物理研究方法举例
物理研究方法有哪些

物理研究方法有哪些物理研究方法是指在物理学领域中,科学家们用来研究物质和能量运动规律的一系列科学方法和技术。
在物理研究中,科学家们需要通过实验、观察、推理等手段来揭示自然界的规律,因此研究方法的选择和运用对于科学研究的成果具有至关重要的作用。
下面我们将介绍一些常见的物理研究方法。
首先,实验方法是物理研究中最常用的方法之一。
科学家们通过设计实验装置,进行实验操作,观察实验现象,从而获取数据和信息,验证或推翻假设,揭示物理规律。
例如,著名的托马斯·杨双缝实验就是通过实验方法验证了光的波动性质。
实验方法的优点是可以直接获取数据,但也存在着实验条件的控制和误差的影响等问题。
其次,观察方法也是物理研究中常用的方法之一。
科学家们通过观察自然界中的现象和规律,收集和整理数据,从而进行归纳和总结。
例如,伽利略通过望远镜观察天体运动,发现了地球绕太阳运动的规律。
观察方法的优点是可以获取大量真实的数据,但也存在着主观性和客观性的问题。
另外,数学方法在物理研究中也占据着重要的地位。
物理学是一门以数学为工具的科学,科学家们通过建立数学模型,进行数学推导和计算,从而揭示物理规律。
例如,牛顿通过建立微积分学理论,推导出了万有引力定律和运动定律。
数学方法的优点是可以精确描述物理规律,但也需要科学家具备扎实的数学功底。
此外,推理方法也是物理研究中常用的方法之一。
科学家们通过逻辑推理和思维实验,从已知的事实和规律中推断出新的结论。
例如,爱因斯坦通过思维实验,提出了相对论的理论。
推理方法的优点是可以从已知推导出未知,但也需要科学家具备良好的逻辑思维能力。
最后,模拟方法也是物理研究中的一种重要方法。
科学家们通过建立物理模型,利用计算机技术进行数值模拟,从而研究物理现象和规律。
例如,天体物理学家通过数值模拟,研究宇宙的演化和结构。
模拟方法的优点是可以模拟复杂的物理现象,但也需要科学家具备较强的计算机技术和编程能力。
总之,物理研究方法的选择和运用对于科学研究的成果具有至关重要的作用。
物理实验探究的八种方法

物理实验探究的八种方法一、观察法观察法是人们为了认识事物的本质和规律有目的有计划的对自然发生条件下所显现的有关事物进行考察的一种方法,是人们收集获取记载和描述感性材料的常用方法之一,是最基本最直接的研究方法。
简单的讲观察法就是看仔细地看。
但它和一般的看不同,观察是人的眼睛在大脑的指导下进行有意识的组织的感知活动。
因此,亦称科学观察。
实例:水的沸腾:在使用温度计前,应该先观察它的量程,认清它的刻度值。
实验过程中要注意观察水沸腾前和沸腾时水中气泡上升过程的两种情况,温度计在沸腾前和沸腾时的示数变化;在学习声音的产生时可让学生观察小纸片在扬声器中的运动状态,观察正在发声的音叉插入水中激起水花,观察蟋蟀知了鸣叫是的情况,就会发现发出声音的物体都在振动;除此之外还有光的反射规律;光的折射规律;凸透镜成像;滑动摩察力与哪些因素有关等。
二、比较法比较法是确定研究对象之间的差异点和共同点的思维过程和方法,各种物理现象和过程都可以通过比较确定它们的差异点和共同点。
比较是抽象与概括的前提,通过比较可以建立物理概念总结物理规律。
利用比较又可以进行鉴别和测量。
因此,比较法是物理现象研究中经常运用的最基本的方法。
比较法有三种类型:1异中求同的比较。
即比较两个或两个以上的对象而找出其相同点。
2同中求异的比较。
即指比较两个或两个以上的对象而找出其相异点。
3同异综合比较。
即比较两个或两个以上的对象的相同点相异点。
实例:象汽车轮船火车飞机它们的发动机各不相同但都是把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能装置。
而汽油机和柴油机虽然都是内燃机但是从它们的构造、吸入的气体、点火方式、使用范围等方面都有不同。
