李明亮

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现行《初中物理课程标准》中要求对学生实现三维教学目标的达成和统一。知识与技能，过程与方法，情感、态度、价值观。我们引导学生对物理现象、知识、实质的了解、掌握及运用为很重要的教学目标之一，但为较浅层次的要求。我们的更高层次的目标是在知识的学习过程中，让学生掌握研究问题的方法。这样学生的知识就不仅仅局限于书面上的内容，而是可以通过物理方法的使用，成倍的学习、实践、拓展自己的知识体系。这体现了古人“授人以鱼，不如授人以渔”的古训。因而“方法”是知识、技能、过程的总结和升华，也是形成正确良好情感、态度、价值观的基石，其能力要求更高。“方法”的培养也能更好实现课标的课程基本理念：注重全体学生的发展，改变学科本位的观念；从生活走向物理，从物理走向社会；注重科学探究，提倡学习方式多样化；构建新的评价体系；注意学科渗透，关心科技发展。本文就初中物理学习中使用的多种方法进行系统的总结，希望对教师、学生的方法总结与使用起到良好启示作用。

一、 控制变量法：

自然界发生的各种现象，往往是错综复杂的。决定某一个现象的产生和变化的因素（物理量）常常也很多。为了弄清事物变化与其中某一因素（物理量）的关系和规律，必须设法把另外一个或几个与事物变化有关的因素（物理量）用人为的方法控制起来，使它们保持不变，然后来比较、研究某一因素（物理量）对本事物变化的影响。

具体方法：y与x、z、t三个物理量都有关系，我们可以分成三组实验逐一研究x、z、t分别对y的影响。第一组研究x对y的影响，控制z、t不变，让x多次变化，从现象或数据中找到y与x的关系；第二组研究z对y的影响，控制x、t不变，让z多次变化，从现象或数据中找到y与z的关系；第三组研究t对y的影响，控制x、z不变，让t多次变化，从现象或数据中找到y与t的关系。最终把三个因素综合起来，利用具体数据也许还可以找到y(x，z，t)的定量函数关系。

这种研究问题的科学方法就是“控制变量法”。这种方法是初中物理中最为重要的方法之一，它的提出让我们确定两个量之间的关系变得简单、容易。也体现了在解决许多问题中“逐个击破”的思想方法。这个方法不仅仅应运于物理问题的解决，也是解许多生产、生活、科学问题的利器。

例如：我们猜想到压力、接触面的粗糙程度对滑动摩擦力大小都有影响。

第一组实验：我们控制为同样的接触面（保证接触面的粗糙程度相同），改变压力的大小（增加物体重力），测量滑动摩擦力的大小。结果我们发现：在接触面粗糙程度相同的条件下，压力越大，滑动摩擦力越大。

第二组实验：我们控制压力相同（同一物体），改变接触面的粗糙程度，测量滑动摩擦力的大小。我们又发现：在压力相同的条件下，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。

如果我们还要研究滑动摩擦力与接触面的大小有无关系。就应该控制已经证明有关的两个物理量：压力、接触面的粗糙程度一定，改变接触面的大小（同一长方体，在同一水平面上被匀速拉动，一次平放，一次侧放，一次竖放），测量滑动摩擦力的大小。 再通过实验数据总结滑动摩擦力大小与接触面大小有无关系，有何种关系。

在初中物理学习中，我们曾利用过“控制变量法”来研究的问题有：⑴影响力的作用效果大小的因素（力的三要素）；⑵影响滑动摩擦力大小的因素( )；⑶影响压力作用效果大小的因素（ ）；⑷影响液体内压强大小的因素( )；⑸影响滑轮组机械效率大小的因素( )；⑹影响蒸发快慢的因素（液面温度、表面积、上方空气流动速度）；⑺影响物体吸热多少的因素( )；⑻影响电阻大小的因素( )；⑼影响通过电阻电流大小的因素( )；⑽影响电功大小的因素( )；⑾影响电热大小的因素( )；⑿影响电磁铁磁性强弱的因素(线圈匝数，电流大小)；⒀影响感应流方向的因素（磁场方向，导体切割磁感线方向）；⒁影响磁场对通电导体力的作用的方向的因素（磁场方向，电流方向）；⒂影响音调高低的因素（发声体的长度，松紧，粗细……）；⒃影响动能大小的因素（速度，质量）；⒄影响重力势能大小的因素（质量，高度）；⒅影响一定质量密闭气体压强大小的因素（体积，温度）……

二、 理想模型法：

通过建立模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法称为“理想模型法”。即将抽象的物理现象，抓住主要因素、部份、构成，忽略次要因素、部份、构成。用简单的、易懂的、理想的具体模型表示出来，这样方便研究、描述物理问题的主要方面。而这种理想的模型一般是客观不存在的。

例如：光线。许多生活现象体现出光在同种均匀介质中沿直线传播。我们为了更方便地研究光的直线传播、反射、折射等现象，把光理想的形象为一根带箭头的直线。箭头代表光的传播方向，直线代表光的传播路径。这样我们就可以用光路图来形象研究光的各种现象。光是客观存在的，但光线却是我们想象出来的，不存在的一种模型。

