专题复习初中物理实验探究方法

初中物理实验探究方法浅谈

在初中物理的教学中，根据新课程标准，实验探究既是学生的学习目标，又是重要的教学内容之一。在探究科学规律的过程中，学生通过动手动脑，体验到科学探究的乐趣，学习科学的探究方法，领悟科学的思想和精神，掌握科学学习的策略和科学的思维方法，从而提高了他们的科学素质。要想使物理教学达到新课程标准确定的目标，我们必须重视物理教学科学方法，把它们渗透到教学活动中去，适时向学生介绍、点拨，让学生在学习活动中去体验、体会科学方法，逐步提高学生科学探究能力，掌握一些科学方法，为学生的终生学习打下良好的基础。下面就是我在物理实验的教学中一些探究方法。

一、控制变量法

影响物理研究对象的因素在许多情况下并不是单一的，而是多种因素相互交错、共同起作用的。所以要想精确地把握研究对象的各种特性，弄清事物变化的原因和规律，必须人为的制造一些条件，便于问题的研究。控制变量法是实验教学中常用的探究这类问题的科学方法。当一个物理量与几个因素有关时，我们一般是分别研究这个物理量与各个因素之间的关系，再进行综合分析得出结论。这样就必须在研究物理量同其中一个因素之间的关系时，将另外几个因素人为地控制起来，使它们保持不变，以便观察和研究该物理量与这个因素之间的关系。这就是“控制变量法”。

在初中物理教学中有许多概念或规律的探索过程，都要用到控制变量法。如，在探究声音怎样从发声的物体传到远处的？让一个学生在桌子一端敲击桌面，另个学生在另一端听声音，一次贴在桌面上听，一次只是贴近桌面。发现两次都可以听到声音，引导学生分析这两次声音分别是通过桌子和空气传来的，从而说明声音要靠介质传播。同时让学生比较两次听到的声音大小，从而认识到声音在固体中比在空气中传播得快，即固体的传声能力强。这里，一定要强调实验中需要控制的变量就是听声音的距离和敲击桌面的力度要相同，使学生体验到控制变量的思想。

初中物理用到控制变量法的实验还有：蒸发的快慢与哪些因素有关？导体的电阻大小与哪些因素有关？导体中的电流与导体两端电压和导体的电阻的关系，电热的的大小与哪些因素有关？影响电磁铁磁性强弱的因素有哪些？力的作用效果与哪些因素有关？影响滑动摩擦力大小的因素有哪些？影响压力作用效果的因素有哪些？研究液体的压强与哪些因素有关？研究浮力的大小与哪些

因素有关？研究动能或势能的大小与哪些因素有关？研究物体吸引热量的多少与哪些因素有关等等。

控制变量法是一种最常用的、非常有效的探索客观物理规律的科学方法。通过控制变量法，可以让我们很方便的研究出某个物理量与多个因素之间的定性或定量关系，从而能得出普遍的规律。

二、等效替代法

“曹冲称象”运用的就是一种等效替代的思想，他是用石头替代了大象，巧妙地测出了大象的重力。当测量器材无法直接测量某个物理量时，就要设法用可以直接测量的物理量来取代不能直接测量的物理量。如测量不规则容器的容积时，只需要把该装满水，测量水的体积即为该容器的容积。又如，测量不规则固体的体积，就是利用物体浸没在液体中时，物体体积与物体排开的液体的体积相等的原理。但采用此方法时，要注意的是直接测量的与不能直接测量的物理量之间要有内在的联系。

等效替代物理实验成功的根本的、重要的方法，物理学中的相关定律、定理、公式、原理都是以替代思维成立的基础为出发点的。还有许多物理量的测量都用到了等效替代法。但采用此方法时，要注意的是直接测量的与不能直接测量的物理量之间要有内在的联系。

三、转换法

转换法就是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。如：在研究电热的功率与电阻关系的实验中，电流通过阻值不等的两根电阻丝产生的热量无法直接观测和比较，而我们通过转换为让煤油吸热，观察煤油温度变化情况，从而推导出那个电阻放热多。进而再问该实验能否不用煤油而改用其它方式来观察电阻通电后的发热情况？这样促使学生思维得以发散，转换的思维方法得到训练，设计实验的能力也随着提高了。

初中物理用到转换法的中还有很多。研究物体升温吸热的多少与哪些因素有关时，可通过观察放入其中的相同电热器加热时间的长短来判断吸热多少。利用扩散现象来研究分子的运动及分子运动的快慢。研究动能或势能大小时通过观察运动的小球推动纸盒移动距离的大小或是木桩被打入地下的深度，来推断动能和势能的大小。研究力、电流、磁场时，由于它们都是看不见摸不着的东西，我们可以利用力所产生的效果、电流产生的各种效应、磁场的基本性质来研究它们。

