時間：2023-10-05 10:38:56
序論：在您撰寫初中物理等效替代法時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導您走向新的創(chuàng)作高度。
對于等效替代法來說，其作為一種科學的思維方法，指的是從事物間的等同效果出發(fā)，通過一定的替換來學習和研究物理現(xiàn)象、過程、規(guī)律的一種方法[2]。在初中物理教學中，通過使用等效替代法可以將復雜的物理現(xiàn)象和過程轉化為簡單的、等效的問題，使得人們對物理現(xiàn)象更加容易熟悉和理解，便于對物理問題的處理和研究。
將等效替代法融入初中物理問題分析與解決過程中，既有利于疑難復雜的物理現(xiàn)象和問題的簡單化，又對于學生運用知識的靈活性、解決問題技能的遷移性等具有積極作用。在初中物理教學中，逐步培養(yǎng)和發(fā)展學生的等效替代思維，可以有效促進學生能夠更加明確和深刻的理解物理實質，對于初中物理教學任務和目標的實現(xiàn)具有顯著效果。此外，應用等效替代法還有助于學生綜合素質能力的提升以及科學思維方法的培養(yǎng)，對于后期學生各方面的學習奠定了堅實的基礎。
二、等效替代法在初中物理教學中的實踐應用
等效替代法中心思想是保持效果相等，因此在初中物理教學中等效替代法的應用實例較多，下面列舉幾個應用實例進行說明，具體有：
1.在浮力教學中應用
初中物理教學關于浮力教學中，以“曹沖稱象”為典型案例（如圖1所示），這其中就是利用了等效替代法原理。曹沖之所以采用這種方法對大象進行稱重，主要是由于當時稱量工具量程不夠，因此其利用了等效、化整為零的原理，通過控制住水的密度和船的吃水深度，使用石頭替代大象，測量出石頭的重量即為大象的體重。
圖1 “曹沖稱象”示意圖
2.在平面鏡成像中應用
在解決平面鏡成像問題中，采用等效替代方法[3]，將原先的平面使用玻璃板替代（如圖2所示），既可獲得與平面鏡基本相近的成像效果，又可以透過玻璃板同時觀察到A蠟燭的成像與B蠟燭。通過平面鏡成像實驗，可以比較物和像的大小位置等，巧妙地解決了確定像的位置和大小的問題。
在平面鏡成像中使用等效替代方法的巧妙之處在于利用兩個完全相同的蠟燭，探究物與像的大小相同。這其中利用了一個完全相同的另一根蠟燭來等效替代像的大小，巧妙地解決了像和物的大小關系。
圖2 平面鏡成像示意圖
3.在長度測量中應用
對于直線長度通常可以直接采用直尺進行測量，而對于曲線的長度受檢測工具只有直尺影響，無法實現(xiàn)直接測量，必須通過采取等效替代方法（如圖3所示）[4]。例如，在對鐵路長度進行測量時，由于鐵路通常呈現(xiàn)出曲線形狀，利用等效替代原理，采用彎曲的棉線與鐵路軌道完成吻合。使用棉線丈量結束后，將棉線拉直，再使用直尺對棉線長度進行測量，即可以得出鐵路長度。
圖3 曲線等效替代法測量示意圖
4.在電阻測量中應用
初中物理教材中關于電阻測量方法以伏安法為主，而若相關測量器材不足，則無法有效的測量電阻[5]?；诖?，采用等效替代法原理可以對電阻實現(xiàn)有效測量。
如圖4所示電阻，其組成為單刀雙擲開關為S，電阻箱R，定值電阻為R0，測量的電阻為Rx。根據(jù)Rx與R0關系，在同等電源電壓下，若電流值相同，則其電阻值也相同?？梢姡３蛛娫措妷褐挡蛔?，改變R0，使電流值I相同，依據(jù)電阻值公式R=U/I，其中U、I相同時，則電阻R也相同。
結合圖4所示，根據(jù)圖示將實物進行連接，調節(jié)電阻箱的電阻值至最大，通過開關S，與a、b兩點連接，在a點時，對電流表顯示值I進行記錄;在b點時，對電阻箱進行調節(jié)，使其電流表顯示值為I，同時對電阻箱的顯示值R進行記錄，此時R的顯示值即為Rx的電阻值。
圖4電阻等效替代法測量示意圖
5.在不規(guī)則固體密度測量中應用
在現(xiàn)實中常常存在著一些不規(guī)則固體物質，安裝規(guī)則固體密度測試方法無法對不規(guī)則固體物質密度進行測試和計算?；诖?，可以采取等效替代法原理，按照圖5所示裝置實現(xiàn)對不規(guī)則固體物質進行密度測試。
圖5不規(guī)則固體密度等效替代法測量示意圖
具體方法：首先，將兩個已調好零刻度的彈簧測力計懸掛在鐵架臺下，將一溢水杯和另一空杯用細線拴在測力計下，向溢水杯中加入一定量的水，使水滿過溢水口流入空杯中;其次，若水不再溢出時，記錄彈簧測力計示數(shù)G1和G2;再次，將不規(guī)則固體物質使用細線拴住放入溢水杯中，確保固體全部被浸沒，使用另一水杯將溢出水接住，若水不再流出時，記錄彈簧測力計示數(shù)G3和G4;最后，利用溢出水的體積替代不規(guī)則固體物質的體積，通過固體密度公式直接算出不規(guī)則固體物質密度。
