初中物理等效替代法

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初中物理等效替代法范文第1篇

关键词：高中；物理教学；替代法

教学改革的实施，要求给予学生活动的空间、思维的空间。解决这一问题，在很大程度上还是在课堂上进行，怎样在有限的课时中解决此种矛盾，其中一个途径就是让学生多体会物理思想和提高物理思维能力。

学生怎样提高物理思维能力，从看似复杂的物理情景中提炼出一个个物理模型，从物理现象中洞察物理的本质，从而跨越思维障碍，高效解决物理问题，促进其创造性思维能力的发展，以实现由知识到能力的质的飞跃，是非常重要的。本文着重介绍高中常用的一种科学思维方法——替代法。

一、什么是替代法

替代法指的是通过相应的物理转换，用熟知的、简单的物理量、状态、结构、过程等去替代那些陌生繁杂且难于求解的物理量、状态、结构及过程，以间接获取问题的解决方法。它是将复杂的物理现象和过程转化为简易的物理现象和过程来研究处理的科学思维方法。

二、替代法在高中物理教学中应用的必要性

替代法在高中物理教学中的应用不但可以使问题化繁为简、化难为易，甚至变未知为已知，更重要的是通过应用替代法可在一定程度上培养学生的科学思维方法。掌握替代法及应用，体会物理等效思维的内涵，有助于提高学生的科学素养。初步形成科学的世界观和方法论，为终身的学习、研究和发展奠定良好基础。

三、替代法在高中物理教学中的应用

在高中物理教学中，替代法是一种重要的科学思想方法。替代法在物理解题中起着重要作用，也有广泛的实际应用，将此法渗透到对教学过程分析中，可以使我们对物理问题的分析和解答变得简捷。替代法可以分为等值替代和等效替代。

（一）等值替代

等值替代是根据相关物理量间具有数值上相等的关系，通过计算一些物理量的数值，从而间接求出另一些物理量数值的方法。具体常见的有：用理想模型替代真实体、用状态替代过程、用过程替代过程等。

1.用理想模型替代真实体

用理想模型替代真实体，理想模型集中地突出了某一类实际对象的主要特征，忽略其次要特征，使得事物的主要特点变得简单、清晰，研究事物现象的方法更简捷，对客观事物本质的认识更深刻、全面。

案例1：半径为R的导体球壳不带电，现将一带电量为q的点电荷放在球壳内距球心为■处，如右图所示，求达到静电平衡后，球壳上感应电荷在球心处产生的场强。

本题如果直接取感应电荷为研究对象来求解它在O处产生的场强，由于不知感应电荷的分布规律而无法求解。考虑到壳内电场是点电荷与感应电荷产生的电场叠加，且静电平衡时壳内场强为0，因此感应电荷在壳内任意点产生的电场的场强均与点电荷在这一点产生的电场的场强等值反向。所以感应电荷在球壳内产生的场强大小可以用点电荷——理想模型在这一点的场强大小来替代，即感应电荷在球心处产生的场强大小，E=■=■，方向水平向右。

在应用等效思想方法的同时再引入物理模型，可在抓住主要的物理条件、过程和方法的基础上，找出解决物理问题的切入点，把实际问题加以简化。又如有质点概念、重心概念、求球体内挖去部分形状规则物体后受到的引力等均用到了理想模型替代真实体方法。

2.用状态替代过程

在一些较为复杂物理现象、物理状态中，利用物理量作用效果上的相似性进行等效处理，可以将复杂多样的物理现象、物理状态得以简化，方便问题的处理。

案例2：一个小球从距地面h=2　m高处由静止开始下落（不计空气阻力），假设每次与地面碰撞后都能弹起本次下落高度的3/4，问小球静止前通过的总路程是多少？

这道题有两种常用思路，一是用演绎归纳的方法，即用数学等比数列求和方式，对小球往复运动过程逐一求解，出总路程的变化规律，这种方法肯定很复杂；二是由于初态与末态清楚，因此外力做功（过程量）使物体动能的变化（状态量）很容易求出，根据动能定理，外力做功在数值上等于物体动能的变化量，用物体动能的变化量来替代外力所做的功，继而求出物体所通过的路程。

