《九年義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》倡導(dǎo)探究式的學(xué)習(xí)，注重學(xué)生自己動手、動腦探究科學(xué)規(guī)律，體驗(yàn)科學(xué)研究的方法，科學(xué)探究既是一種重要的教學(xué)方式，又是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)。因此，在初中物理教學(xué)中，不僅要教給學(xué)生物理知識，更重要的是要引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷物理學(xué)知識的“再發(fā)現(xiàn)”的過程，從而培養(yǎng)學(xué)生獲取新知識的能力，收集和處理信息的能力，分析和解決問題的能力，體驗(yàn)科學(xué)探究的樂趣，學(xué)習(xí)科學(xué)家的科學(xué)探究方法，領(lǐng)悟科學(xué)的思想和精神。所以，初中物理探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)施顯得尤為重要。如何使實(shí)驗(yàn)教學(xué)達(dá)到課程標(biāo)準(zhǔn)確定的目標(biāo)，其中蘊(yùn)含的大量的科學(xué)方法，我們必須給予足夠的重視，并且滲透到教學(xué)活動中去，適時(shí)向?qū)W生介紹、點(diǎn)撥，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中去體驗(yàn)，逐步提高學(xué)生科學(xué)探究能力。下面，筆者就來談?wù)劤踔形锢韺?shí)驗(yàn)中的幾種科學(xué)方法。
一、控制變量法
控制變量法是初中物理實(shí)驗(yàn)中常用的探索問題和分析解決問題的科學(xué)方法之一。所謂控制變量法是指為了研究物理量同影響它的多個(gè)因素中的一個(gè)因素的關(guān)系，可將除了這個(gè)因素以外的其它因素人為地控制起來，使其保持不變，再比較、研究該物理量與該因素之間的關(guān)系，得出結(jié)論，然后再綜合起來得出規(guī)律的方法。
這種方法在整個(gè)初中物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用比較普遍。例如在人教版實(shí)驗(yàn)教科書《物理》（八年級上冊）第一章第一節(jié)關(guān)于探究聲是怎樣傳播的實(shí)驗(yàn)中，就開始滲透控制變量的思想。因?yàn)楣腆w、液體和氣體都是傳聲的介質(zhì)，我們逐一研究它們分別可以傳聲時(shí)，就必須控制其它兩個(gè)因素。如果在進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)時(shí)就給學(xué)生恰當(dāng)?shù)攸c(diǎn)撥，提出：“把兩張課桌緊緊地挨在一起，一個(gè)同學(xué)輕敲桌面，另一個(gè)同學(xué)把耳朵貼在另一張桌子上，聽到的敲擊聲為什么就能認(rèn)為是桌子傳來而不是空氣傳來的？”引導(dǎo)學(xué)生去分析比較，就能使學(xué)生體驗(yàn)到控制變量的思想。在接著的探究影響音調(diào)、響度等因素的實(shí)驗(yàn)中，把控制變量的思想對學(xué)生給予簡要的介紹，就會使學(xué)生逐步領(lǐng)悟到控制變量法的實(shí)質(zhì)要領(lǐng)，為以后的探究實(shí)驗(yàn)作好方法上的準(zhǔn)備。
在初中物理中，探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素、電流跟電壓電阻的關(guān)系、影響電熱功率大小的因素、影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素、影響滑動摩擦力大小的因素、決定壓力作用效果的因素等等實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用了控制變量法。
二、等效替代法
等效替代法是指在研究某一個(gè)物理現(xiàn)象和規(guī)律中，因?qū)嶒?yàn)本身的特殊限制或因?qū)嶒?yàn)器材等限制，不可以或很難直接揭示物理本質(zhì)，而采取與之相似或有共同特征的等效現(xiàn)象來替代的方法。這種方法若運(yùn)用恰當(dāng)，不僅能順利得出結(jié)論，而且容易被學(xué)生接受和理解。