三、應用等效替代法注意事項
在初中物理教學中，應用等效替代法可以簡化諸多復雜問題，但是其也存在著一定不足，因此應用過程中需注意幾點，主要包括[6]：（1）等效替代的實現(xiàn)必須是在對物理定義全面理解的基礎上開展;（2）處理部分復雜物理問題時，應嚴格對物理問題進行審題，避免出現(xiàn)條件疏忽，導致等效替代錯誤。
總而言之，等效替代法在初中物理教學中的應用，對于簡化復雜物理問題，培養(yǎng)學生思維判斷能力和提升教學質量與效果具有顯著作用。
參考文獻：
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[4]錢小平，等故眷代法在而中物理r題中的啟用[J].數(shù)理化解題研究，2015年7月下，第14期：50
方法一、等效替代法：
等效替代法是指在研究某一個物理現(xiàn)象和規(guī)律時，因實驗本身的特殊限制或因實驗器材等限制，不可以或很難直接揭示物理本質，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。這種方法若運用恰當，不僅能順利得出結論，而且容易被學生接受和理解。在探究平面鏡成像規(guī)律的實驗中，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。
比如在學習伏安法測電阻之后，要求學生設計一個實驗，在上述實驗中缺少電壓表或電流表，其它器材不變，另有電阻箱供選用，要求測出未知電阻，應該怎么辦？學生就可以用等效替代的思想進行設計了。
例：現(xiàn)有兩節(jié)電池，三個開關，若干導線，還有電流表、滑動變阻器、電阻箱各一個，請用以上器材設計一個實驗方案測出未知電阻Rx的值（電阻箱的最大阻值大于Rx）。
解析：（1）按圖1連接好實物電路，將滑動變阻器接入電路的阻值調到最大值。
圖一 圖二
（2）閉合開關S1、S2，調節(jié)滑動變阻器R1的電阻，使電流表的示數(shù)為某一合適的數(shù)值并記為I0。
（3）斷開開關S2，閉合開關S3并調節(jié)電阻箱R2的阻值，使電流表的數(shù)值仍為I0，則Rx的阻值就等于此時電阻箱R2的阻值。
點評：這里用電阻箱R2（已知阻值電阻）等效替代了待測電阻Rx，電路中的電流仍為I0，所以Rx=R2。測量方法突破常規(guī)思維，非常獨特、新穎。
若在此實驗中，將電流表改為電壓表，其他器材不變，試用上述等效替代法測出未知電阻Rx的阻值。測量方法和操作步驟與上題大同小異，它的電路圖如圖2所示，只需調節(jié)R2知道兩次電壓表讀數(shù)相同，此時R2的讀數(shù)九等于Rx的阻值。
方法二、控制變量法：
所謂控制變量法是指為了研究物理量同影響它的多個因素中的一個因素的關系，可將除了這個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系，得出結論，然后再綜合起來得出規(guī)律的方法。這種方法在整個初中物理實驗中的應用比較普遍。
在初中物理中，探究影響液體的蒸發(fā)快慢的因素、影響滑動摩擦力大小、影響導體電阻大小的因素、電流跟電壓電阻的關系、影響電熱功率大小的因素、影響電磁鐵磁性強弱的因素的因素、決定壓力作用效果的因素等實驗，都運用了控制變量法。
例：（10·鎮(zhèn)江）小凡同學在4塊相同的玻璃板上各滴一滴質量相同的水，進行如圖所示的實驗探究，得出水蒸發(fā)快慢與水的溫度、水的表面積和水面上方空氣流動快慢有關。
（1）通過A、B兩圖的對比，可以得出水蒸發(fā)快慢與水的 有關。
（2）通過 兩圖的對比，可以得出水蒸發(fā)快慢與水的溫度有關。
（3）小凡同學猜想水蒸發(fā)快慢還可能與水的質量有關，于是繼續(xù)進行了如下探究：在相同環(huán)境下的兩塊相同的玻璃板上分別滴上一滴和兩滴水（如圖4）.結果發(fā)現(xiàn)甲圖中水先蒸發(fā)完，于是他得出結論：水蒸發(fā)快慢與水的質量有關，水的質量越小蒸發(fā)越快。從實驗設計環(huán)節(jié)看，他沒有控制水的 （選填“質量”或“表面積”）相同；從得出結論環(huán)節(jié)看， “根據(jù)誰先蒸發(fā)完，判斷誰蒸發(fā)快”是否正確？ （選填“正確”或“不正確”），理由是 。
論文關鍵詞：初中物理