等效思维利用了物理现象、物理状态的相似性，把一些复杂的相对较陌生的物理现象、物理状态，回归等效至学生感觉较为熟悉的物理状态，很大层面上也降低了题目的难度，同时也使得学生的知识迁移能力和对知识的应用能力得到有效提高。

3.物理过程等效思维

在建立模型、处理物理过程中，依据题目情景，转换角度思考问题，可降低思维梯度，易于解答一些难度较高的问题。

案例3：如下图所示，在水平地面上有一段光滑圆弧形槽，弧的半径是R，所对圆心角小于10°，现在圆弧的右侧边缘M处放一个小球A，使其由静止下滑，则球由M至O的过程中所需时间t为多少？

■

审题过程中要抓住圆弧光滑且圆心角小于10°这个条件，隐含条件是小球的运动可等效为单摆，即球在圆弧上做简谐运动，从而利用简谐运动的周期性和对称性解决问题。由单摆的周期公式T=2π■，可知球A的运动周期为T=2π■，所以tA0=■T=■■。

我们往往将不可直接测量的物理量用可直接测量的物理量来替代，从而使问题迎刃而解。解题中利用等效物理模型不仅能起到事半功倍的效果，还能培养学生分析、概括问题和推理的能力。

（二）等效替代

如果物理量（物体）经替代后产生的效果相同，则称这种替代为等效替代。等效替代思维是用较熟悉的思维形式来替代相对生疏、复杂的思维形式。运用它不但可以使问题化繁为简、化难为易，甚至变未知为已知，更重要的是通过等效思维应用可在一定程度上培养学生的科学思维方法。

1.力的等效替代

合力与分力的等效替代关系，由于在作用效果上是相同的，依题目条件可以合理选用替代途径。如求力的合成与分解过程。

力的等效替代在效果相同、类似模型相互替代常用到，如用等效重力法求单摆在不同条件下作简谐振动周期的程序。

2.分解与合成替代

用平均速度将变速直线运动等效变换为匀速直线运动；合运动与分运动；平抛、斜抛曲线运动等效为两个直线运动等。这些都是根据等效概念引入的，利用等效替代的思维方法让学生理解所学物理概念。

3.运动的等效替代

圆周运动的等效最高、低点，单摆的等效摆长。从另一个角度去分析，案例2中小球的运动过程也可等效为与地面碰撞无能量损失而受恒定的空气阻力作用的过程。这样用另一过程替代复杂的运动过程使解题难度也得以降低。虽然看问题角度不同，但两种较快解题的思维都是根据等效思想引入的。

四、替代法存在的不足之处

替代法的应用使得学生对物理现象到本质、物理规律理解更为透彻。用替代法简化了繁杂的计算过程，也会消除如伏安法测电阻的系统误差等等，对学生提高自主学习能力和科学思维能力的培养大有好处。当然在实际操作过程中也存在着一些不足之处，如由于对定义本身理解不透，学生易把一些不能等效的物理模型进行等效替代处理；也有一些在审题时忽略了相应条件，凭已有经验进行过程替代处理导致出错。针对诸多此类问题，也同时对教师提出了更高要求，要正确辨析替代内在关联和可替代条件，以防弄巧成拙。

总之，替代法在高中物理教学中的普遍应用有助于学生跨越思维障碍，提高物理思维能力、综合分析推理能力，高效解决物理问题，促进其创造性思维能力的发展，以实现由知识到能力的质的飞跃。科学方法的教育更需要长期的熏陶，在学习中有意识地训练，并要持之以恒，对促进素质教育，贯策新课程理念，提高教育教学质量都是大有裨益的。

参考文献：

［1］赵长青.大学物理教学中如何培养等效思维.物理通报，2010（3）.

［2］赵宁.等效思维方法在初中物理教学中的应用.中学物理，2000（1）.

［3］阎金铎.中学物理教材教法.北京师范大学出版社，1984.

［4］戴立军.方法导引与解题技巧.湖南师范大学出版社，1999.

