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1、
專題十六:物理學(xué)方法
【教學(xué)任務(wù)分析】
教學(xué)目標(biāo)
知識與技能(考試內(nèi)容與要求)
1.知道控制變量法、類比法、等效替代法、物理模型法、轉(zhuǎn)換法等方法的含義.
2.會靈活應(yīng)用各種物理學(xué)方法學(xué)習(xí)物理知識.
過程與方法
1.通過例題的分析研究,加深對控制變量法的理解,讓學(xué)生明白控制變量法是研究問題的基本方法.
2.要求學(xué)生會分析判斷類比法、等效替代法、物理模型法、轉(zhuǎn)換法等方法在物理中的應(yīng)用,培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力.
情感態(tài)度與價值觀
通過學(xué)習(xí)控制變量法培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力.通過學(xué)習(xí)類比法、等效替代法、物理模型法、轉(zhuǎn)換法等方法培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能
2、力.
重點
學(xué)生能靈活應(yīng)用控制變量法解決問題.使學(xué)生知道類比法、等效替代法、物理模型法、轉(zhuǎn)換法等方法在物理中的應(yīng)用.
難點
用控制變量法進(jìn)行實驗設(shè)計和實驗結(jié)論的描述.靈活應(yīng)用各種物理學(xué)方法學(xué)習(xí)物理知識.
【教學(xué)環(huán)節(jié)安排】
環(huán)節(jié)
教 學(xué) 問 題 設(shè) 計
教學(xué)活動設(shè)計
知識再現(xiàn)
“中考導(dǎo)航”見學(xué)案
可用練習(xí)或提問的方式梳理基礎(chǔ)知識,也可邊板書邊梳理.
展示交流
考點1:控制變量法
問題1:什么是控制變量法?
控制變量法。物理學(xué)中一個物理量往往同時與多個因素有關(guān),研究該物理量與這些影響因素間的關(guān)系時,常常控制其中一個或幾個相關(guān)因素不變,
3、只改變其中一個相關(guān)因素,得出該物理量與這個相關(guān)因素的關(guān)系,這種方法叫控制變量法.控制變量法把多因素的問題轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€單因素的問題,分別加以研究,最后再綜合解決.控制變量法是學(xué)習(xí)初中物理使用最多的物理學(xué)方法,也是中考方法題中出現(xiàn)次數(shù)最多的.
問題2:例如:
(1)研究滑動摩擦力與壓力和接觸面之間的關(guān)系;
(2)研究壓力的作用效果(壓強)與壓力和受力面積的關(guān)系;
(3)研究物體的壓強與液體密度和深度的關(guān)系;
(4)研究物體的動能與質(zhì)量和速度的關(guān)系;
(5)研究物體的勢能與質(zhì)量和高度的關(guān)系;
(6)研究弦樂器的音調(diào)與弦的松緊、長短和粗細(xì)的關(guān)系;
(7)研究電流與電阻、電壓之間的關(guān)系,即
4、歐姆定律;
(8)研究導(dǎo)體電阻的大小跟導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積的關(guān)系;
(9)研究電流產(chǎn)生的磁性與線圈的匝數(shù)和電流大小的關(guān)系;
(10)研究電磁鐵的磁性與線圈的匝數(shù)和電流大小的關(guān)系;
(11)研究蒸發(fā)快慢與液體溫度、液體的表面積和液體上方空氣流動快慢的關(guān)系。
問題3:處理例1和變式練習(xí)1
【例1】(1)1.8
(2)液體密度
(3)(a)、(b) 、(c)[ 或者只填(b)、(c)]
【變式練習(xí)1】解析:選B 。探究“杠桿的平衡條件”采用的是數(shù)據(jù)歸納法;探究磁場時引入“磁感線”是采用“模型法”;探究“液體內(nèi)部的壓強與哪些因素有關(guān)”和探究“電阻上的電流跟兩端電壓的關(guān)系”均
5、是采用控制變量法。
考點2:轉(zhuǎn)換法
問題1:什么是轉(zhuǎn)換法?
轉(zhuǎn)換法:物理學(xué)中對于一些看不見、摸不著的現(xiàn)象或不易直接測量的物理量,通常用一些非常直觀的現(xiàn)象去認(rèn)識,或用易測量的物理量間接測量,這種研究問題的方法叫轉(zhuǎn)換法.初中物理在研究概念、規(guī)律和實驗中多處應(yīng)用了這種方法.