科學方法是連接知識和能力的紐帶。“掌握一種科學方法勝過解答十個問題。”對研究方法的學習和考查體現(xiàn)著一種新的教學理念，同學們只有真正掌握了研究方法，才能有效解決實際問題，真正提高自己的創(chuàng)新意識和能力。
《新課程標準》要求，在突出科學探究內容的同時，重視研究方法的指導，使學生在進行科學探究、學習物理知識的過程中，逐漸拓寬視野，初步領悟到科學研究方法的真諦。因此初中物理論文初中物理論文，考查研究物理問題的方法，成為當前和今后中考的熱點。
初中物理常用的研究方法有：控制變量法、等效替代法、轉換法、推理法、模型法、類比法等。
一、控制變量法
所謂控制變量法,就是在研究和解決問題的過程中,對影響事物變化規(guī)律的因素和條件加以人為控制,只改變某個變量的大小,而保證其它的變量不變,最終解決所研究的問題。控制變量法是中學物理中最常用的方法，也是中考出題最多的方法。
在初中物理課本中,應用這種方法的實驗有:
理想斜面實驗、探究力與運動的關系、探究影響滑動摩擦力大小的因素、探究影響壓力的作用效果的因素、探究影響液體壓強大小的因素、探究影響浮力大小的因素、蒸發(fā)的快慢與哪些因素有關、探究影響滑輪組的機械效率的因素、探究影響動能大小的因素、探究影響重力勢能大小的因素、探究影響導體電阻大小的因素、驗證歐姆定律、探究影響電流做功多少的因素、探究影響電流的熱效應的因素、探究影響電磁鐵磁性強弱的因素、比熱容概念的引入等
二、等效替代法
在物理實驗中有許多物理特征、過程和物理量要想直接觀察和測量很困難，這時往往把所需觀測的變量換成其它間接的可觀察和測量的變量進行研究，這種研究方法就是等效法。
等效替代法是常用的科學思維方法。等效是指不同的物理現(xiàn)象、模型、過程等在物理意義、作用效果或物理規(guī)律方面是相同的。它們之間可以相互替代，而保證結論不變。等效的方法是指面對一個較為復雜的問題，提出一個簡單的方案或設想，而使它們的效果完全相同，從而將問題化難為易，求得解決。
初中物理課本中應用這種方法的有：
1、探究平面鏡成像特點時用另一支蠟燭在玻璃板后面去等效像2、等效電路 3、串并聯(lián)總電阻 4、多個分力與合力等效 5、物體的重心等論文參考文獻格式。
三、轉換法
對于不易研究或不好直接研究的物理問題，而是通過研究其表現(xiàn)出來的現(xiàn)象、效應、作用效果間接研究問題的方法叫轉換法。
初中物理中應用了這種方法的有：
1.研究物體內能與溫度的關系(我們無法直接感知內能的變化,只能轉換成測出溫度的改變來說明內能的變化)；
2.在研究電熱與電流、電阻的關系時,將電熱的多少轉換成溫度計液柱上升的高度；
3.我們在研究電功與什么因素有關的時候,將電功轉換成砝碼上升的高度；
4.在我們回答動能與什么因素有關時,我們將動能轉化為小木塊在平面上被推動的距離,距離越遠則動能越大。
5.證明聲音是由振動產生的，敲擊音叉后放入水中，水花四濺。
注意：等效法與轉換法很相似，它們的區(qū)別是“等效替代法” 中相互替代的兩個量種類相同，大小相等 ，而“轉換法”中的兩個物理量有因果關系,并且性質往往發(fā)生了改變如
轉換法： 電流大小用燈泡亮度體現(xiàn); 磁場的強弱用小磁針偏轉的幅度體現(xiàn)
等效替代法： 分力相疊加是合力 ；小石塊體積用排開水的體積代替
四、理想模型法
實際現(xiàn)象和過程一般都十分復雜,涉及到眾多因素,采用模型方法可起到簡化和純化的作用.忽略次要因素,從復雜事物中抽象出理想模型,合理近似的反應所研究事物的本質特征,這種研究問題的方法叫理想模型法.
在初中物理課本中,應用這種方法的有
1．光線(光線是看不見的,我們使用一條看得見的實線來表示,就將問題簡化利用了理想化模型)
2．磁感線
3.電路圖是實物電路的模型
4.力的示意圖或力的圖示是實際物體和作用力的模型。
5.實驗室常用手搖交流發(fā)電機及掛圖來研究交流發(fā)電機的原理和工作過程
6.研究連通器原理時用到液片模型。
7.研究肉眼觀察不到的原子結構時建立原子核式結構模研究肉眼觀察不到的原子結構時建立原子核式結構模型。
五、科學推理法
推理法是根據(jù)已知物理現(xiàn)象和規(guī)律，通過想象和推理對未知的現(xiàn)象做出科學的推理和預見.推理法是在觀察實驗的基礎上，忽略次要因素初中物理論文初中物理論文，進行合理的推理，得出結論，達到認識事物本質的目的。理想實驗是研究物理規(guī)律的一種重要的思想方法,它以大量的可靠的事實為基礎,以真實的實驗為原形,通過合理的推理得出物理規(guī)律.