初中物理等效替代法范文第2篇

关键词：探究；物理；教学

G633.7

物理学是人类科学文化的重要组成部分，是研究物质相互作用和运动规律的自然科学。《物理课程标准》教学建议指出：“重视科学探究式教学。在义务教育物理课程中，实施科学探究式教学对提高学生的科学素养具有重大的作用。因此，在科学探究中，教师不仅应关注让学生通过探究发现某些规律，而且应注重在探索过程中发展学生的探究能力，提高探索兴趣，增进对探究本质的理解，培养科学态度和科学精神。”笔者担任了我校物理教研组长，对于物理探究式教学如何取得有效性，笔者经常“课改课”教学，积累了许多经验和做法。

一、组建合作探究学习小组，构建探究式教学环境

《物理课程标准》基本理念指出：“提倡教学方式多样化，注重采用探究式的教学方法。”因此，构建物理探究学习小组是进行合作探究学习活动的组织前提。学习小组在构成上要求小组成员的性别、学习成绩、智力水平、个性特征、家庭背景等方面有着合理的差异，这样构建的合作学习小组才能“组内异质、组间同质”。组内异质为互相合作奠定了基础，而组间同质又为全班各小组间公平探究创造了条件。6人一组，全班分成若干组。选好小组长，给小组取一个响亮的名字，定好组规，为探究式教学营造良好的环境和空间。

二、运行合作探究小组，实施科学高效探究式教学

（一）概括结论的控制变量法

控制变量法是初中物理教学中最重要的方法之一，是学生必须掌握的技能与方法。教师引导学习小组用控制变量法进行实验或探究时，得出结论是有规律可循的。复习教学通过小组探究，这个规律可以概括为以下三种模式：方式一，研究的问题与某个因素有关；方式二，（当）某个（或某些）因素相同时，某个因素越大（或小），研究的问题越大（或小）；方式三，（当）某个（或某些）因素相同时，研究的问题与某个因素成正（或反）比 。第一种表达方式最简单，第二种次之，第三种最详细、具体。下面为全班分别举例。例一，“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”的结论可写成：1.滑动摩擦力大小与接触面的粗糙程度、压力大小有关；2.当接触面的粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大；当压力相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。例二，“探究电流大小与电压、电阻的关系”的结论可写成：当导体的电阻相同时，通过导体的电流与导体两端的电压成正比；当导体两端的电压相同时，通过导体的电流与导体的电阻成反比。初中物理中凡是应用控制变量法的实验或探究都可用类似的方式去写结论，甚至在选择题也会出现类似的选项。学生一旦熟知@个方法，不但能快速地说出结论，快速地去判断说法是否准确，还能规范答题。在思考问题时也能自觉地去应用，可以说是一种见效很快的方法。

（二）激发兴趣的“数字接龙法”

初中物理电学部分有一类较为重要的题型，就是根据电路图连接对应的实物图，此类题型中通过学习小组探究，教师指导应用“数字接龙”的方法会让学生感觉简单有趣。具体探究做法是：首先在电路图的每个元件符号两端按顺序标上数字1、2，3、4，5、6，等等；然后在实物图的每个元件两端接线柱上标上相对应的数字1、2，3、4，5、6，等等；最后对照电路图把对应的数字连接起来就能完成实物连接了。只含有串联的实物图连接绝大部分学生都能完成，但含有并联的实物图连接很多学生就可能出问题了。往往搞不清怎么连元件是在干路上还是在支路上，特别是初学者中的成绩不是很理想的学生，还可能因为这一类题的不会做而失去学习电学的兴趣。这个时候让学生尝试探究“数字接龙法”往往能激发学生的学习兴趣，并轻松愉快的完成答题，对学生以后的学习都能起到帮助。当然，学习解这类题关键还是要多理解、多探究。如果熟悉了，这个方法就可以弃之不用了。

（三）高效实用的等效替代法

等效替代法在初中物理中出现的频率很高，如大家所熟知的合力的概念、等效电阻的概念就用到等效替代的思想，还有平面镜成像中用未点燃的蜡烛代替虚像也用到了等效替代法。其实等效替代思想的应用远不止这些，以下两处就可以用到，通过探究式教学，能为教学带来很好的效果。