問題2:例如:
(1)電流看不見、摸不著,判斷電路中是否有電流,我們可通過電路中的燈泡是否發(fā)光去確定,即根據(jù)電流產(chǎn)生的效應(yīng)來判斷;
(2)分子運動看不見、摸不著,不好研究,但可以通過研究擴(kuò)散現(xiàn)象認(rèn)識它;
(3)磁場看不見、摸不著,判斷磁場是否存在時,用小磁針放在其中看是否轉(zhuǎn)動來確定;
(4)判斷電磁鐵的磁性強弱時
6、,用電磁鐵吸引大頭針的多少來確定。
問題2:處理例1和變式練習(xí)1
問題3:處理例2和變式練習(xí)2
【例2】解析:在探究影響動能大小的因素時,采用的是轉(zhuǎn)換法,動能大小不便直接測量,可以通過小球推動木塊的距離的長短來比較動能大小的;在探究阻力對物體運動的影響時,采用的是科學(xué)推理法,即在實驗的基礎(chǔ)上合理假設(shè),推理出物體不受阻力時的運動狀態(tài);在探究串聯(lián)電路電流特點時,換用不同燈泡及改變電源電壓,多次實驗,是為了多測幾組數(shù)據(jù),使得出的結(jié)論更具有普遍性;在探究壓力對滑動摩擦力的影響時,采用的是控制變量法,保持接觸面粗糙程度不變,改變壓力.故選A.
【變式練習(xí)2】A
考點3:物理模型法
問題1:什
7、么是物理模型法?
物理模型法:實際中的事物都是錯綜復(fù)雜的,在用物理的規(guī)律對實際中的事物進(jìn)行研究時,常需要對它們進(jìn)行必要的簡化,忽略次要因素,以突出主要矛盾.用這種理想化的方法將實際中的事物進(jìn)行簡化,便可得到一系列的物理模型.
問題2:例如:
(1)勻速直線運動,就是一種理想模型。在實際生活中嚴(yán)格的勻速直線運動是無法找到的,但有很多的運動情形都近似于勻速直線運動,按勻速直線運動來處理,大大簡化了難度,得出的結(jié)果又具有極高的精度,在允許的誤差范圍內(nèi)與實際相吻合;
(2)杠桿也是一種理想模型,杠桿在實際使用時,由于受力的作用,都會引起或大或小的形變,可忽略不計,因此,我們就把杠桿理想化,認(rèn)為
8、它無形變;
(3)汛期,江河中的水有時會透過大壩下的底層從壩外的地面冒出來,形成“管涌”,“管涌”的物理模型是連通器;
(4)光線、磁感線都是虛擬假定出來的,但它們卻直觀、形象地表述物理情境與事實,方便地解決問題。通過磁感線研究磁場的分布,通過光線研究光線傳播的路徑和方向。
問題3:處理例3
【例3】解析:有些事物比較抽象,我們不能直接看到,科學(xué)家通常采用“模型”法把它描繪出來。如“光線”是一些帶有箭頭的直線,是為了描述光的傳播路徑而引入的,實際上并不存在;“磁感線”是為了形象的描述磁場而引入的假象的曲線,實際上也并不存在。故選C。
考點4:科學(xué)推理法
問題1:什么是科學(xué)推
9、理法?
科學(xué)推理法:在分析和歸納實驗事實的基礎(chǔ)上,把物體置于一種臨界的理想狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)推理,得出用實驗無法直接得到的物理結(jié)論。
問題2:例如:
(1)研究牛頓第一定律
(2)研究真空中能否傳聲
(3)“自然界中只存在兩種電荷”這一重要結(jié)論,是在實驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行推理得出來的
問題3:處理例4和變式練習(xí)3
【例4】解析:A.牛頓第一定律的建立是在科學(xué)實驗的基礎(chǔ)上,通過對實驗數(shù)據(jù)的分析,并進(jìn)一步通過推理得出的(實際上不受摩擦力的物體根本不存在),所以該實驗主要是利用了實驗推理法形成了牛頓第一定律.此選項符合題意;
B.安培定則可以直接通過實驗驗證.此選項不符合題意.
C.阿基米
10、德原理可以直接通過實驗驗證.此選項不符合題意;
D.歐姆定律可以運用實驗直接驗證.此選項不符合題意;故選A.
【變式練習(xí)3】D
考點5:等效替代法
問題1:什么是等效替代法?
等效替代法:如果兩個物理對象或過程在某一方面產(chǎn)生的效果相同,可用一個量式或一個過程代替,通過聯(lián)想把陌生的、復(fù)雜的、用常規(guī)手段不易解決的問題轉(zhuǎn)化為一個熟悉的、簡單的問題,并且保證結(jié)論不變,這種方法叫等效替代法.曹沖稱象時就使用了等效替代法.分析電路時使用的等效電阻、等效電路等,都利用了等效替代法.