在初中物理課本中,應用這種方法的有
1、聲音不能在真空中傳播用推理法得出
2、研究物體運動狀態(tài)與力的關系時，推理得出慣性定律。
六.類比法
類比法是指將兩個相似的事物做對比，從已知對象具有的某種性質推出未知對象具有相應性質的方法.類比法在物理中有廣泛的應用。所謂類比，實際上是一種從特殊到特殊或從一般到一般的推理。它是根據(jù)兩個（或兩類）對象之間在某些方面的相同或相似而推出它們在其他方面也可能相同或相似的一種邏輯思維。在物理教學中，類比方法可以幫助理解較復雜的實驗和較難的物理知識。
在初中物理課本中,應用這種方法的有
1、用水流類比電流 2、用水壓類比電壓 3、用水波類比聲波 4、用太陽系的結構類比原子的結構。
總之，大家要養(yǎng)成良好思維習慣，在解決問題時要嘗試運用各種物理研究方法，不斷提高科學素質，這既是中考熱點也是以實現(xiàn)課程改革的目標。
觀察比較法：學習物理要重視觀察和實驗。特別是初中物理，演示實驗和學生實驗是學生獲取物理知識的一個重要渠道。由最初老師引導學生觀察、比較、歸納，過渡到學生自己動手準備器材，對比實驗現(xiàn)象得出實驗結論，這是一個非常重要的技能訓練。初中物理教學中：串并聯(lián)電路的特點，蒸發(fā)和沸騰，晶體和非晶體的熔化和凝固。運用這種研究方法，能起到良好的教學效果，能很好的鍛煉學生的觀察能力和歸納能力。例如：研究晶體和非晶體的熔化時，采用相同的加熱條件同時對海波和蜂蠟進行加熱。引導學生觀察兩者的狀態(tài)變化并記錄溫度隨時間的變化，最后讓學生由記錄數(shù)據(jù)和觀察現(xiàn)象的特點歸納出晶體和非晶體的區(qū)別。
控制變量法：某些物理量的變化是其他幾個因素共同作用的結果。在研究影響這些物理量變化的因素及與這些因素之間的內在聯(lián)系時，我們采用控制變量法。這是一種非常重要的物理方法，這種方法將復雜的物理關系中的每個因素逐一研究，化難為易。初中物理教學中一些重要物理量：速度、密度、力的三要素對力的作用效果的影響、滑動摩擦力、壓力的作用效果、浮力、電流定律、影響導體電阻大小的因素、歐姆定律、電功、電功率都采用這樣的研究方法。上海市中考試題：2002年密度、2003年電功率、2004年浮力都采用表格的形式對這一方法加以運用，題目靈活，所占分值較大。
等效替代法：如果某個物理量的作用效果與其他幾個物理量共同作用的效果完全相同，那么可以用這一個物理量來等效替代其他幾個物理量，這種方法可以化繁為簡。初中物理教學：合力、串并聯(lián)電路電阻在引入時采用了等效替代法。例如2001年情景題：兩個小孩能提起一桶水，一個大人同樣能提起這桶水，這一現(xiàn)象表明:兩個力對物體的作用效果可以有一個力來等效替代，這一答案在掌握了等效替代法后非常容易得出。
理想化模型方法：為了能夠清楚地反映某些客觀存在的物質的物理性質，我們利用一些理想的模型會使問題簡單明了。研究磁場的分布我們引入磁感應線；光的傳播情況引入光線。例如：2002年考題：在物理學中，可以用一個帶箭頭的直線來表示光的傳播路徑和方法。這條理想的線叫光線。在下列幾個物理學研究的實例中，與引入“光線”這一物理概念的方法相類似的是答案應該是：在研究磁體的磁場時引入“磁感應線”的概念。
關鍵詞：高中；物理教學；替代法
教學改革的實施，要求給予學生活動的空間、思維的空間。解決這一問題，在很大程度上還是在課堂上進行，怎樣在有限的課時中解決此種矛盾，其中一個途徑就是讓學生多體會物理思想和提高物理思維能力。
學生怎樣提高物理思維能力，從看似復雜的物理情景中提煉出一個個物理模型，從物理現(xiàn)象中洞察物理的本質，從而跨越思維障礙，高效解決物理問題，促進其創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展，以實現(xiàn)由知識到能力的質的飛躍，是非常重要的。本文著重介紹高中常用的一種科學思維方法——替代法。
一、什么是替代法
替代法指的是通過相應的物理轉換，用熟知的、簡單的物理量、狀態(tài)、結構、過程等去替代那些陌生繁雜且難于求解的物理量、狀態(tài)、結構及過程，以間接獲取問題的解決方法。它是將復雜的物理現(xiàn)象和過程轉化為簡易的物理現(xiàn)象和過程來研究處理的科學思維方法。
二、替代法在高中物理教學中應用的必要性
