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谈物理实验中的科学方法教育

任何时代，人们对真理的探求与认识，总是与方法联系在一起的，真理的获

得不可能在方法之外进行。

同样，在加强实验教学、培养学生实际操作能力的同时，注意向学生进行物

理学科学方法的教育就显行十分重要而有意义了，而且这是可能的，因为在中学

物理教材的实验中蕴藏着丰富的科学方法因素。

一、物理实验的基本组成部分

物理学史的大量实验事实说明，一个成功的实验应该由三个部分组成，即实

验对象、实验源、实验效果显示器。

实验对象，也就是实验的研究对象，当它接受作用到它上面的“信号”（例如，

力的、热的、电的、光的信号等）后，能产生一定的效应（它是客观存在的），

从而显示某些物理现象或者提示某些物理规律。

实验源，也就是实验的“信号”发生器，由它发出的“信号”作用到实验对象上，

产生一定的实验效果（例如，机械的、力的、热的、电的、光的现象等）。

实验效果显示器，它是显示实验对象接受“信号”后产生的效应或实验效果的

装置。在物理教学中，物理实验的效果显示是非常重要的，因为必须让学生明显、

清楚地观察到实验的效果。

我们知道了实验的基本组织部分，可以帮助去设计实验，或者自制一些简单

的教学仪器，有利于实验能力的训练和形成。

二、物理实验效果显示器的设计方法

物理实验的三个基本组成部分中，实验效果显示器的设计是最为重要的，而

且难度也比较大，因此，学习设计实验效果显示器也是最有利于提高能力的一项

工作。

设计实验效果的显示方法一般有直接显示和间接显示两种方法。

1．直接显示方法。直接显示就是保留实验效果的本来面目，不做任何处理，

人们直接观察实验出现的现象。

例如，显示光线斜射在平面镜后发生反射的现象；光线经过凸透镜发生折射

的现象；物体在液体中出现浮、沉的现象；直接利用放大镜观察课本上的字，说

明它的放大作用，等等。

2．间接显示方法。间接显示方法就是对实验现象进行一些处理以后再观察，

主要有：

转换方法：

①问题的提出：因为物理实验中常常遇到实验效果不易观察或者实验效果不

明显的情况，所以，常常借助于力、热、电、光、机械等方法的相互转换，实现

可以观察或者使观察效果明显的目的。

②转换方法的依据：是等效的思想，也就是说转换后的效果与原来实验的效

果是相当的

放大方法：

①直接放大：例如，利用投影仪的放大作用，显示磁体周围磁感应线的分布

情况，温度计温度的变化情况等等。

②间接的放大：例如，研究焦耳定律时，由于煤油受热后的膨胀是不容易观

察出来的，这时我们可以在烧瓶中装入一根细玻璃管，煤油受热后微小的体积膨

胀，变成细玻璃管中煤油的明显上升，从而实现“小中见大”，起到了放大的作用。

放大的方法实际上起到了“增强”演示效果，使实验效果“明显”的作用。

对比方法：

①依据：因为我们认识事物，除了认识它们的共同点外，更重要的是要认识

它们的特点，而特点的认识主要是通过异中求同或同中求异的对比来进行。

物理实验中显示实验效果的方法思想是有丰富的，大家可以去仔细地分析、

挖掘，收获一定是很大的。

三、物理实验中的思维方法

物理实验中，从设计、操作到分析实验结果，总结归纳实验公式，都离不开

科学的思维。

1．分析的方法。例如：

①运用悬挂法测重心，为什么两次悬挂所得竖直线的交点就是重心？

②惯性球实验，为什么物体留在原点，就说明物体有惯性？

③测定滑动摩擦力的实验中，为什么弹簧秤的示数就是木块与桌面之间的摩

擦力数值？

④分子引力的实验中，为什么两铅柱紧密接触不易拉开，就联想到是由于分

子引力的结果，而马德堡半球实验就是大气压强的结果？⑤欧姆定律实验中，如

何从实验中归纳实验公式？解决这些问题，都要借助于分析。

2．理想实验法。理想实验方法是人们在真实的实验基础上，以科学实验为

依据，运用逻辑推理对实际的物理过程进行深入地分析，忽略次要的矛盾，抓住

主要矛盾，进而在思想中塑造的理想过程和分析方法。

例如，物理学中研究牛顿第一定律的斜面实验，就是理想实验。当然，从实

际的真实的实验到理想的实验，以及根据理想实验总结规律都还必需进行分析。

3．物理模型法。它是在实验的基础上对物理事实的一种近似形象的描写，

物理模型的建立，往往导致理论上的飞跃。例如，根据实验建立液体压强公式时，

运动