問題2:例如:
(1)在力的合成中,若干個共同作用的分力就可以等同于作用效果相同的一個合力,相反,一個力也可以分
11、解為作用效果相同的若于分力
(2)在電路中,若干個電阻,可以等效為一個合適的電阻,反之亦可,如串聯(lián)電路的總電阻、并聯(lián)電路的總電阻都利用了等效的思想
(3)在“曹沖稱象”中用石塊等效替換大象,效果相同
(4)在研究平面鏡成像實驗中,用兩根完全相同的蠟燭,其中一根等效另一根的像
問題3:處理例5
【例5】解析:A中用到的是“模型法”;B中用到的是“轉(zhuǎn)換法”;C中用到的是“等效替代法”;D中用到的是“類比法”.所以選C.
考點6:類比法
問題1:什么是類比法?
類比法:實際上是一種由特殊到特殊或由一般到一般的推理,是根據(jù)兩個物理量(或規(guī)律)之間存在某些方面的相同或相似,而
12、推出它們在其他方面也可能相同或相似的推理方法.大家學(xué)習(xí)電壓時與水壓類比,學(xué)習(xí)比熱容時與密度類比,都收到了事半功倍的效果.
問題2:例如:
(1)研究電流時用水流比作電流 ‘
(2)用“水壓”類比“電壓”
(3)用抽水機類比電源
(4)研究做功快慢時與運動快慢進(jìn)行類比等。
問題3:處理例6和變式練習(xí)4
【例6】解析:甲圖中的籃球可以觀察到,分子不能看到,但是分子和籃球都是運動的,用籃球類比分子,籃球具有動能,分子也應(yīng)該具有動能;乙圖中用可以觀察到的蘋果類比分子,得出了分子具有勢能;丙圖用彈簧類比分子,得出了分子具有勢能.所以答案應(yīng)為“類比”.
【變式練習(xí)4】利用水路類
13、比電路.
【答案】C
在研究物理問題時,某一物理量往往受幾個不同物理量的影響,為了確定各個不同物理量之間的關(guān)系,就需要控制某些量,使其固定不變,改變某一個量,看所研究的物理量與該物理量之間的關(guān)系。
【注意】在很多探究性實驗中經(jīng)常用到此研究方法。
在物理學(xué)習(xí)中,有時需要研究看不見的物質(zhì)(如電流、分子運動、力、磁場),這時就必須將研究的方向轉(zhuǎn)移到由該物質(zhì)產(chǎn)生的各種可見的效應(yīng)、效果上,由此來分析、研究該物質(zhì)的存在、大小等情況,這種研究方法稱為轉(zhuǎn)換法。
14、轉(zhuǎn)換法作為一種思維方式也時常在分析、解決問題時應(yīng)用到。
把復(fù)雜問題簡單化,摒棄次要條件,抓住主要因素,對實際問題進(jìn)行理想化咎理,構(gòu)建理想化的物理模型,這是一種重要的物理思想。在建立起理想化模型的基礎(chǔ)上,有時為了更加形象地描述所要研究的物理現(xiàn)象、物理問題,還需要引入一些虛擬的內(nèi)容,藉此來形象、直觀地表述物理情景
實驗推理法它以大量的可靠的事實為基礎(chǔ),以真實的實驗為原形,通過合理的推理得出結(jié)論
15、,深刻地揭示物理規(guī)律的本質(zhì),是物理學(xué)研究的一種重要的思想方法。
在物理學(xué)中,將一個或多個物理量、一種物理裝置、一個物理狀態(tài)或過程用另一個物理量、一種物理裝置、一個物理狀態(tài)或過崔來替代,得到同樣的結(jié)論.這樣的方法稱為等效(替代)法,運用這樣的方法可以使所要研究的問題簡單化、直觀化
為了把要表述的物理問題說得清楚明白,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。通過類比,使人們對所要揭示的事物有一個直接的、具
16、體的、形象的認(rèn)識,找出類似的規(guī)律
【注意】類比的兩個或兩類對象要有共有的相同或相似處
體驗成功
“當(dāng)堂達(dá)標(biāo)題”見學(xué)案
教師出示當(dāng)堂達(dá)標(biāo)題,學(xué)生獨立完成,教師出示答案,學(xué)生自我批改.教師搜集學(xué)生做題信息,查漏補缺.
作業(yè)設(shè)計
教后反思
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