替代法在高中物理教學中的應用不但可以使問題化繁為簡、化難為易，甚至變未知為已知，更重要的是通過應用替代法可在一定程度上培養(yǎng)學生的科學思維方法。掌握替代法及應用，體會物理等效思維的內涵，有助于提高學生的科學素養(yǎng)。初步形成科學的世界觀和方法論，為終身的學習、研究和發(fā)展奠定良好基礎。
三、替代法在高中物理教學中的應用
在高中物理教學中，替代法是一種重要的科學思想方法。替代法在物理解題中起著重要作用，也有廣泛的實際應用，將此法滲透到對教學過程分析中，可以使我們對物理問題的分析和解答變得簡捷。替代法可以分為等值替代和等效替代。
（一）等值替代
等值替代是根據(jù)相關物理量間具有數(shù)值上相等的關系，通過計算一些物理量的數(shù)值，從而間接求出另一些物理量數(shù)值的方法。具體常見的有：用理想模型替代真實體、用狀態(tài)替代過程、用過程替代過程等。
1.用理想模型替代真實體
用理想模型替代真實體，理想模型集中地突出了某一類實際對象的主要特征，忽略其次要特征，使得事物的主要特點變得簡單、清晰，研究事物現(xiàn)象的方法更簡捷，對客觀事物本質的認識更深刻、全面。
案例1：半徑為R的導體球殼不帶電，現(xiàn)將一帶電量為q的點電荷放在球殼內距球心為■處，如右圖所示，求達到靜電平衡后，球殼上感應電荷在球心處產生的場強。
本題如果直接取感應電荷為研究對象來求解它在O處產生的場強，由于不知感應電荷的分布規(guī)律而無法求解?？紤]到殼內電場是點電荷與感應電荷產生的電場疊加，且靜電平衡時殼內場強為0，因此感應電荷在殼內任意點產生的電場的場強均與點電荷在這一點產生的電場的場強等值反向。所以感應電荷在球殼內產生的場強大小可以用點電荷——理想模型在這一點的場強大小來替代，即感應電荷在球心處產生的場強大小，E=■=■，方向水平向右。
在應用等效思想方法的同時再引入物理模型，可在抓住主要的物理條件、過程和方法的基礎上，找出解決物理問題的切入點，把實際問題加以簡化。又如有質點概念、重心概念、求球體內挖去部分形狀規(guī)則物體后受到的引力等均用到了理想模型替代真實體方法。
2.用狀態(tài)替代過程
在一些較為復雜物理現(xiàn)象、物理狀態(tài)中，利用物理量作用效果上的相似性進行等效處理，可以將復雜多樣的物理現(xiàn)象、物理狀態(tài)得以簡化，方便問題的處理。
案例2：一個小球從距地面h=2 m高處由靜止開始下落（不計空氣阻力），假設每次與地面碰撞后都能彈起本次下落高度的3/4，問小球靜止前通過的總路程是多少？
這道題有兩種常用思路，一是用演繹歸納的方法，即用數(shù)學等比數(shù)列求和方式，對小球往復運動過程逐一求解，出總路程的變化規(guī)律，這種方法肯定很復雜；二是由于初態(tài)與末態(tài)清楚，因此外力做功（過程量）使物體動能的變化（狀態(tài)量）很容易求出，根據(jù)動能定理，外力做功在數(shù)值上等于物體動能的變化量，用物體動能的變化量來替代外力所做的功，繼而求出物體所通過的路程。
等效思維利用了物理現(xiàn)象、物理狀態(tài)的相似性，把一些復雜的相對較陌生的物理現(xiàn)象、物理狀態(tài)，回歸等效至學生感覺較為熟悉的物理狀態(tài)，很大層面上也降低了題目的難度，同時也使得學生的知識遷移能力和對知識的應用能力得到有效提高。
3.物理過程等效思維
在建立模型、處理物理過程中，依據(jù)題目情景，轉換角度思考問題，可降低思維梯度，易于解答一些難度較高的問題。
案例3：如下圖所示，在水平地面上有一段光滑圓弧形槽，弧的半徑是R，所對圓心角小于10°，現(xiàn)在圓弧的右側邊緣M處放一個小球A，使其由靜止下滑，則球由M至O的過程中所需時間t為多少？
■
審題過程中要抓住圓弧光滑且圓心角小于10°這個條件，隱含條件是小球的運動可等效為單擺，即球在圓弧上做簡諧運動，從而利用簡諧運動的周期性和對稱性解決問題。由單擺的周期公式T=2π■，可知球A的運動周期為T=2π■，所以tA0=■T=■■。
我們往往將不可直接測量的物理量用可直接測量的物理量來替代，從而使問題迎刃而解。解題中利用等效物理模型不僅能起到事半功倍的效果，還能培養(yǎng)學生分析、概括問題和推理的能力。
（二）等效替代