例如，在探究平面鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，用玻璃板替代了平面鏡，因兩者在成像特征上有共同之處，容易使學(xué)生接受，而玻璃板又是透明的，能通過它觀察到玻璃板后面的蠟燭，便于研究像的特點(diǎn)，揭示出規(guī)律。我們在教學(xué)中，在學(xué)生親歷實(shí)驗(yàn)過程的基礎(chǔ)上，教師注重引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行方法的總結(jié)，在思維方式上受到啟發(fā)，他們以后遇到有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，就會自覺地加以運(yùn)用。比如在學(xué)習(xí)伏安法測電阻之后，要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在上述實(shí)驗(yàn)中缺少電壓表或電流表，其它器材不變，另有一個(gè)已知阻值的定值電阻供選用，要求測出未知電阻，應(yīng)該怎么辦？學(xué)生就可以用等效替代的思想進(jìn)行設(shè)計(jì)了。
三、轉(zhuǎn)換法
有的物理量不便于直接測量，有的物理現(xiàn)象不便于直接觀察，通過轉(zhuǎn)換為容易測量到與之相等或與之相關(guān)聯(lián)的物理現(xiàn)象，從而獲得結(jié)論的方法。譬如，在研究電熱的功率與電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，電流通過阻值不等的兩根電阻絲產(chǎn)生的熱量無法直接觀測和比較，而我們通過轉(zhuǎn)換為讓煤油吸熱，觀察煤油溫度變化情況，從而推導(dǎo)出那個(gè)電阻放熱多。教學(xué)時(shí)不妨設(shè)計(jì)一問：為什么研究電熱的功率與電阻大小的關(guān)系時(shí)，還用到似乎與實(shí)驗(yàn)無關(guān)的煤油呢？引發(fā)學(xué)生的思考和討論，在小結(jié)出該實(shí)驗(yàn)中煤油的作用的基礎(chǔ)上，進(jìn)而再問：該實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癫挥妹河投挠闷渌绞絹碛^察電阻通電后的發(fā)熱情況？這樣促使學(xué)生思維得以發(fā)散，轉(zhuǎn)換的思維方法得到訓(xùn)練，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力也隨著提高了。
在初中物理實(shí)驗(yàn)中，利用軟細(xì)繩測量地圖上鐵路線上的長度、刻度尺和三角板配合測量硬幣的直徑、圓錐的高等，都運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法的思想。
四、類比法
類比法是一種推理方法。為了把要表達(dá)的物理問題說清楚明白，往往用具體的、有形的、人們所熟知的事物來類比要說明的那些抽象的、無形的、陌生的事物，通過借助于一個(gè)比較熟悉的對象的某些特征，去理解和掌握另一個(gè)有相似性的對象的某些特征。如：在研究電壓的作用時(shí)，借助于看得見而學(xué)生比較熟悉的“水壓形成水流”的實(shí)驗(yàn)作類比，來揭示電壓是形成電流的原因。又比如在研究通電螺線管的磁場的實(shí)驗(yàn)中，為準(zhǔn)確記憶通電螺線管的北極與電流方向的關(guān)系，以緊握的右拳頭類比為螺線管，四指為線圈并指向電流的方向，則大拇指所指的一端為北極。這樣形象直觀很容易被學(xué)生理解記憶牢固。當(dāng)然，這里還可以用其他方式來類比，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，還可以找到更符合學(xué)生實(shí)際的類比方法。人教版實(shí)驗(yàn)教科書《物理》（八年級下冊）P64圖9．3—6就給人很好的啟示。
五、圖象法
圖象是一個(gè)數(shù)學(xué)概念，用來表示一個(gè)量隨另一個(gè)量的變化關(guān)系，很直觀。由于物理學(xué)中經(jīng)常要研究一個(gè)物理量隨另一個(gè)物理量的變化情況，因此圖象在物理中有著廣泛的應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)中，運(yùn)用圖象來處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，探究內(nèi)在的物理規(guī)律，具有獨(dú)特之處。如：在探究固體熔化時(shí)溫度的變化規(guī)律和水的沸騰情況的實(shí)驗(yàn)中，就是運(yùn)用圖象法來處理數(shù)據(jù)的。它形象直觀地表示了物質(zhì)溫度的變化情況，學(xué)生在親歷實(shí)驗(yàn)自主得出數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過描點(diǎn)、連線繪出圖象就能準(zhǔn)確地把握住晶體和非晶體的熔化特點(diǎn)、液體的沸騰特點(diǎn)了。