再如蒸发与沸腾的比较两者的相同点都是汽化过程。
不同点从发生时液体的温度、发生所在的部位及现象都不同。
还可以用比较法来研究质量与体积的关系;重力与质量的关系;重力与压力;电功与电功率等。
三、控制变量法控制变量法是指讨论多个物理量的关系时通过控制其几个物理不变,只改变其中一个物理量从而转化为多个单一物理量影响某一个物理量的问题的研究方法。
物理科学研究方法

1.控制变量法:当某一物理量受到几个不同物理量的影响,为了确定各个不同物理量的影响,要控制某些量,使其固定不变,改变某一个量,看所研究的物理量与该物理量之间的关系。
如:研究液体的压强与液体密度和深度的关系。
2.理想模型法:在用物理规律研究问题时,常需要对它们进行必要的简化,忽略次要因素,以突出主要矛盾。
用这种理想化的方法将实际中的事物进行简化,便可得到一系列的物理模型。
如:电路图是实物电路的模型;力的示意图或力的图示是实际物体和作用力的模型。
3.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。
如:奥斯特实验可证明电流周围有磁场;扩散现象可证明分子做无规则运动。
4.等效替代法:等效的方法是指面对一个较为复杂的问题,提出一个简单的方案或设想,而使它们的效果完全相同,将问题化难为易,求得解决。
例如:在曹冲称象中用石块等效替换大象,效果相同。
5.类比法:根据两个(或两类)对象之间在某些方面的相同或相似而推出它们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维。
如:用抽水机类比电源。
6.比较法:通过观察,分析,找出研究对象的相同点和不同点,它是认识事物的一种基本方法。
如:比较发电机和电动机工作原理的异同。
7.实验推理法:是在观察实验的基础上,忽略次要因素,进行合理的推想,得出结论,达到认识事物本质的目的。
如:研究物体运动状态与力的关系实验;研究声音的传播实验等。
8.比值定义法:就是用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法。
其特点是被定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性,它不随定义所用的物理量的大小取舍而改变。
如:速度、密度、压强、功率、比热容、热值等概念公式采取的都是这样的方法。
9.归纳法:从一般性较小的前提出发,推出一般性较大的结论的推理方法叫归纳法。
如;验证杠杆的平衡条件,反复做了三次实验来验证F1L1=F2L210.估测法:根据题目给定的条件或数量关系,可以不精确计算,而经分析、推理或进行简单的心算就能找出答案的一种解题方法。
高中物理常用的研究方法汇总

高中物理常用的研究方法汇总一、理想模型法实际中的事物都是错综复杂的,在用物理的规律对实际中的事物进行研究时,常需要对它们进行必要的简化,忽略次要因素,以突出主要矛盾;用这种理想化的方法将实际中的事物进行简化,便可得到一系列的物理模型;有实体模型:质点、点电荷、轻杆、轻绳、轻弹簧、理想变压器、3-3液片、理想气体、3-4弹簧振子,单摆等;过程模型:匀速直线运动、匀变速直线运动、匀变速曲线运动、匀速圆周运动等;采用模型方法对学习和研究起到了简化和纯化的作用;但简化后的模型一定要表现出原型所反映出的特点、知识;每种模型有限定的运用条件和运用的范围; 