如果物理量（物體）經(jīng)替代后產生的效果相同，則稱這種替代為等效替代。等效替代思維是用較熟悉的思維形式來替代相對生疏、復雜的思維形式。運用它不但可以使問題化繁為簡、化難為易，甚至變未知為已知，更重要的是通過等效思維應用可在一定程度上培養(yǎng)學生的科學思維方法。
1.力的等效替代
合力與分力的等效替代關系，由于在作用效果上是相同的，依題目條件可以合理選用替代途徑。如求力的合成與分解過程。
力的等效替代在效果相同、類似模型相互替代常用到，如用等效重力法求單擺在不同條件下作簡諧振動周期的程序。
2.分解與合成替代
用平均速度將變速直線運動等效變換為勻速直線運動；合運動與分運動；平拋、斜拋曲線運動等效為兩個直線運動等。這些都是根據(jù)等效概念引入的，利用等效替代的思維方法讓學生理解所學物理概念。
3.運動的等效替代
圓周運動的等效最高、低點，單擺的等效擺長。從另一個角度去分析，案例2中小球的運動過程也可等效為與地面碰撞無能量損失而受恒定的空氣阻力作用的過程。這樣用另一過程替代復雜的運動過程使解題難度也得以降低。雖然看問題角度不同，但兩種較快解題的思維都是根據(jù)等效思想引入的。
四、替代法存在的不足之處
替代法的應用使得學生對物理現(xiàn)象到本質、物理規(guī)律理解更為透徹。用替代法簡化了繁雜的計算過程，也會消除如伏安法測電阻的系統(tǒng)誤差等等，對學生提高自主學習能力和科學思維能力的培養(yǎng)大有好處。當然在實際操作過程中也存在著一些不足之處，如由于對定義本身理解不透，學生易把一些不能等效的物理模型進行等效替代處理；也有一些在審題時忽略了相應條件，憑已有經(jīng)驗進行過程替代處理導致出錯。針對諸多此類問題，也同時對教師提出了更高要求，要正確辨析替代內在關聯(lián)和可替代條件，以防弄巧成拙。
總之，替代法在高中物理教學中的普遍應用有助于學生跨越思維障礙，提高物理思維能力、綜合分析推理能力，高效解決物理問題，促進其創(chuàng)造性思維能力的發(fā)展，以實現(xiàn)由知識到能力的質的飛躍?？茖W方法的教育更需要長期的熏陶，在學習中有意識地訓練，并要持之以恒，對促進素質教育，貫策新課程理念，提高教育教學質量都是大有裨益的。
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［4］戴立軍.方法導引與解題技巧.湖南師范大學出版社，1999.
科學方法反映了科學知識的發(fā)生和發(fā)展過程，是理解和應用科學知識的橋梁，是引導學生樹立科學觀的有效途徑。所以在初中物理教學中除了認真做好物理知識的探究外還應利用物理實驗引導學生做好方法性的探究。
一、控制變量法
控制變量法在初中物理實驗探究過程中最常用的方法?？刂谱兞糠ㄊ墙鉀Q復雜問題的一種有效方法。當一個物理量與多個因素有關時，為了確定這個物理量與某個因素的關系，就要控制其他因素不變，只改變這個因素，看所研究的物理量與這個因素的變化關系，這種研究方法就是控制變量法。
例如在探究影響導體電阻的大小的因素的實驗中，影響導體電阻大小的因素有導體的長度、橫截面積、材料這三個變量，怎樣才能確定其中一個因素對導體電阻的影響及影響程度呢？這就需要用控制變量法。如下一練習題：兩個同學在做探究影響導體的電阻的大小實驗時他準備在電路中接入待研究的電阻絲，電源電壓恒定，待用電阻絲規(guī)格如下表：
1、要研究電阻與材料的關系應選擇序號＿＿＿和＿＿＿的兩組電阻絲
2、選擇2和3兩組電阻絲能研究電阻和＿＿＿的關系
3、將2和4號電阻絲接入兩個完全相同的電路發(fā)現(xiàn)接有4號電阻絲的電路中的電流表示數(shù)大于接有2號的電路中電流表的示數(shù)，可得出的結論是：＿＿＿＿＿＿＿
4、這種方法在初中物理中經(jīng)常用到，以下實驗中與此方法不同的是（）
A液體蒸發(fā)的快慢與哪些因素有關
B動能與質量和速度的關系
C電流與電壓和電阻的關系
D電流時用水流類比
在初中物理中用到控制變量法的實驗除了上題中提到的A、B、C三個選項的實驗外，還有如下實驗：研究不同物質的吸熱能力、研究電磁鐵的磁性與線圈匝數(shù)和電流大小的關系、研究物體運動的快曼、研究滑動摩擦力與壓力的大小和接觸面的粗糙程度的關系、研究壓力的作用效果與壓力大小和受力面積大小的關系、研究液體壓強的大小與液體的密度和深度的關系等等。
二、轉換法
有某些物質或現(xiàn)象我們看不見摸不著，但是可以通過研究該物質或現(xiàn)象所產生的可見效果，對物質和現(xiàn)象進行進一步的分析的方法叫做轉換法。