在其他的實(shí)驗(yàn)中，教師也可以有意識地引導(dǎo)學(xué)生采用圖象來處理數(shù)據(jù)。例如在探究串聯(lián)電路中電流規(guī)律實(shí)驗(yàn)中，把各點(diǎn)作為橫軸、電流為縱軸，作出的圖象為水平直線，很直觀表示出串聯(lián)電路中各點(diǎn)電流相等的規(guī)律。這樣學(xué)生非常容易理解和記憶。在探究電阻上的電流跟電壓的關(guān)系、同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積的關(guān)系、重力大小跟質(zhì)量的關(guān)系等實(shí)驗(yàn)中都運(yùn)用到圖象法。這樣把數(shù)形結(jié)合、圖形與文字結(jié)合起來處理數(shù)據(jù)、描述物理規(guī)律，能很好地促進(jìn)學(xué)生處理數(shù)據(jù)能力和分析問題能力的提高。
六、理想化方法
理想化方法是指在物理教學(xué)中通過想象建立模型和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的一種科學(xué)方法?？煞譃槔硐牖Ｐ秃屠硐牖瘜?shí)驗(yàn)。
理想化模型就是指把復(fù)雜的問題簡單化，把研究對象的一些次要因素舍去，抓住主要因素，對實(shí)際問題進(jìn)行理想化處理去再現(xiàn)原形的本質(zhì)的東西，構(gòu)成理想化的物理模型。這是一種重要的物理研究方法。例如探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)，杠桿就是一種理想化的模型。杠桿在使用時(shí)，由于受到力的作用，都會引起或多或少的形變，然而在研究中把此時(shí)的形變忽略不計(jì)，這里我們就把杠桿經(jīng)過理想化的處理，認(rèn)為它無形變，視為一個(gè)硬棒，從而使學(xué)生在研究時(shí)不被細(xì)枝末節(jié)的因素影響，順利地得出杠桿平衡原理。
理想化實(shí)驗(yàn)是一種科學(xué)的抽象方法。它既要以實(shí)驗(yàn)事實(shí)作基礎(chǔ)，但又不能直接由實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論。比如，我們在探究空氣能傳聲的實(shí)驗(yàn)中，逐漸將真空罩內(nèi)的空氣抽出，聽到罩內(nèi)的鬧鐘的聲音逐漸變?nèi)酰谑俏覀兺评淼贸鰧⒄婵照謨?nèi)的空氣抽完（即真空），就聽不到鬧鐘的聲音了，從而得出空氣能傳聲而真空不能傳聲的結(jié)論。這里采用的方法就是理想化，因?yàn)闊o論怎樣抽氣是不可能將真空罩內(nèi)的空氣抽完的。又如牛頓第一定律就是理想化實(shí)驗(yàn)得出的一條重要物理規(guī)律。如果教師在教學(xué)中注意很好地滲透這一方法，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思想，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。
總之，在初中物理實(shí)驗(yàn)中，蘊(yùn)含著許多科學(xué)方法，我們既不能視而不見忽視它，又不能唯方法講方法，要時(shí)時(shí)做有心人，把握時(shí)機(jī)，把科學(xué)方法滲透到教學(xué)活動中，恰當(dāng)點(diǎn)撥，就能不斷提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。
2006
一、控制變量法
控制變量法是初中物理實(shí)驗(yàn)中常用的探索問題和分析解決問題的科學(xué)方法之一。所謂控制變量法是指為了研究物理量同影響它的多個(gè)因素中的一個(gè)因素的關(guān)系，可將除了這個(gè)因素以外的其它因素人為地控制起來，使其保持不變，再比較、研究該物理量與該因素之間的關(guān)系，得出結(jié)論，然后再綜合起來得出規(guī)律的方法。
這種方法在整個(gè)初中物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用比較普遍。例如在人教版實(shí)驗(yàn)教科書《物理》（八年級上冊）第一章第一節(jié)關(guān)于探究聲是怎樣傳播的實(shí)驗(yàn)中，就開始滲透控制變量的思想。因?yàn)楣腆w、液體和氣體都是傳聲的介質(zhì)，我們逐一研究它們分別可以傳聲時(shí)，就必須控制其它兩個(gè)因素。如果在進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)時(shí)就給學(xué)生恰當(dāng)?shù)攸c(diǎn)撥，提出：“把兩張課桌緊緊地挨在一起，一個(gè)同學(xué)輕敲桌面，另一個(gè)同學(xué)把耳朵貼在另一張桌子上，聽到的敲擊聲為什么就能認(rèn)為是桌子傳來而不是空氣傳來的？”引導(dǎo)學(xué)生去分析比較，就能使學(xué)生體驗(yàn)到控制變量的思想。在接著的探究影響音調(diào)、響度等因素的實(shí)驗(yàn)中，把控制變量的思想對學(xué)生給予簡要的介紹，就會使學(xué)生逐步領(lǐng)悟到控制變量法的實(shí)質(zhì)要領(lǐng)，為以后的探究實(shí)驗(yàn)作好方法上的準(zhǔn)備。