一是在探究验证“串联电路的等效电阻等于各串联电阻之和”时，传统的方法是用伏安法测出两串联电阻的电流和电压，再根据欧姆定律算出电阻进行对比。这个方法有点重复繁杂，学生接收起来也不容易。我们完全可以换一个思路，比如把一个5Ω和一个10Ω的电阻串联起来，学生自然会猜想等效电阻为15Ω。 探究验证时只要先把5Ω和10Ω的电阻串联接入电路中，并同时串联一个灵敏电流计，闭合电路，观察灵敏电流计的指针的位置。接着把5Ω和10Ω的电阻用15Ω的电阻替换， 可以观察到灵敏电流计的指针的位置保持不变，学生很容易就接受了。探究验证并联电路的等效电阻时也可以用同样的方法。

二是探究验证“通电螺线管的磁场与条形磁体的磁场很相似”时，教师可以指导学生在通电螺线管断电时往里面插入一根条形磁体，可以观察到周围小磁针的情况与通电螺线管通电时是一样的。从而就探究验证了通电螺线管的磁场与条形磁体的磁场很相似这个结论，通过组组合作探究，学生很快就能理解。当改变通电螺线管中的电流方向时，教师也可以调整条形磁体插入的方向，学生探究能快速比较得出通电螺线管的磁场特点，可以说事半功倍。

除此之外，笔者在教学中还会用到一些其他的方法，如在讲到电学计算时，强调P、U、I、R要一一对应，我就会跟学生打比方“I是孩子，P、U就是爸妈，R就像一个家（房子）。一个变，全家变，唯独R不变。”引导学生探究，往往能记牢P、U、I、R应当同一时间、同一地点。在讲到电压表的特点时，笔者会告诉学生“电压表能拿得起，放得下，最后再处理它。” 学生探究后往往能心领神会，知道在分析电路时先把电压表舍去、把电路简化，从而在学习中减少了很多的失误。

初中物理等效替代法范文第3篇

关键词：素质教育　科学探究　科学方法

在《初中物理课程标准》中，科学探究既是学生的学习目标，又是重要的教学方式之一。在探究科学规律的过程中，学生通过动手动脑，通过物理学知道“再发现”过程，体验到科学探究的乐趣，学习科学家的科学探究方法，领悟科学的思想和精神，掌握科学学习的策略和科学的思维方法，从而提高他们的科学素质。要想使物理教学达到新课程标准确定的目标，我们必须重视物理教学中蕴含的大量的科学方法，把它们渗透到教学活动中去，适时向学生介绍、点拨，让学生在学习活动中去体验、体会科学方法，逐步提高学生科学探究能力，掌握一些科学方法，为学生的终生学习打下良好的基础。下面就与大家一起来探讨物理教学中常用的一些科学方法。

一、猜想法

在科学探究的学习过程中，猜想这一步骤有着举足轻重的地位，它是物理智慧中最活跃的成分，对学生猜想能力的培养，也是物理探究过程中的一个重要环节，而且猜想决定了科学探究的方向，因此，在物理教学的过程中，引导学生科学合理地猜想就显得格外重要。

首先，猜想要有一定经验和知识作为基础。在进行科学猜想能力方面的教学时，可先针对问题让学生展开想象的翅膀，鼓励学生把所有可能的情况都大胆地说出来，然后让学生根据已有知识和生活经验逐一进行分析，想想生活中有哪些事实支持它，它和已有知识是否一致，排除那些与经验和知识相矛盾的想法，留下的就可能是科学的猜想了，没有一定的知识和经验，猜想恐怕只能是无本之木，无源之水。所以在教学中为了避免学生胡猜乱想，让学生说出猜想的理由、事实依据是很有效的避免课堂混乱的手段，也是培养学生探究能力的方法之一。

另外，教师引导学生猜想要注意把握好方向性。在学生的自主探究过程中，教师的引导可以起到了画龙点睛的作用，由于课堂教学的时间和器材以及学生的知识的限制，我们不可能将学生讲的、说的一一进行探究，必须进行去粗取精、去伪存真，才能让探究过程顺利完成。

