物理实验环境,使学生得到更多的锻炼,实验在物理教学中的作用得到更好的发挥。

综上所述,物理教学要以实验为基础不是一句空话,而是应有具体的内容和明确的目的,教师要从思想上重视物理实验,教学中勤于思考,真正体现以实验为基础,物理教学也一定会出现崭新面貌。

参考文献

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