二、控制变量法就是把一个多因素影响某一物理量的问题,通过控制某几个因素不变,只让其中一个因素改变,从而转化为多个单一因素影响某一物理量的问题的研究方法;这种方法在实验数据的表格上的反映为:某两次试验只有一个条件不相同,若两次试验结果不同,则与该条件有关,否则无关;反过来,若要研究的问题是物理量与某一因素是否有关,则应只使该因素不同,而其他因素均应相同;控制变量法是中学物理中最常用的方法;滑动摩擦力的大小与哪些因素有关;探究加速度、力和质量的关系牛顿第二定律;导体的电阻与哪些因素有关电阻定律;电流的热效应与哪些因素有关焦耳定律;研究安培力大小跟哪些因素有关;研究理想气体状态变化理想气体状态方程等均应用了这种科学方法;三、理想实验法又称想象创新法,思想实验法是在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律的一种研究问题的方法;但得出的规律却又不能用实验直接验证,是科学家们为了解决科学理论中的某些难题,以原有的理论知识如原理、定理、定律等作为思想实验的"材料",提出解决这些难题的设想作为理想实验的目标,并在想象中给出这些实验"材料"产生"相互作用"所需要的条件,然后,按照严格的逻辑思维操作方法去"处理"这些思想实验的"材料",从而得出一系列反映客观物质规律的新原理,新定律,使科学难题得到解决,推动科学的发展;又称推理法;伽利略斜面实验、推导出声音不能在真空中传播、推导出牛顿第一定律等; 四、微量放大法物理实验中常遇到一些微小物理量的测量;为提高测量精度,常需要采用合适的放大方法,选用相应的测量装置将被测量进行放大后再进行测量;常用的放大法有累计放大法、形变放大法、光学放大法等; 1累计放大法:在被测物理量能够简单重叠的条件下,将它展延若干倍再进行测量的方法,称为累计放大法叠加放大法;如测量纸的厚度、金属丝的直径等,常用这种方法进行测量;累计放大法的优点是在不改变测量性质的情况下,将被测量扩展若干倍后再进行测量,从而增加测量结果的有效数字位数,减小测量的相对误差;2形变放大法:形变是力作用的效果,在力学中形变的基本表现形式为体积、长度、角度的改变;而显示形变的方法可用力学的方法,也可用电学、光学的方法,如:体积的变化:由液柱的长度的变化显示;热膨胀:杠杆放大法显示;3光学放大法:常用的光学放大法有两种,一种是使被测物通过光学装置放大视角形成放大像,便于观察判别,从而提高测量精度;例如放大镜、显微镜、望远镜等;另一种是使用光学装置将待测微小物理量进行间接放大,通过测量放大了的物理量来获得微小物理量;例如测量微小长度和微小角度变化的光杠杆镜尺法,就是一种常用的光学放大法;卡文迪许通过扭秤装置测量引力常量就采用了多种放大方法;五、模拟法模拟法和类比法很近似;它是在实验室里先设计出于某被研究现象或过程即原型相似的模型,然后通过模型,间接的研究原型规律性的实验方法;先依照原型的主要特征,创设一个相似的模型,然后通过模型来间接研究原型的一种形容方法;根据模型和原型之间的相似关系,模拟法可分为物理模拟和数学模拟两种;如在描绘电场中等势线实验中用直流电流场模拟静电场;六、类比与归纳所谓类比,是根据两个或两类对象之间在某些方面的相同或相似而推出它们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维;如万有引力公式和库仑力公式从形式上很相似;七、等效替代效法等效法是常用的科学思维方法;等效是指不同的物理现象、模型、过程等在物理意义、作用效果或物理规律方面是相同的;它们之间可以相互替代,而保证结论不变;等效的方法是指面对一个较为复杂的问题,提出一个简单的方案或设想,而使它们的效果完全相同,从而将问题化难为易,求得解决;例如我们学过的等效电路、等效电阻、电压表等效为电流表、电流表等效为电压表、测电阻中的替代法、分力与合力等效、分运动与合运动等效、环形电流与小磁体的等效、通电螺线管与条形磁铁的等效等等;八、比值定义法比值定义法,就是在定义一个物理量的时候采取比值的形式定义;用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例,比如如速度、加速度、密度、压强、功率、电场强度、电势、电势差、磁感应强度、电阻、电容等等;加速度a=Δv/Δt ;电场强度E=F/q ;电容C=Q/U ;电阻R=U/I ;电流I=q/t ;电动势,ε=W/q;电势差U=W/q;磁感应强度B=F/IL或B=F/qv或B=Φ/S;一"比值法"的特点:1、比值法适用于物质属性或特征、物体运动特征的定义;应用比值法定义物理量,往往需要一定的条件;一是客观上需要,二是间接反映特征属性的的两个物理量可测,三是两个物理量的比值必须是一个定值;2.