例如在猜想动能大小与哪些因素有关的时候，学生猜想到的因素可能有质量、速度、重力、斜面坡度、高度等，特别应该注意要让学生说出猜想的理由和依据，要能举出相关的实例来证明。然后教师引导学生把其中类似的因素归为一类，即质量和重力可以归为质量这个因素，斜面坡度、高度、速度都可以归为速度这个因素。这样就把动能大小归纳猜想为与质量和速度这两个因素有关。同时引导学生复习前面学习过的牛顿第一定律实验，可以知道要控制物体到达斜面上的速度相同，必须控制物体从斜面上滑下的高度相同。然后通过控制变量的研究方法，这个探究实验就不难完成了。完成实验后，教师可以补充做一个实验，即把质量和速度分别增大一倍，观察木块被推动的距离，来判断质量和速度这两个因素中到底哪一个因素对动能的影响更大，这样为到高中的继续学习打下基础。

当然，学生的猜想能力的培养并不是一朝一夕完成的，需要我们教师在教学过程中切实重视这一能力的培养，时时注意引导学生进行合理的猜想，以达到素质教育的目的。

二、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，另一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。

三、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。

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，将用替代。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（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。当无法直接测物体的质量时，就可以用漂浮的方法利用的原理，测出也就知道了，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。

四、转换法

所谓“转换法”，主要是指在保证效果相同的前提下，将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象；将陌生、复杂的问题转换成熟悉、简单的问题；将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量的方法。

例如，在研究电热的功率与电阻关系的实验中，电流通过阻值不等的两根电阻丝产生的热量无法直接观测和比较，而我们通过转换为让煤油吸热，观察煤油温度变化情况，从而推导出哪个电阻放热多。进而再问该实验能否不用煤油而改用其它方式来观察电阻通电后的发热情况？这样促使学生思维得以发散，转换的思维方法得到训练，设计实验的能力也随着提高了。

弹簧测力计的原理也隐含了一个间接测量原则。即用可直接量度的量去间接表现那些不便直接观察不便直接测量的量。在这里，弹簧的长度变化是可以直接观察直接测量的，而力的大小是看不到摸不着的，但是力的大小却和弹簧长度的变化有关系，所以我们就可以用弹簧的伸长量来量度力的大小。不仅测力计是这样的，温度计、压强计、气压表（高度计）、电流表、电压表、时钟速度表都是如此，看见的是长度、角度的变化，反映的是温度、液体压强、大气压强（高度）、电流、电压、时间、速度的变化。

初中物理中有很多地方都用到了转换法的原理。研究物体升温吸热的多少与哪些因素有关时，可通过观察放入其中的相同电热器加热时间的长短来判断吸热多少。利用扩散现象来研究分子的运动及分子运动的快慢。研究动能或势能大小时通过观察运动的小球推动纸盒移动距离的大小或是木桩被打入地下的深度，来推断动能和势能的大小。研究力、电流、磁场时，由于它们都是看不见摸不着的东西，我们可以利用力所产生的效果、电流产生的各种效应、磁场的基本性质来研究它们。比如可以通过泡沫塑料凹陷的程度来知道压力的作用效果大小，用灯光的亮度来感知电流的大小、用电磁铁吸引大头针的个数来判断其磁性强弱。将光在透明空气中的传播转换为在烟或水雾中的传播来观察光的传播方向。

再如，把发声体的微小振动用泡沫塑料球的振动来进行放大，把物体热胀冷缩的微小变化用细管中液柱的高度变化来放大，把物体受力后的微小形变用平面镜反射光线的偏转角度来进行放大等等都是利用了转换法。

转换法可以通过转换研究对象、空间角度、物理规律、物理模型、思维角度、物理过程、物理状态、时间角度等达到化繁为简，化难为易，间接地解决问题。这对于学生的想象设计能力和创造性思维品质的培养是大有益处的。

五、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作是杠杆）、斜面（像盘山公路这样起点为低终点高的弯曲面可以看作是斜面）、轮轴（如门把手、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作是连通器）、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、图像法、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。