在初中物理中，探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素、電流跟電壓電阻的關(guān)系、影響電熱功率大小的因素、影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素、影響滑動摩擦力大小的因素、決定壓力作用效果的因素等等實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用了控制變量法。
二、等效替代法
等效替代法是指在研究某一個(gè)物理現(xiàn)象和規(guī)律中，因?qū)嶒?yàn)本身的特殊限制或因?qū)嶒?yàn)器材等限制，不可以或很難直接揭示物理本質(zhì)，而采取與之相似或有共同特征的等效現(xiàn)象來替代的方法。這種方法若運(yùn)用恰當(dāng)，不僅能順利得出結(jié)論，而且容易被學(xué)生接受和理解。
例如，在探究平面鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，用玻璃板替代了平面鏡，因兩者在成像特征上有共同之處，容易使學(xué)生接受，而玻璃板又是透明的，能通過它觀察到玻璃板后面的蠟燭，便于研究像的特點(diǎn)，揭示出規(guī)律。我們在教學(xué)中，在學(xué)生親歷實(shí)驗(yàn)過程的基礎(chǔ)上，教師注重引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行方法的總結(jié)，在思維方式上受到啟發(fā)，他們以后遇到有關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)，就會自覺地加以運(yùn)用。比如在學(xué)習(xí)伏安法測電阻之后，要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在上述實(shí)驗(yàn)中缺少電壓表或電流表，其它器材不變，另有一個(gè)已知阻值的定值電阻供選用，要求測出未知電阻，應(yīng)該怎么辦？學(xué)生就可以用等效替代的思想進(jìn)行設(shè)計(jì)了。
三、轉(zhuǎn)換法
有的物理量不便于直接測量，有的物理現(xiàn)象不便于直接觀察，通過轉(zhuǎn)換為容易測量到與之相等或與之相關(guān)聯(lián)的物理現(xiàn)象，從而獲得結(jié)論的方法。譬如，在研究電熱的功率與電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，電流通過阻值不等的兩根電阻絲產(chǎn)生的熱量無法直接觀測和比較，而我們通過轉(zhuǎn)換為讓煤油吸熱，觀察煤油溫度變化情況，從而推導(dǎo)出那個(gè)電阻放熱多。教學(xué)時(shí)不妨設(shè)計(jì)一問：為什么研究電熱的功率與電阻大小的關(guān)系時(shí)，還用到似乎與實(shí)驗(yàn)無關(guān)的煤油呢？引發(fā)學(xué)生的思考和討論，在小結(jié)出該實(shí)驗(yàn)中煤油的作用的基礎(chǔ)上，進(jìn)而再問：該實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癫挥妹河投挠闷渌绞絹碛^察電阻通電后的發(fā)熱情況？這樣促使學(xué)生思維得以發(fā)散，轉(zhuǎn)換的思維方法得到訓(xùn)練，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力也隨著提高了。
在初中物理實(shí)驗(yàn)中，利用軟細(xì)繩測量地圖上鐵路線上的長度、刻度尺和三角板配合測量硬幣的直徑、圓錐的高等，都運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法的思想。
四、類比法
類比法是一種推理方法。為了把要表達(dá)的物理問題說清楚明白，往往用具體的、有形的、人們所熟知的事物來類比要說明的那些抽象的、無形的、陌生的事物，通過借助于一個(gè)比較熟悉的對象的某些特征，去理解和掌握另一個(gè)有相似性的對象的某些特征。如：在研究電壓的作用時(shí)，借助于看得見而學(xué)生比較熟悉的“水壓形成水流”的實(shí)驗(yàn)作類比，來揭示電壓是形成電流的原因。又比如在研究通電螺線管的磁場的實(shí)驗(yàn)中，為準(zhǔn)確記憶通電螺線管的北極與電流方向的關(guān)系，以緊握的右拳頭類比為螺線管，四指為線圈并指向電流的方向，則大拇指所指的一端為北極。這樣形象直觀很容易被學(xué)生理解記憶牢固。當(dāng)然，這里還可以用其他方式來類比，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，還可以找到更符合學(xué)生實(shí)際的類比方法。人教版實(shí)驗(yàn)教科書《物理》（八年級下冊）P64圖9．3—6就給人很好的啟示。