两类比值法及特点一类是用比值法定义物质或物体属性特征的物理量,如:电场强度E、磁感应强度B、电容C、电阻R等;它们的共同特征是;属性由本身所决定;定义时,需要选择一个能反映某种性质的检验实体来研究;比如:定义电场强度E,需要选择检验电荷q,观测其检验电荷在场中的电场力F,采用比值F/q就可以定义;另一类是对一些描述物体运动状态特征的物理量的定义,如速度v、加速度a、角速度ω等;这些物理量是通过简单的运动引入的,比如匀速直线运动、匀变速直线运动、匀速圆周运动;这些物理量定义的共同特征是:相等时间内,某物理量的变化量相等,用变化量与所用的时间之比就可以表示变化快慢的特征;二"比值法"的理解1.理解要注重物理量的来龙去脉;为什么要研究这个问题从而引入比值法来定义物理量包括问题是怎样提出来的,怎样进行研究包括有哪些主要的物理现象、事实,运用了什么手段和方法等,通过研究得到怎样的结论包括物理量是怎样定义的,数学表达式怎样,物理量的物理意义是什么包括反映了怎样的本质属性,适用的条件和范围是什么和这个物理量有什么重要的应用;2.理解要展开类比与想象,进行逻辑推理;所有的比值法定义的物理量有相同的特点,通过展开类比与想象,进行逻辑推理、抽象思维等活动,从而引起思维的飞跃,知识的迁移,在类比中加深理解;如在重力场、电场、磁场的教学中,相同的是都需要选择一个检验场性质的实体,用检验实体的受力与检验实体的有关物理量的比来定义;但也存在区别,重力场的比值中,分母是质量最简单,电场定义时,要考虑电荷的电性,而磁场定义最复杂,不仅与考虑电流元I,而且要考虑电流元的放置方位与有效长度;3.不能将比值法的公式纯粹的数学化;在建立物理量的时候,交代物理思想和方法,搞清概念表达的属性,从这些量度公式中理解它们的物理过程与物理符号的真实内容,切忌被数学符号形式化,忽视了物理量的丰富内容,一定要从量度公式中揭示所定义的概念与有关概念的真实依存关系和物理过程,防止死记硬背和乱用;另一方面,在数学形式上用比例表示的式子,不一定就应用比值法;如公式a=F/m,只是数学形式上象比值法,实际上不具备比值法的其它特点;所以不能把比值法与数学形式简单的联系在一起;九、微元法微元法是分析、解决物理问题中的常用方法,也是从部分到整体的思维方法;用该方法可以使一些复杂的物理过程用我们熟悉的物理规律迅速地加以解决,使所求的问题简单化;在使用微元法处理问题时,需将其分解为众多微小的"元过程",而且每个"元过程"所遵循的规律是相同的,这样,我们只需分析这些"元过程",然后再将"元过程"进行必要的数学方法或物理思想处理,进而使问题求解;使用此方法会加强我们对已知规律的再思考,从而引起巩固知识、加深认识和提高能力的作用; 在高中物理中,由于数学学习上的局限,对于高等数学中可以使用积分来进行计算的一些问题,在高中很难加以解决;例如对于求变力所做的功或者对于物体做曲线运动时某恒力所做的功的计算;又如求做曲线运动的某质点运动的路程,这些问题对于中学生来讲,成为一大难题;但是如果应用积分的思想,化整为零,化曲为直,采用"微元法",可以很好的解决这类问题;"微元法"通俗地说就是把研究对象分为无限多个无限小的部分,取出有代表性的极小的一部分进行分析处理,再从局部到全体综合起来加以考虑的科学思维方法,在这个方法里充分的体现了积分的思想;十、极限法极限法是把某个物理量推向极端,即极大和极小或极左和极右,并依此做出科学的推理分析,从而给出判断或导出一般结论;1.由平均值得瞬时值用到极限法一般由比值定义式定义出的物理量均为平均值,如,当取趋近于零时的平均速度可看做瞬时速度2.极限法在进行某些物理过程分析时,具有独特作用,恰当应用极限法能提高解题效率,使问题化难为易,化繁为简,思路灵活,判断准确;因此要求解题者,不仅具有严谨的逻辑推理能力,而且具有丰富的想象能力,从而得到事半功倍的效果;。