参考文献

初中物理等效替代法范文第4篇

一、控制变量法

控制变量法是初中物理实验中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一。所谓控制变量法是指为了研究物理量同影响它的多个因素中的一个因素的关系，可将除了这个因素以外的其它因素人为地控制起来，使其保持不变，再比较、研究该物理量与该因素之间的关系，得出结论，然后再综合起来得出规律的方法。这种方法在整个初中物理实验中的应用比较普遍。例如人教版《物理》教科书第一章第一节关于探究声是怎样传播的实验中，就开始渗透控制变量的思想。因为固体、液体和气体都是传声的介质，我们逐一研究它们分别可以传声时，就必须控制其它两个因素。在初中物理中，探究影响导体电阻大小的因素、电流跟电压电阻的关系、影响电磁铁磁性强弱的因素、影响滑动摩擦力大小的因素、决定压力作用效果的因素等等实验，都运用了控制变量法。

二、转换法

有的物理量不便于直接测量，有的物理现象不便于直接观察，通过转换为容易测量到与之相等或与之相关联的物理现象，从而获得结论的方法。例如，在研究电热的功率与电阻关系的实验中，电流通过阻值不等的两根电阻丝产生的热量无法直接观测和比较，而我们通过转换为让煤油吸热，观察煤油温度变化情况，从而推导出那个电阻放热多。在初中物理实验中，利用软细绳测量地图上铁路线上的长度、刻度尺和三角板配合测量硬币的直径、圆锥的高等，都运用了转换法的思想。

三、类比法

类比法是一种推理方法。为了把要表达的物理问题说清楚明白，往往用具体的、有形的、人们所熟知的事物来类比要说明的那些抽象的、无形的、陌生的事物，通过借助于一个比较熟悉的对象的某些特征，去理解和掌握另一个有相似性的对象的某些特征。如：在研究电压的作用时，借助于看得见而学生比较熟悉的“水压形成水流”的实验作类比，来揭示电压是形成电流的原因。又比如在研究通电螺线管的磁场的实验中，为准确记忆通电螺线管的北极与电流方向的关系，以紧握的右拳头类比为螺线管，四指为线圈并指向电流的方向，则大拇指所指的一端为北极。这样形象直观很容易被学生理解记忆牢固。当然，这里还可以用其他方式来类比，充分发挥学生的主观能动性，还可以找到更符合学生实际的类比方法。

四、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。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，揭示出规律。在学习伏安法测电阻之后，我们可以要求学生设计一个实验，在上述实验中缺少电压表或电流表，其它器材不变，另有一个已知阻值的定值电阻供选用，要求测出未知电阻，应该怎么办？学生就可以用等效替代的思想进行设计了。

五、图象法

图象是一个数学概念，用来表示一个量随另一个量的变化关系，很直观。由于物理学中经常要研究一个物理量随另一个物理量的变化情况，因此图象在物理中有着广泛的应用。在实验中，运用图象来处理实验数据，探究内在的物理规律。如：在探究固体熔化时温度的变化规律和水的沸腾情况的实验中，就是运用图象法来处理数据的。它形象直观地表示了物质温度的变化情况，学生在亲历实验自主得出数据的基础上，通过描点、连线绘出图象就能准确地把握住晶体和非晶体的熔化特点、液体的沸腾特点了。在其他的实验中，教师也可以有意识地引导学生采用图象来处理数据。例如在探究电阻上的电流跟电压的关系、同种物质所受重力大小跟质量的关系等实验中都运用到图像法。

六、理想化方法

初中物理等效替代法范文第5篇

一、控制变量法

在初中物理研究中，大多数问题均采用控制变量法研究。当我们在研究物理量间的关系时，一个物理量的变化，如果受两个以上因素的影响，那么我们在研究其中一个因素对该量的影响时，就必须保持其他因素相同。改变其中一个因素，观察比较，这种方法在实验数据记录表格上反映为两次试验只有一个条件不同，其他条件相同。若两次实验结果不同，则与该条件有关，否则与该条件