在聲音的產生和傳播這一節(jié)課中，音叉的振動我們看不清楚，把正在振動的音叉放入水中濺起水花可來認識它。電流看不見但我們可以通過它表現(xiàn)出來年的熱效應和磁效應來認識它；磁場看不到可以通過放入其中的小磁針轉動方向發(fā)生偏轉來認識。
例如下面的一個習題：磁場是一種看不見的特殊物質，我們可以通過磁場對小磁針的作用效果來認識他。這是科學研究的一種常用方法。下列選項中不是采用這種研究方法的是（）
A比較溫度高低，通過液體受熱后的體積變化
B學習了電壓，通過水壓來認識它
C電磁鐵磁性的強弱可以觀察吸引的大頭針的數(shù)目
D電路是否有電流可以觀察電流表指針是否發(fā)生偏轉
在下列問題的研究中還可以用到轉化法:通過擴散現(xiàn)象來研究分子的運動；研究物理的動能與質量和速度的關系時通過木塊被撞擊后移動的距離來判斷動能的大小等等。
三、等效替代法
當兩個物理量或兩個物理過程產生的效果相同時就可以利用其中的一個物理量來代替另一個物理量，或利用一個物理過程來代替另一個物理過程的方法叫等效替代法。等效法是物理方法中應用廣泛的重要方法，是科學研究中常用的一種思維方法。在效果等同的前提下，把實際的、復雜的物理過程變成理想的簡單的等效過程來處理，可加深對物理概念、規(guī)律的理解。
例如用等效替代法測電阻：實驗設計方案如圖1所示：電源電壓保持不變，S是單刀雙擲開關、R＇是電阻箱、R0是已知阻值的電阻、Rx是待測電阻。
實驗步驟：
①將開關S撥到a，讀出電流表的示數(shù)為I；
②再將開關S撥到b，調節(jié)電阻箱R＇的阻值，使電流表的示數(shù)為I，讀出電阻箱的阻值為R，則被測電阻Rx的阻值為R。另外，在研究平面鏡成像的實驗中也用到等效替代法。
等效替代法還可以在如下實驗探究中：排水法測小塊固體的體積；求多個電阻組成的串聯(lián)、并聯(lián)電路的總電阻等等。
四、理想化法
理想化法制根據(jù)所研究的問題的需要和具體情況，確定主要因素和次要因素，保留主要因素忽略次要因素，排除干擾，從而簡明的揭示事物的本質理想化法是一種科學抽象，是研究物理的重要方法。包括理想化實驗法和理想模型法。
[關鍵詞] 物理學 研究方法 科學
現(xiàn)在大力提倡素質教育,掌握科學的研究方法是中學生必備的素質。我認為,掌握科學的研究方法比單純的記住一個現(xiàn)象、一種結果、一項規(guī)律更重要,對學生的可持續(xù)發(fā)展尤為重要。這就要求教師在教學過程中注重對學生科學研究方法的指導,現(xiàn)就初中物理教學中常用的科學研究方法及實例歸類總結。物理學的研究方法有許多種,如控制變量法、轉化法、實驗推理法、等效替代法、理想模型法、歸納法、類比法、比較法、圖像法等。
一、控制變量法
在研究物理問題時,某一物理量往往受到多種因素的影響,為了確定其中一個因素對被研究對象的影響情況,首先,要控制其它因素不變,也就是排除其它干擾因素,只改變這一因素,觀察該因素的變化對被研究對象的影響情況,找出內在的規(guī)律,這就是控制變量法?？刂谱兞糠ㄊ翘骄啃詫嶒炛凶畛Ｓ玫姆椒?。初中物理應用實例:
研究壓力的作用效果(壓強)與壓力和受力面積的關系;
研究物體的動能與質量和速度的關系;
研究電流與電阻和電壓之間的關系即歐姆定律;
研究電磁鐵磁性的強弱與線圈匝數(shù)和電流大小的關系。
二、轉化法
有些物質的形態(tài)通常是看不見的,可以通過該物質產生的各種效應來研究,也就是通過間接的方法來研究該物質。例如,風是看不見的,我們可以通過觀察風產生的效應如被風刮起的塵土、樹葉、煙、旗面、水波來判斷風向、風速。這種研究問題方法就是轉化法。初中物理應用實例:大氣壓是看不見、摸不著的,我們可以通過研究大氣壓產生的現(xiàn)象來認識它;電流是看不見、摸不著的,我們可以通過觀察電路中的燈泡是否發(fā)光、發(fā)光亮度來判斷電路中是否有電流以及電流的大小;磁場是看不見、摸不著的,我們可以通過觀察其中的小磁針的北極所指的方向來判斷磁場方向;在磁體周圍撒一些鐵屑來判斷磁體周圍的磁場分布情況;判斷電磁鐵的磁性強弱時,我們可以通過觀察電磁鐵能夠吸引大頭針的多少來確定;音叉發(fā)聲時的振動不易觀察,我們可以把正在發(fā)聲的音叉接觸水面,通過觀察水面的振動來判斷,也可以把正在發(fā)聲的音叉靠近并接觸用細線吊起的乒乓球,通過乒乓球的振動來判斷。在研究響度與振幅的關系時,可以在鼓面上放一些塑料泡沫顆粒,用大小不同的力敲擊鼓面時通過觀察塑料泡沫顆粒的振動的高度來判斷鼓面的振幅。