物理学中的科学研究方法

2.等效替代法:把复杂的物理现象、 物理过程转化为简单的物理现象、 物理过程,但不会改变物理效果。 例子:总电阻替代各部分电阻;重 心;曹冲称象;平面镜成像。
3.实验推理法:在大量可靠的事实的 基础上,以真实的实验为原型,通过 推理得出的结论。 例子:研究真空是否能传声;研究牛 顿第一定律。
4.类比法:在认识一些物理 概率时,我们常将它的生活 中熟悉,且有共同特点的现 象进行贯比。 例子:水流比电流;水压比 电压;用水波比声波。
5.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得见、摸 得着的现象来间接认识它们。 例子:电流的热效应认识电流的大 小;磁场对磁体有力的作用;认识 磁场;根据电磁铁吸引力大头针多 少来判断磁场强弱。
子:磁场;磁感线;光线;表示 模型,原子结构;太阳系;简单线 条线表杠杆。
高中物理研究方法总结

高中物理研究方法总结
高中物理是一门需要实验和理论相结合的学科,因此研究方法非常重要。
以下是高中物理中常见的一些研究方法:
1. 控制变量法:通过控制其他变量不变,只改变一个变量,来观察这个变量对物理现象的影响。
例如,在研究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系时,可以通过控制压力不变,只改变接触面的粗糙程度来得出结论。
2. 实验法:通过实验来探究物理现象和规律的方法。
例如,在研究自由落体运动时,可以通过实验测量不同高度下落的时间和速度,来探究自由落体的规律。
3. 理想实验法:在实验的基础上,通过推理和想象来探究物理现象和规律的方法。
例如,在研究单摆的摆动周期时,可以通过理想实验法来探究单摆的周期与什么因素有关。
4. 等效替代法:通过等效替代的方式来探究物理现象和规律的方法。
例如,在研究合力与分力的关系时,可以通过等效替代法来探究合力与分力之间的关系。
5. 归纳法:通过观察和实验,将一系列具体事实归纳总结成一般规律的方法。
例如,在研究匀变速直线运动的规律时,可以通过归纳法来总结出匀变速直线运动的规律。
6. 演绎法:根据已知的一般规律,推导出个别具体事物的结论的方法。
例如,在研究抛体运动时,可以根据已知的自由落体运动规律,推导出竖直上抛运动的规律。
以上是高中物理中常见的一些研究方法,这些方法对于理解和掌握物理知识和规律非常重要。
通过不断地练习和应用这些方法,可以逐渐提高自己的物理学科素养和能力。
初中物理声现象”实验三种典型研究方法

初中物理声现象”实验三种典型研究方法1.转换法声音是由物体的振动产生的,有些声源的振动效果显著,可以直接观察,而有些声源的振动效果较弱,不易直接观察。
在实验中可以通过一些转换,对声源的微弱振动进行放大,进而探究声音产生的原因。
比如:在发声的纸盆上放小纸屑,纸屑跳动;将敲击后的音叉放入水中,水花四溅;在桌面上放小豆粒(小玻璃球、小纸屑、一杯水),敲击桌面,观察其跳动等。
例1 为了探究声音的响度与振幅的关系,小明设计了如图所示的几个实验.你认为能够完成这个探究目的的是( )解析A是探究真空能不能传声;选项B探究音调与频率的关系;选项C探究发声体是否在振动;选项D探究响度和振幅的关系,故选D2.控制变量法控制变量法要注意以下几点:①猜想与所研究量有关的因素有几个,就要设计几个实验;②研究什么因素对实验的影响,什么因素就是变量,而其他量一律控制不变;③控制方法一般是用相同的器材和相同的实验方案,改变所要研究的量。