无关。

例如，在探究动能大小因素实验时，为了探究动能与物体质量是否有关，就可以使质量不同的小车从斜面的同一高度由静止开始滑下，从而保证其到达水平面时具有相同的速度，观察其推动平面上木块移动距离的长短，从而得出动能与物体质量有关，在速度相同时物体质量越大动能越大。探究动能与物体速度间关系时，让同一小车从斜面不同高度下滑，观察其推动木块在水平面移动距离长短，从而得出动能大小与物体速度有关，质量相同时，物体速度越快其动能越大的结论。研究物质吸热升温快慢问题;研究电流、电压、电阻三者关系;探究电热大小决定因素;探究影响滑动摩擦力大小因素等实验中，都可以用到这一方法。

二、等效替代法

等效替代法是在保证让实验效果相同前提下，将陌生、复杂的问题变化为熟悉、简单的问题进行分析和研究的方法，这一方法在初中物理学习中同样也应用较多。

如最熟知的曹冲秤象。古代人没有能一次称量大象的工具，聪明的曹冲就想到把大象牵到船上，当船在水中静止时，在船边和湖水相平位置做一水平刻线，然后把大象牵下。在船上改装小石块，直到船在水中仍沉到同一刻线位置为止，最后取下石块，称出石块重量即为大象重量。又如学习合力与分力时，两个小孩可以抬一桶水，一个大人可单独提起这桶水，则大人这一个力即为两个小孩的两个力的合力。研究串并联电路中总电阻与各个电阻关系时，几个电阻串联后和一个电阻对电路效果相同时，这一个电阻就成为这几个串联电阻的等效电阻（即总电阻）。用电阻箱测电阻，用量筒测不规则固体的体积均采用此方法。

三、转换法

转换法是对一些不易测量或不便比较大小的物体量研究时，通常利用一些非常直观的现象去认识或用一些易测量的量去度量。此法也较常用。

例如，研究动能大小决定因素实验时，判定物体动能大小用眼睛不易区分，在此实验中转换为平面上木块被推动距离的长短去认识。制作弹簧测力计中，将不易观察的力的大小转换为弹簧受力后伸长量去度量。雾的出现证明空气中含有水蒸气，奥斯特电流周围存在磁实验小磁针发生偏转说明电流周围存在磁场等。

四、类比法

类比法在研究一些不易观察或比较抽象的物理问题时。通常利用一些大家很常见与之很相似的生活中熟知的现象与之对比去认识，了解其特性。

例如，我们在学习电流时，说电流相似于水流，利用水流去想电流的形成。学习电压时利用抽水机水压对水流形成的作用，去理解电压对电流的作用，从而得出电压是形成电流的原因。学习内能时，机械运动中产生的动能和势能想到分子的运动也具有动能和势能，由此引入内能的概念。学习功率时和运动快慢描述速度相对比引入。

五、模型法

实验现象往往十分复杂，涉及众多因素，采用模型法可以使研究化繁为简、变难为易，使学生易于认识和理解。

例如，在学习物质结构时，引用分子模型，假想分子是球体，从而根据实验测定分子的大小。初二光学学习中引入光线概念，依据光直线传播习性，用几何直线模型直观简单表示出光的传播。推导物体内部压强式时，假想在液体内存在一小液片。轻质杠杆、光滑斜面等都是利用理想模型化繁为简学习。

六、归纳法

归纳法是通过大量现象数据分析，从而找出事物存在的规律性，此法在其他学科中也很常用。

例如，初三在学习动能时，列举流水、飞行子弹、风、奔驰的小汽车等都能够做功，说明它们具有能量，那么它们为什么都具有能量时，去对比、分析、归纳是因为它们均在运动，从而得出物体由于运动而产生的能量，因此这种能量称为动能。大部分实验涉及数据测量结论得出都是采用此法。在研究电流、电压关系时，不断改变定值电阻两端电压去测量电阻中的电流并记录，然后通过多组数据分析对比得出在电阻一定时，导体中电流与导体两端电压成正比例关系。

物理研究方法灵活多变，往往在研究一个较复杂问题时可能同时用到多种方法。研究影响电阻大小因素实验时，我们同时用到转换法（把电阻大小转换成电流大小）、归纳法（将分别得到电阻与材料、长度、面积、温度的关系归纳在一起）和控制变量法（在研究电阻与材料关系时，控制长度，面积）。可见物理方法具有多样性，在方法有关问题考察中，只能根据题意和题中强调是哪一过程，然后分析回答之。