在初中物理学习中，我们曾利用过“理想模型法”来研究的问题有：⑴光线；⑵原子的核式结构；⑶杠杆；⑷磁感线；⑸用力的图示(或示意图)描述力；⑹单摆……

三、 大量实验—科学推理：

有一些物理理论、猜想由于受实验条件或客观物理现实所限，无法直接验证。需要我们先进行实验，再在实验结果的基础上把一些因素推至极限（理想化），进行合理推理（理想实验）得出正确结论，这就是“大量实验—科学推理”的方法。这种方法中大量实验是基础、依据，科学推理是提高、顿悟、升华。爱因斯坦曾这样评价：“伽利略发现及他所用的“科学推理方法”是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正的开端（由古代哲学中分离出来）！”由此可见这种方法在物理学中的重要和伟大。

例如：伽利略否定亚里士多德的“力是维持物体运动的原因”理论，提出惯性。伽利略曾注意到，当一个球从一个斜面上滚下而又滚上第二个斜面时，球在第二个斜面上所达到的高度同它在第一个斜面上开始滚下时的高度几乎相等。伽利略断定高度上的这一微小差别是由于摩擦而产生的，如能将摩擦完全消除的话，高度将恰好相等（大量实验）。然后，他推想说，在完全没有摩擦的情况下，不管第二个斜面的倾斜度多么小，球在第二个斜面上总要达到相同的高度。最后，如果第二个斜面的倾斜度完全消除了，那么球从第一个斜面上滚下来之后，将以恒定的速度在无限长的平面上永远不停地运动下去（科学推理）。这个实验是无法实现的，因为永远也无法将摩擦完全消除掉。所以，这只是一个“理想实验”。但是，伽利略由此而得到的结论，打破了自亚里士多德以来二千多年间关于“受力运动的物体，当外力停止作用时便归于静止”这一类的陈旧观念，为近代力学的建立奠定了基础。后来，这个结论被牛顿总结为运动第一定律，即惯性定律．

在初中物理学习中，我们曾利用过“大量实验—科学推理”来研究的问题有：⑴真空无法传声；⑵力不是维持物理运动的原因（牛顿第一定律）；⑶自然界只有两种电荷……

四、 转换法：

物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫“转换法”。主要体现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：分子非常小，直径数量级为10-10m，用一般光学显微镜根本看不到。分子的运动则更难直观看到。但是分子不停地无规律运动引起了宏观的扩散现象：空气和NO2气体的扩散现象，水和CuSO4溶液的扩散现象，金与铅的扩散现象。由这些扩散现象的观察我们间接证明了一切物体的分子都在做永不停息地无规律地运动。我们把分子运动的研究已经转化为扩散现象的观察。

再如：电流的大小难以直接观察到，我们使用电流表来测量它。电流表的工作原理是：当电流通过线圈时，通电线圈受到周围磁体施加的力的作用而带动指针发生转动。电流大，线圈受力大，指针偏转角度大。我们把指针转动过的角度与电流大小定量的对应起来，就把电流大小转化为指针偏转角度大小来衡量。

在初中物理学习中，我们曾利用过“转换法”来研究的问题有：⑴发音体正在振动—用小纸屑跳动体现发音音响纸盆的振动；⑵用扩散现象研究分子的运动；⑶用电流通过导体的效应强弱研究电流的大小；⑷用吸起的大头针多少来体现电磁铁的磁性强弱；⑸由小车被撞击后在平面上滑行的远近确定撞击前小球的动能大小；⑹托里拆利实验测大气压强，用能支持的水银柱底部的压强来确定大气压强大小；⑺液体温度计利用液体的热胀冷缩衡量温度高低；⑻磁场对磁体有力的作用来认识磁场；⑼电流表、电压表、欧姆表测量电流、电压、电阻；⑽由同一物体的弹性形变量来衡量弹力的大小……

五、 类比法

在认识一些十分抽象地看不见、摸不着的物理概念时，我们常将它与生活中熟悉的、与之很相似的、有共同特点的现象进行类比，对照学习，这叫“类比法”。类比是将一类事物的某些相同方面进行比较，以另一事物的正确或谬误证明这一事物的正确或谬误。这是运用类比推理形式进行论证的一种方法。而对比是将论据中截然相反的两种情况进行比较。因为比较的双方形成鲜明的对照，互为衬托。所以，这种方法特别能突出一方面的性质，具有很强的论证力量。因而，用得也很普遍。类比和对比说白了就是，类比都是引用和自身比较相同的，有共同性的，对比是引用有明显不同的，可以显出差别的。

例如：电流和水流的类比：水的定向移动形成水流；电荷的定向移动形成电流。水位的高低不同形成水压促使形成水流；电位的高低不同形成电压促使了电流的形成。水流通过水车，水流做功，消耗水的机械能转化为其它形式的能，而不消耗水流；电流通过用电器，电流做功，消耗电能转化为需要的能量形式，而不消耗电流。这样就把看不见的电流类比为形象的能看见的水流来学习，使其更具体、简单。