转换法可以通过转换研究对象、空间角度、物理规律、物理模型、思维角度、物理过程、物理状态、时间角度等达到化繁为简，化难为易，间接地解决问题。这对于学生的想象设计能力和创造性思维品质的培养是大有益处的。

除以上几种方法外,常用方法还有类比法、图象法、归纳法、比较法、演绎法、推理法、想象法、逆向思维法、宏观与微观结合法、累积法以及猜想法等。总之，在初中物理实验探究中，蕴含着许多科学的方法，把握时机灵活利用，把适当的科学方法渗透

到教学实验活动中，才能不断提高学生的科学实验探究能力，培养他们的科学思想以及创新思维，提高他们的科学素质。才能真正达到新课程标准的要求, 才能达到素质教育的目的。

中考物理实验探究题方法类试题研究

《初中物理考试命题导向研究》课题组

物理方法既是科学家研究问题的方法，也是学生在学习物理中常用的方法，新课标也要求学生掌握一些探究问题的物理方法。初中阶段有哪些物理方法需要学生熟悉？在中考的实验探究题将以何种形式考查这些科学方法呢？

一、常见的物理研究方法

模型法：即将抽象的物理现象用简单易懂的具体模型表示。如用太阳系模型代表原子结构，用简单的线条代表杠杆等。

叠加放大法：物理学中常常把微小的、不易测量的同一物理量叠加放大，如用镜面反射激光方法，来将音叉微小振动的幅度放大等。

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常常也很多。为了弄清事物变化的原因和规律，必须设法把其中的一个或几个因素用人为的方法控制起来，使它保持不变，然后来比较，研究其他变量之间的关系，这种研究问题的科学方法就是“控制变量法”。初中物理实验大多都用到了这种方法，如通过导体的电流I受到导体电阻R 和它两端电压U的影响，在研究电流I与电阻R的关系时，需要保持电压U不变；在研究电流I与电压U的关系时，需要保持电阻R不变。

例题：

（2007年深圳）小斌同学在做“探究斜面长度是否影响斜面的机械效率”的实验时，他用弹簧秤拉同一木块，沿高度相同、长度不同的斜面，从斜面底端匀速拉至斜面顶端，下表是他记录的实验数据。请你计算出下列表格中“①”、“②”的机械效率（结果保留三个有效数字）。并将结果入答题卡中指定答题区域内。

分析上表数据，你得到的结论是：将同一重物沿粗糙程度相同的斜面移动相同的高度，斜面长度越③时，机械效率越④。

(2007年莆田)探究杠杆平衡的条件

(1)请将下列步骤填完整：

a、调节杠杆两端的螺母，使杠杆在____位置平衡；

b、改变动力或动力臂的大小；

c、调节_________________________的大小，使杠杆重新平衡

(2)实验获得的数据如下表：

分析上表，用F 1、F 2、L 1和L 2分别表示动力、阻力、动力臂和阻力臂，杠杆平衡条件可表示为：___________________________。 实验＋推理法：有一些物理现象，由于受实验条件所限，无法直接验证，需要我们先进行实验，再进行合理推理得出正确结论，这也是一种常用的科学方法。如将一只闹钟放在密封的玻璃罩内，当罩内空气被抽走时，钟声变小，由此推理出：真空不能传声。

例题：

(2007年株洲)在机械制造中有一个给大飞轮定重心的工序，该工序的目的是使飞轮的重心发生微小的位移，以使它准确位于轴心上。如图13所示，一个质量为M =80kg 、半径为R =0.6m 的金属大飞轮可在竖直平面内绕轴心（图中两虚线的交点）自由转动。用力推动一下大飞轮，飞轮转动若干周后停止。多次

试验，发现飞轮边缘上的标记F 总是停在图示位置。

（1）根据以上情况，可以初步确定飞轮重心P 可能在图中 。 A ．轴心正下方的某一位置 B ．轴心左侧的某一位置 C ．轴心右侧的某一位置

（2）工人在飞轮边缘上．．．的某点E 处，焊接上质量为m =0.4 kg 的金属后，再

用力推动飞轮，当观察到 的现象时，说明飞轮的重心已调整到轴心上了。 （3）请在图13中标出E 的位置。

（4）试求调整前飞轮的重心P 到轴心的距离l 。（提示：利用杠杆平衡条件）

转换法：一些看不见，摸不着的物理现象，不好直接认识它，我们常根据它们表现出来的看的见、摸的着的现象来间接认识它们。如在物理教学过程中常常根据电流的热效应来认识电流大小，根据磁场对磁体有力的作用来认识磁场等。

等效法：在研究物理问题时，有时为了使问题简化，常用一个物理量来代替其他所有物理量，但不会改变物理效果。如用合力替代各个分力，用总电阻替代各部分电阻，浮力替代液体对物体的各个压力等。