例2 在学习二胡演奏过程中,小明发现琴弦发出的声音音调高低受各种因素的影响,他决定对此进行研究,经过和同学们讨论提出了以下几种猜想:猜想一:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的横截面积有关猜想二:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的长短有关猜想三:琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的材料有关为了验证上述猜想是否正确,他和同学们找到了表所列4种规格的琴弦,进行实验。
(1)为了验证猜想一,应选编号____、____的两种规格的琴弦进行实验.(2)在验证猜想三时,小明发现粗心的同学没有把表中的数据填全,表中①的位置所缺数据是_____(3)小明在这个探究实验中,采用的研究方法是_____解析因琴弦发出声音的音调高低可能与琴弦的横截面积、长短和材料等多个因素有关,所以应该采用控制变量法进行分析。
即:(1)为了验证琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的长短有关,应该控制材料和横截面积相同,即应选编号A、C的两种规格的琴弦进行实验.(2)在验证琴弦发出声音的音调高低,可能与琴弦的材料有关时,应该让琴弦的长度和横截面积相同,所以表格中长度和横截面积数据应该与B组相同,即应该是55.(3)在这个探究实验中,采用的研究方法是控制变量法.答案(1)A C (2)55 (3)控制变量法3.类比法声波比较抽象,借助水波进行类比,从而认识声波.利用“波形”判断乐音和噪声、比较振幅对响度的影响.如图所示,通过波形理解乐音和噪声的根本区别:“乐音的振动是有规律的,而噪声的振动是杂乱的、无规律的”。
17种初中物理科学研究方法解释

一、控制变量法1.定义:在研究一个量与多个因素关系时,将一些因素固定不变,分别只研究该量与一个因素的关系,从而使问题简化。
2.举例:(1)研究电流与电压、电阻关系时,先将电阻固定不变,研究电流与电压的关系;然后再将电压固定不变,研究电流与电阻的关系。
(2)研究压力效果有关因素时,先让受力面积不变,研究与压力大小关系;然后再让压力不变,研究与受力面积大小的关系。
二、转换法1.定义:将看不见、摸不着、不便于研究的问题或因素,转换成看得见、摸得着、便于研究的问题或因素。
2.举例:(1)动能大小无法直接测出,但我们可以通过木块被撞出去的距离来比较动能大小。
(2)磁场看不见,撒上铁粉,通过铁粉的有序排列“看见”磁场并进行研究。
三、放大法1.定义:通过放大、扩大、变大或增加某些因素,从而使问题看得更加清楚,更容易解决。
2.举例:(1)将带有细玻璃管的塞子插到装满水的瓶口,显示玻璃瓶的微小形变。
(2)电流表通过指针将偏转幅度放大,从而可以划分刻度值。
四、换元法(替代法)1.定义:通过将问题中的元素进行替换或代换,从而解决问题。
2.举例:(1)研究平面镜成像时,用平面玻璃代替平面镜进行研究。
(2)研究透镜时,用冰块去代替玻璃制作简易的透镜。
五、等效法1.定义:两种事物在某一方面上的效果完全一样,因此在解决这一方面问题时就可以完全替代。
可以认为这是一种特殊的替代法。
2.举例:(1)为了让手暖和,在没有热水袋的情况下,可以双手互搓,达到完全相同的效果。
(2)用两个5Ω的电阻串联,去当做一个10Ω电阻用。
六、分类法1.定义:将许多事物根据一定的规则进行分组。
2.举例:(1)将汽化现象按照发生地点和剧烈程度,分为蒸发、沸腾两类。
(2)将电路根据连接情况,分为串联、并联电路两种。
