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YM,机电教授,YMT,日本千叶博士,教授
海豚,英国留学管理博士学历
LB,经济管理博士英国交流
maomao,经济硕士管理博士
陈先生,湖南计算机博士,7年教育经验。硕士研究生导师。
BJX,上海交大计算机博士,发表40多篇核心学术论文,
电子计算机类博士,3人组合
LLBZY,5人,工程,园林,农业生态中科院博士,参与国家重点项目研究
浙大,管理硕士,英语专业硕士
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中国XX大学,会计硕士,英语硕士,管理硕士
各一名
熊,浙江,管理学博士,经济学硕士,擅长管理,金融、宏观经济、区域经济
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刘先生,擅长写作金属材料领域的专业论文
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医学主治医师,某医学杂志编辑
剑,38,教育学硕士
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武汉工程博士,男,土木,结构,水电道路工程等
土木工程硕士,男,35岁,擅长工科土木工程,房建,园林,市政论文
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刘先生,某著名医学院硕士研究生,某著名医学院博士研究生,专业为妇产科护理,以多产,高速,高质量著称。
kerry,北京某著名大学教师,擅长教育类论文。
时间:2019-09-27
等效替代法在初中物理实验教学中的应用与思考
摘要:在初中物理实验教学中, 等效替代法能有效地连接实验知识和实验技能, 是探索物理知识的有效方法。同时, 等效替代法在实验教学中的应用能体现物理学科的特点, 有利于培养学生的物理思维品质, 提高学生的物理核心素养。学生在探究实验过程中用好等效替代法, 能更好地理解物理实验的规律与内涵, 提升逻辑思维水平和物理思维的科学性。
关键词:初中物理; 实验教学; 等效替代法;
初中物理实验教学要在最基础的物理知识体系上建立以实验为探究手段的教学内容和方式。在实验教学中, 实验方法起到了举足轻重的作用, 等效替代法是初中物理实验中最常用的方法, 它使物理实验过程中出现的比较复杂且不易操作的难题变得简单明了, 实际操作性强, 可有效地提高物理实验教学的整体效率。
一、等效替代法的内涵及其在初中物理实验中的作用
(一) 等效替代法的内涵
等效替代法是在保证能获得某种相同效果的前提下, 用等效的、相对简单的、易于研究的物理问题和物理过程替代实际的、相对陌生的、复杂的物理问题和物理过程来研究和处理的方法。
(二) 等效替代法的作用
在实际的初中物理实验教学中, 等效替代法的应用使物理实验的难题变得简易, 教学过程清晰易懂, 学生在实际操作的过程中不再疑惑重重, 自然不再觉得物理实验乏味无趣。等效替代法的应用在一定程度上提高了教学效率, 保证了教学质量, 进一步促进了学生的综合能力水平的培养, 使学生在实验教学的过程中真正获益。
等效替代法在物理实验教学中被广泛应用。在具体的物理实验应用中, 比如串联、并联电路中的等效电阻的测量, 两个20欧姆的电阻并联等效于一个10欧姆的电阻, 再如同一直线上二力的合成进而引入合力的概念等, 都体现了等效的理念。但前提只有一个, 那就是两种替代事物的等效性, 把虚拟的事物变得真实可见, 把不可能的实验问题变成可能, 真正地使等效替代法发挥出应有的功效。
学生自主探索过程中使用等效替代法, 可以提高物理学习的学习效率, 探索并研究等效替代法, 对提升学生的应用能力具有现实的意义。
二、等效替代法在实验教学中的应用实例与思考
学习并掌握等效替代法的思想内涵, 将其真正用于实际的物理学习中, 不仅有利于学生整体科学素养的提高, 还能使学生逐步形成科学的世界观和方法论, 为以后的学习和发展奠定一定的基础。
(一) 在平面镜成像实验中的应用
在学生的意识里, 平面镜里人的影像和实际的人似乎不是等大的, 有物体距离平面镜越近似乎像越大这样的误解。在实验过程中, 教师可以熟练地利用等效替代法:在玻璃两侧放置A、B两支一样的蜡烛, 要求两支蜡烛与玻璃的距离相同, 点燃其中一支蜡烛, 通过玻璃成蜡烛的像B', 另一支未点燃的蜡烛B与所成的像B'进行比较, 这样就不难发现其实实物与成像是一样大的, 还可比较物像间的位置关系, 这就进一步证明了平面镜成的像与实物是等大等距的这个原理。在这个实验中, 蜡烛B替代了像B'的位置, 通过等效替代法, 学生可以更形象地了解像与物间的大小与位置的关系 (如图1所示) , 解决了通过平面镜成像无法真正测量像的具体大小以及像距多少的难题。学生通过仔细观察和总结, 不难发现实验的真正原理。