在初中物理学习中，我们曾利用过“类比法”来研究的问题有：⑴水流类比电流；⑵认识电压时，用水压进行类比；⑶磁场、电场、重力场的类比；⑷学习分子动能时与动能类比；⑸学习电功率、功率、频率时与速度类比……

六、 等量（效）替代法：

在研究物理问题时，有时为了使问题简化、易懂、易于确定，常用一个物理量来完全准确替代另一个或其他所有物理量的计算或描述，但不会改变物理效果，这叫“等量替代法”。

例如：在平面镜成像的实验中，我们很难去确定镜中虚像的位置，由于视觉错觉我们也很难比较像与物体的大小关系。这时，我们把平面镜换作薄玻璃板，用两支完全相同的蜡烛在玻璃板两侧各放一支。在玻璃板前方观察，当镜后的蜡烛与镜前的蜡烛在镜中的虚像重合时，就用替代法找到了像点。而且我们发现两支蜡烛此时是完全重合，也这间接证明了像与物是等大的。

又如：一个力与两个力使同一个弹簧发生的形变是完全相同的，那么我们用这一个力就能等效、等量替代另两个力的作用效果。因而这一个力叫那两个力的合力，这样使受力情况得到简化，更易于研究物体的受力和运动情况。

在初中物理学习中，我们曾利用过“等量替代法”来研究的问题有：⑴平面镜成像中用另一支完全一样的蜡烛找虚像；⑵用总电阻替代串、并、混联中多个电阻；⑶用合力替代作用在一个物体上的多个分力；⑷用排水法测石块的体积；⑸重心；⑹用测力计由二力平衡测滑动摩擦力的大小；⑺用电阻箱、电流表（或电压表）替代定值电阻的阻值；⑺浮力替代液体对物体的各个方向的压力……

七、逆向思维法 

对于某些问题，尤其是一些特殊问题，从已有经验反过来、逆向思考，也许会得到许多新奇的启示。或从求解回到已知条件，反过去想或许会使问题简单化，使解决它变得轻而易举，甚至因此而有所发现，创造出惊天动地的奇迹来，这就是“逆向思维法”。

例如：1820年，丹麦物理学家奥斯特在授课时无意中发现了通电导体可以使小磁针发生偏转，第一次揭示电与磁是有联系的，电可以生磁。随后物理学家得到启示，逆向思考到磁场中能否得到电流？经过大量物理学家不懈地努力，于1831年法拉第终于获得成功。法拉第用伏打电池在给一组线圈通电（或断电）的瞬间，旁边的另一组线圈获得了感应电流。也就证明了在通电线圈形成的磁场发生改变时，旁边的另一线圈里产生了电流，磁能生电。这就是发电机原理。电磁感应的发现使大规模用电成为可能。

在初中物理学习中，我们曾利用过“逆向思维法”来研究的问题有：⑴反射、折射光路可逆；⑵由电生磁想到磁能生电；⑶白光的色散想到七色光叠加可形成白光；⑷凸透镜、凹透镜的三条特殊光线；⑸凸透镜的成像规律……

八、 小量累积法（叠加法）

一些物理量很微小，用身边的普通测量仪器无法直接测量（小于或远小于仪器分度值）。这个时候，我们可以把完全相同的微小量多个累加起来，用仪器测出总量，再除以量的个数，就是每个微小量的值。这种方法就叫“小量累积法”。

例如：物理书中一张纸厚度很小，约为70 ，远小于我们学生手中刻度尺的分度值（1mm）。这个时候，我们可以用一般的刻度尺测100张纸的厚度，再除以100就为一张纸的厚度。

在初中物理学习中，我们曾利用过“小量累积法”来研究的问题有：⑴测量细铜丝的直径；⑵测量一张纸的厚度；⑶测量一颗大头针的质量……

九、微积分法

一些物理量显得不规则，不好计算或测量。我们把这个物理量等分为许多份，确定每一等份的大小，再乘以份数就得到这个不规物理量的大小。等分得越细小，结果就越接近真实值，如果无限等分结果就达到了真实值。这就是“微积分法”。

例如：测一片叶子的面积大小。如图所示，先在一张纸上描出叶子的轮廓。然后画出如图所示的方格，每条横或竖线间的间距为1mm，一小格即为1mm2。数出轮廓内小格的格数（大半格算一格，小半格不算、忽略），再乘以一小格的面积就为叶子的面积。

在初中物理学习中，我们曾利用过“微积分法”来研究的问题有：⑴测量一个脚印的面积大小；⑵在速度—时间图像中，图像包围面积大小即为路程大小……

初中物理教学中所涉及的和运用过的“研究方法”远不止这九种。如果要再仔细总结，还有诸如“归纳法”、“图像法”、“猜想法”、“极限法”……这里就不一一列举完了。研究物理问题的方法很多，不可机械地运用，而应融合多种方法。初中物理学习必须在新课程理念的引导下，重视学习方法的研究，培养学生的科学素养、创新精神以及实践能力，最大化达成三维目标。教师应转变观念，更新知识，创造性地理解和使用课本，灵活运用多种方法，引导学生在研究中学习，最终进入自主学习的美好境界。教师永远应该铭记“教师是主导，学生才是主体”。