七、比较法1.定义:找到两种事物的相同点、不同点。
2.举例:(1)比较蒸发和沸腾的异同点。
(2)比较实像和虚像的异同点。
八、类比法1.定义:由两种事物的一部分相似之处,推测其他部分也可能相似。
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近年来的中考物理试题越来越注重对物理研究方法的考查。
本文是笔者对平时教学中常见的物理研究方法的反思与总结。
其中选出一些典型例题对其进行解析,以此归纳出解决此类考题的方法与技巧。
【关键字】初中物理,研究方法
无论是科学家在探究未知领域时,还是人们在生活实践中遇到未知事物要去发现、遇到新问题要去解决时,总能有意识地尝试运用科学原理和科学研究方法去处理。
初中物理教材中的许多章节都有意识、有步骤地渗透了物理学的科学研究方法,使同学们学习物理知识的同时,也受到了科学方法的熏陶与训练,逐步地掌握最基本最主要的科学方法。
在此,笔者简单介绍与归纳一些常见的研究方法,以供读者参祥。
一. 控制变量法
自然界发生的各种现象错综复杂,决定某一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。
典型实例:1.研究滑动摩擦力与哪些因素有关;2.研究影响电阻大小的因素;3.研究影响蒸发快慢的因素;4.研究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关……
例1.某同学在探究“物体的动能与什么因素有关”的实验中,设计了如图1所示的实验方案,并进行了以下三步实验操作:
步骤一:让铁球甲从斜面F点(较低点)滚下,打到一个小木块上,推动木块使木块从位置A移动到位置B。
步骤二:让铁球甲从斜面E点(较高点)滚下,打到相同的小木块上,推动木块使木块从位置A移动到位置C。
步骤三:换一铁球乙(m乙﹥m甲)从斜面上F点滚下,打到相同的小木块上,推动木块从位置A移动到位置D。
⑴步骤一和步骤三中都让小球从同一点F滚下的目的是:
__________________________;
⑵分析步骤一、二,得出的结论是:
______________________________________________;
⑶分析步骤一、三,得出的结论是:
______________________________________________。
答案:(1)保证小球到达水平面时具有相同的初速度;(2)同一小球质量相等时,速度越大,动能越大;(3)小球的速度相同时,质量越大,动能越大。
点评:这种实验题是对控制变量法的一种常见考查,应对技巧主要是:在叙述实验结论时,注意控制好其他的变量,再回答所研究变量与研究对象的关系。
若是一些需要选择实验数据的实验题,同理,应选一组其他因素已控制相同的实验数据,再分析归纳,得出该因素与实验研究对象的关系。
二. 类比法
为了把要表达的物理问题说清楚,往往用具体的、有形的、人们所熟知的事物来类比要说明的那些抽象的、无形的、陌生的事物。
通过借助于一个比较熟悉的对象的某些特征,去理解和掌握另一个有相似性的对象的某些特征。
典型实例:1.研究电压时,用水压做类比;2.电荷之间的相互作用与磁极间的相互作用的类比……
例2.如图2所示.是认识浮力的探究实验.
(1)将物体悬挂在弹簧测力计下端,如(a)实验所示,物重G=___________N.
(2)当用手向上托物体时,如(b)实验所示,手对物体向上的托力F2=___________N.
(3)当物体浸入水后,如(c)实验所示.将(c)实验与(a)、(b)实验对照.说明水对物体也有向上的托力,即浮力.水对物体的浮力F浮=_________________N.
(4)该实验是通过_______(只填序号)物理方法,建立起浮力概念的.