三、實驗推理法
有些特定實驗條件不易達到或不能達到,我們可以通過使現(xiàn)有的實驗條件逐漸接近要達到的特定實驗條件,通過現(xiàn)有的實驗規(guī)律進行科學推理,得出特定條件下的結論。這種研究問題的方法就是實驗推理法。初中物理應用實例:在研究牛頓第一定律時,通過大量實驗得出,在水平面上運動的小車,如果受到的摩擦阻力逐漸減小,小車的運動速度變化會逐漸減少,據(jù)此可以推理得出:假如在水平面上運動的小車不受摩擦阻力,小車的運動速度將保持不變,小車將做勻速直線運動;在研究真空能否傳聲時,把正在發(fā)聲的電鈴放入玻璃罩內,用抽氣機把玻璃罩內的空氣逐漸抽出,聽到的鈴聲逐漸減小,根據(jù)這一規(guī)律可以推理得出:假如玻璃罩內被抽成真空,在周圍的人將聽不到鈴聲,據(jù)此得出“真空不能傳聲”的結論。
四、等效替代法
某些物體的物理量由于受到實驗本身的特殊限制或因實驗器材的條件限制,不可以或很難直接進行測量,可以通過測量與之有相同效果的物體的物理量來進行研究,從而得出相同的結論,這種研究問題的方法就是等效替代法,這種方法可以使要研究的問題簡單化、直觀化,易于理解,便于操作。初中物理應用實例:在著名的“曹沖稱象”故事中,大象的質量太大,在當時的條件下不便于直接測量,可以測量與之效果相同的石塊的總質量,從而得出大象的質量;在電路中,一個電阻可以等效于幾個電阻,幾個電阻也可以等效于一個電阻,如串聯(lián)電路的總電阻、并聯(lián)電路的總電阻都是利用了等效的思想;在力的合成與分解中,若干個分力可以等效于一個合力,一個力也可以分解為作用效果相同的若干個分力。
五、理想模型法
理想模型法就是指把復雜的問題簡單化,摒棄次要因素,抓住主要因素,對實際問題進行理想化處理,構成理想化的物理模型。這是一種重要的物理研究方法,有時為了更加形象的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容,借此來形象、直觀地表述物理情景。初中物理應用實例:光線、磁感線都是虛擬假定出來的,但卻能形象、直觀地表述物理情景與事實,方便地解決問題,通過磁感線研究磁場的分布,通過光線研究光傳播的路徑和方向;洪水季節(jié),江河中的水有時會透過大壩的底層從大壩外的地面冒出來,形成“管涌”,“管涌”的物理模型就是連通器;杠桿是一種理想模型,杠桿在實際使用時,都會發(fā)生形變,這個形變可以忽略不計。因此,我們就把杠桿理想化,認為它無形變視為一個硬棒,從而使學生在研究時不被細枝末節(jié)的因素影響,順利地得出杠桿平衡原理。
六、歸納法
在研究某一現(xiàn)象的規(guī)律時,不可能也沒有必要把與之有關的所有現(xiàn)象都列舉出來,而是通過大量與某一現(xiàn)象有關的事實,從中找出共同的規(guī)律,這種研究問題的方法就是歸納法。初中物理應用實例:聲音是由物體振動產生的;光在同一中均勻介質中沿直線傳播;光的反射規(guī)律;光的折射規(guī)律;平面鏡成像特點;凸透鏡成像規(guī)律;分子運動論;晶體的熔化特點;液體的沸騰特點;牛頓第一定律,阿基米德原理;液體壓強規(guī)律;杠桿的平衡條件;功的原理;歐姆定律;焦耳定律,磁極間的相互作用規(guī)律;電磁感應;能量守恒定律。
七、類比法
有些物理現(xiàn)象、概念比較抽象,對學生來說比較陌生、難于理解和記憶,我們可以通過學生熟知的事物來類比,找出類似的規(guī)律,類比的對象要有相同或相似之處,這種研究問題的方法就是類比法。初中物理應用實例:用水流類比電流;用水壓類比電壓;用抽水機類比電源;用速度類比功率。
八、比較法
比較法就是找出事物之間的相同點和不同點,便于理解、記憶和區(qū)別。初中物理應用實例:比較汽油機和柴油機的構造和工作原理;比較晶體和非晶體的熔化和凝固特點;比較蒸發(fā)和沸騰的條件、劇烈程度、特點、吸熱;比較樂音和噪聲;比較電動機和發(fā)動機的構造、工作原理、工作過程、能量轉化;比較火電站、水電站、風電站、核電站,太陽能電站的工作原理、工作過程、能量轉化、以及對環(huán)境的污染和可持續(xù)發(fā)展情況。