描述法：为了研究问题的方便，我们常用线条等手段来描述各种看不见的现象。如用光线来描述光，用磁感线来描述磁场，用力的图示描述力等。

类比法：在认识一些物理概念时，我们常将它与生活中熟悉且有共同特点的现象进行类比，以帮助我们理解它。如认识电流大小时，用水流进行类比。认识电压时，用水压进行类比。

二、在中考中出现的考题赏析 例题：

（2005年安徽）建立物理模型是物理学习研究问题的一种重要方法。例如：研究平静水面产生的反射现象时，可以将水面看成平面镜。同理，定滑轮可以看成是__________。

解析：定滑轮可以看成等臂杠杆。

（2005年长沙）物理学研究中常常用到“控制变量法”、“等效法”、“类比法”等科学方法。在下列研究实例中，运用了控制变量法的是（ ）

A ．研究电流的形成原因时，将电流与水流相比较，从分析水流的形成来入手分析电流的形成。 图13

B．研究电流的大小时，根据电流产生的效应大小来判断电流的大小。

C．研究多个电阻组成的电路时，求出电路的总电阻，用总电阻产生的效果来代替所有电阻产生的总效果。

D．研究电流与电压大小关系时，保持电阻大小不变，改变电阻两端的电压值，观察电流如何随电压变化而变化。

解析：A为类比法，B为转换法，C为替代法，D为控制变量法，答案为D。

（2005芜湖）牛顿曾研究过这样一个问题：他发现人掷出去的石头总会偏离掷出方向落回地面，于是牛顿提出了一个“大炮”的设想，上图是他画的“大炮”草图──在地球的一座高山上架起一只水平大炮，以不同的速度将炮弹平射出去，射出速度越大，炮弹落地点就离山脚越远。他推想：当射出速度足够大时，炮弹将会如何运动呢？牛顿通过科学的推理得出了一个重要的结论。这就是著名的“牛顿大炮”的故事，故事中牛顿实际也用到了理想实验的研究方法。

（1）研究中牛顿基于的可靠事实是______________。

（2）根据以上资料和牛顿的“大炮”草图，推测牛顿当年的重要结论是______________。如今，牛顿当年的推测已变成了现实，人们应用他的推论，利用现代科技制成了______________。

（3）想想看，初中物理学习中，你在研究什么问题时用到过理想实验的方法？请举一例并说明你的研究过程。

解析：（1）人掷出去的石头总会偏离掷出方向落回地面。（2）抛出物体的速度足够大时，物体将离开地球，绕地球旋转，做圆周运动；人造卫星。（3）如：研究真空能否传声时用了理想实验的方法：把音乐芯片放在广口瓶内，瓶口塞上插有玻璃管的软木塞，用抽气设备抽瓶中的空气，在抽气的过程中，人听到的音乐声逐渐变小，由于实验时无法达到绝对真空，在前面可靠事实的基础上推理出声音不能在真空中传播。又如：研究牛顿第一定律时用到了理想实验的方法。让滑块从同一斜面的同一高度滑到表面粗糙程度不同的水平木板上，发现水平木板越光滑，滑块滑得越远，在这一可靠事实基础上，推出假若木板绝对光滑（完全没

有摩擦），滑块将做匀速直线运动。

模型法即将抽象的物理现象用简单易懂的具体模型表示。如用太阳系模型代表原子结构，用简单的线条代表杠杆等。

叠加法物理学中常常把微小的、不易测量的同一物理量叠加起来，测量后求平均值的方法俗称“叠加法”。

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常常也很多。为了弄清事物变化的原因和规律，必须设法把其中的一个或几个因素用人为的方法控制起来，使它保持不变，然后来比较，研究其他两个变量之间的关系，这种研究问题的科学方法就是“控制变量法”。初中物理实验大多都用到了这种方法，如通过导体的电流I受到导体电阻R和它两端电压U的影响，在研究电流I与电阻R的关系时，需要保持电压U不变；在研究电流I与电压U的关系时，需要保持电阻R 不变。

实验＋推理法有一些物理现象，由于受实验条件所限，无法直接验证，需要我们先进行实验，再进行合理推理得出正确结论，这也是一种常用的科学方法。如将一只闹钟放在密封的玻璃罩内，当罩内空气被抽走时，钟声变小，由此推理出：真空不能传声。转换法一些看不见，摸不着的物理现象，不好直接认识它，我们常根据它们表现出来的看的见、摸的着的现象来间接认识它们。如根据电流的热效应来认识电流大小，根据磁场对磁体有力的作用来认识磁场等。

等效法在研究物理问题时，有时为了使问题简化，常用一个物理量来代替其他所有物理量，但不会改变物理效果。如用合力替代各个分力，用总电阻替代各部分电阻，浮力替代液体对物体的各个压力等。

描述法为了研究问题的方便，我们常用线条等手段来描述各种看不见的现象。如用光线来描述光，用磁感线来描述磁场，用力的图示描述力等。

类比法在认识一些物理概念时，我们常将它与生活中熟悉且有共同特点的现象进行类比，以帮助我们理解它。如认识电流大小时，用水流进行类比。认识电压时，用水压进行类比