五、圖象法
圖象是一個(gè)數(shù)學(xué)概念，用來表示一個(gè)量隨另一個(gè)量的變化關(guān)系，很直觀。由于物理學(xué)中經(jīng)常要研究一個(gè)物理量隨另一個(gè)物理量的變化情況，因此圖象在物理中有著廣泛的應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)中，運(yùn)用圖象來處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，探究內(nèi)在的物理規(guī)律，具有獨(dú)特之處。如：在探究固體熔化時(shí)溫度的變化規(guī)律和水的沸騰情況的實(shí)驗(yàn)中，就是運(yùn)用圖象法來處理數(shù)據(jù)的。它形象直觀地表示了物質(zhì)溫度的變化情況，學(xué)生在親歷實(shí)驗(yàn)自主得出數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過描點(diǎn)、連線繪出圖象就能準(zhǔn)確地把握住晶體和非晶體的熔化特點(diǎn)、液體的沸騰特點(diǎn)了。
在其他的實(shí)驗(yàn)中，教師也可以有意識地引導(dǎo)學(xué)生采用圖象來處理數(shù)據(jù)。例如在探究串聯(lián)電路中電流規(guī)律實(shí)驗(yàn)中，把各點(diǎn)作為橫軸、電流為縱軸，作出的圖象為水平直線，很直觀表示出串聯(lián)電路中各點(diǎn)電流相等的規(guī)律。這樣學(xué)生非常容易理解和記憶。在探究電阻上的電流跟電壓的關(guān)系、同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積的關(guān)系、重力大小跟質(zhì)量的關(guān)系等實(shí)驗(yàn)中都運(yùn)用到圖象法。這樣把數(shù)形結(jié)合、圖形與文字結(jié)合起來處理數(shù)據(jù)、描述物理規(guī)律，能很好地促進(jìn)學(xué)生處理數(shù)據(jù)能力和分析問題能力的提高。
六、理想化方法
理想化方法是指在物理教學(xué)中通過想象建立模型和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的一種科學(xué)方法?？煞譃槔硐牖Ｐ秃屠硐牖瘜?shí)驗(yàn)。
理想化模型就是指把復(fù)雜的問題簡單化，把研究對象的一些次要因素舍去，抓住主要因素，對實(shí)際問題進(jìn)行理想化處理去再現(xiàn)原形的本質(zhì)的東西，構(gòu)成理想化的物理模型。這是一種重要的物理研究方法。例如探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)，杠桿就是一種理想化的模型。杠桿在使用時(shí)，由于受到力的作用，都會引起或多或少的形變，然而在研究中把此時(shí)的形變忽略不計(jì)，這里我們就把杠桿經(jīng)過理想化的處理，認(rèn)為它無形變，視為一個(gè)硬棒，從而使學(xué)生在研究時(shí)不被細(xì)枝末節(jié)的因素影響，順利地得出杠桿平衡原理。
理想化實(shí)驗(yàn)是一種科學(xué)的抽象方法。它既要以實(shí)驗(yàn)事實(shí)作基礎(chǔ)，但又不能直接由實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論。比如，我們在探究空氣能傳聲的實(shí)驗(yàn)中，逐漸將真空罩內(nèi)的空氣抽出，聽到罩內(nèi)的鬧鐘的聲音逐漸變?nèi)酰谑俏覀兺评淼贸鰧⒄婵照謨?nèi)的空氣抽完（即真空），就聽不到鬧鐘的聲音了，從而得出空氣能傳聲而真空不能傳聲的結(jié)論。這里采用的方法就是理想化，因?yàn)闊o論怎樣抽氣是不可能將真空罩內(nèi)的空氣抽完的。又如牛頓第一定律就是理想化實(shí)驗(yàn)得出的一條重要物理規(guī)律。如果教師在教學(xué)中注意很好地滲透這一方法，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思想，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。
總之，在初中物理實(shí)驗(yàn)中，蘊(yùn)含著許多科學(xué)方法，我們既不能視而不見忽視它，又不能唯方法講方法，要時(shí)時(shí)做有心人，把握時(shí)機(jī)，把科學(xué)方法滲透到教學(xué)活動中，恰當(dāng)點(diǎn)撥，就能不斷提高學(xué)生的科學(xué)探究能力。
2006