(二) 在长度测量实验中的应用
在物理实验教学中, 有一些物理量用常规方法是很难测出大小的, 但是灵活应用等效替代法可以很简单地测出这些物理量的大小。比如测出北京到上海的铁路线长度。教师可以用一根可以弯曲的棉线代替不能弯曲的直尺覆盖在地图上两地铁路线, 使之完全重合, 再用直尺测量出拉直的棉线的具体长度即是地图铁路线的长度, 然后再乘以比例尺就得出两地的铁路线长度。运用这个方法, 把复杂的问题简单化, 可以有效解决不能直接测量的难题。
(三) 在电阻测量实验中的应用
在物理实验教学中, 掌握电路图是一个关键因素。由于实验器材或者实验本身的限制, 测量某一电阻的阻值比较困难, 这时用等效的方法测量电阻就非常巧妙。例如, 实验测量串联电路的等效电阻:实验中有一个电池, 三个开关, 若干条导线, 还包括电流表A、滑动变阻器R1、电阻箱R2各一个。首先, 按图2所示电路图, 连接好实物电路, 将滑动变阻器接入电路的阻值调至最大值。闭合开关S1、S3, 调节滑动变阻器R1的阻值, 使电流表A的示数为某一个特定的数值并记下为I0;断开开关S3, 闭合开关S2, 调节电阻箱R2的阻值, 使电流表A的数值仍为I0, 则RX的阻值就等于此时电阻箱R2的阻值。这里用电阻箱R2这个已知阻值的电阻等效替代了待测量的电阻RX。电路中的电流数值不变仍为I0, 因此RX=R2。这样, 我们巧妙地运用了等效替代法测出未知电阻值, 而且实验操作比较简便。
(四) 在浮力测量实验中的应用
等效替代法还有一个比较经典的应用就是曹冲称象。故事中, 曹冲用相等质量的石头替代了大象的质量, 解决了没有一个足够大的秤能把大象放进去称重的难题。这里运用了物理学中的浮力知识。曹冲把大象引进水中的船里, 记下船下降后与水之间的刻度, 然后把大象引到岸上, 在船里放入足够的石头, 直至船与水之间的刻度重合, 这说明大象在船中时船排水的体积与石头在船中时船排水的体积是相等的, 由浮力公式F浮=ρ液g V排 (ρ液为液体密度, V排为排开液体的体积) 可以得出大象在船中时受到的浮力和石头在船中时受到的浮力相等, 再利用漂浮条件, 浮力等于物重, 说明船上的石头与大象的重量是一样的, 即石头的质量可以替代大象的质量。曹冲巧妙地运用了等效替代法将不可能实现的问题实现了。
三、等效替代法在实验教学中的科学应用及其注意的问题
(一) 等效替代法是一种科学思维方式
等效替代法是一种科学的思维方式, 在物理实验乃至其他科学研究领域都有着广泛的应用。实际操作起来也就是用一个物理量替代其他不易实验操作的物理量来得到等同的实验效果。
等效替代法可以将实际的物理实验操作变得简单、直观, 便于观察研究, 但是也存在一些问题。比如, 在区别物理实验方法中的转换法和等效替代法时, 学生需要真正了解等效替代法的精髓, 了解等效替代不是简单的替代, 必须具有等同的效果才能替代, 学会化繁为简、化虚为实, 让问题真正简单化。
等效替代法是通过替代的方法在保证实验效果相同或者事物在物理原理上具有某一相同特性的前提下, 把原先不能解决的问题转化成相对简单的问题。上述实例中, 等效替代法的应用是在前人总结经验基础上得来的, 学生在应用的过程中只有熟练运用, 多加思考, 举一反三, 实验结果才不会出现偏差。
(二) 等效替代法在应用中应注意的问题
在实际物理实验教学中, 学生在理解某些物理定律时相对困难, 在实际操作中不知道如何替代, 或者学生对题目的误解、偏差都有可能造成等效替代的不合理, 致使不能达到理想的效果。这就需要教师在教学过程中不断地实验, 总结出有效的等效替代法在实验操作中的应用方法, 使这个方法在应用的过程中少走弯路, 真正有效地应用于初中物理实验教学。
总之, 随着科技的发展, 等效替代法的应用领域也不断地扩宽。初中物理实验是所有实验研究的基础, 实践证明, 通过等效替代法的有效运用, 学生在学习中逐渐拥有了科学的思维判断能力, 在遇到类似的问题时不再逃避, 在分析理解问题的基础上能选择有效适合解题的思路与方法, 从而养成良好的思维习惯, 为日后的科学研究打下基础。
参考文献
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