A.类比法
B.模型法
C.控制变量法
D.转换法
图2
答案:(1)5;(2)3;(3)2;(4)A
点评:运用类比法解题的关键是能根据原有的知识和经验进行举一反三,引申出新的物理知识或规律,再来解决新的问题。
三. 等效替代法
在研究某一个物理现象和规律时,因实验本身的特殊限制或因实验器材等限制,不可以或很难直接揭示物理本质,而采取与之相似或有共同特征的等效现象来替代的方法。
典型实例:1.用合力去等效替代分力的作用效果;2.用总电阻去等效替代多个电阻;
3.用等效替代的方法去测量定值电阻……
例3.用图3甲所示的电路可以测量一个未知电阻的阻值,其中RX为待测电阻,R为电阻箱,S为单刀双掷开关,R0为定值电阻。
某同学用该电路进行实验,主要步骤有:A.把开关S接b点,调节电阻箱,使电流表的示数为I;
B.读出电阻箱的示数R;
C.把开关S接a点,读出电流表的示数为I;
D.根据电路图连接实物,将电阻箱的阻值调至最大。
(1)上述步骤的合理顺序是__________(只填序号)图3
(2)步骤A中电阻箱调好后示数如图乙所示,则它的示数为_____Ω,若已知R0的阻值为10Ω,待测电阻的阻值为_____Ω。
(3)本实验所采用的物理思想方法可称为____________(选填“控制变量法”或“等效替代法”)
答案:(1)DCAB;(2)47 47 ;(3)等效替代法
点评:在运用等效替代法设计电路去测未知电阻时,重在渗透等效替代的思想,使我们的思维能力得到提高。
四. 模型法
在用物理的规律对实际中的复杂事物进行研究时,常需要对它们进行必要的简化,忽略次要因素,以突出主要矛盾。
用这种理想化的方法将实际中的事物进行简化,便可得到一系列的物理模型。
典型实例:1.用光线来描述光;2.用电路图描述电路;3.用力的示意图来描述力……
例4.在探索微观世界的过程中,科学家对原子的结构进行猜想和实验,并提出了多种模型。
在图4所示的两种模型中,(选填“A”或“B”)是卢瑟福提出的原子核式模型。
原子是由和_________组成的。
答案:B 电子原子核
点评:初中阶段除了熟知一些常见的理想模型(如:原子核式结构模型、光线、磁感线等)外,还应该具有能简单分析题中所创设的物理情境,选取合适物理模型的能力。
五. 转换法
在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。
典型实例:1.用电流的三大效应去认识电流;2.用扩散现象去认识分子的运动;3. 判断电磁铁的磁性强弱时,可以通过电磁铁吸引大头针的多少来确定……
例5.在研究平面镜成像时,我们用一根未点燃的蜡烛来代替点燃蜡烛在镜中的像,以确定像的位置,这种物理方法叫做()
A.控制变量法 B.类比法 C.模型法 D.转换法
答案:D
六. 实验推理法
物理研究有些实验不可能在实验室内完成,需要人们以大量的可靠的事实为基础,以真实的实验为原型,进行大胆的设想推理得出结论,从而深刻地揭示出物理规律的本质。
典型实例:1. 研究真空中能否传声;2.用实验结合推理的方法得到“自然界中只存在两种电荷”的结论;3.研究牛顿第一定律……
例6.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,图5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__________________。
图5 答案:( l )地球附近的物体都受到重力的作用,所以抛出去的石头总会偏离掷出去的方向落向地面,这是事实。
(2)我们假定水平射出去的炮弹不受重力的作用,如图5所示,当炮弹水平射出后,由于地球不是一个平面而是圆的,炮弹会离地面越来越远,站地面的人看来,炮弹在往会高处飞去,但事实上炮弹要受到重力的作用,这样使它向前飞行远离地面的同时,运动方向时刻会发生改变,向着地面下落,如果炮弹射出去的速度合适,它会围绕地球作圆周运动。
现代的人造地球卫星就是利用这个原理制成。
其实,物理学中科学研究方法还很多,如分析法,归纳法,演绎法,观察法等等。
中考试题中考查的方法仅是一部分,因此掌握并灵活运用各种研究方法来解决遇到的问题是解题的关键。
另外,有时研究一种物理知识或一个物理规律往往要同时用到几种研究方法,故解题时只需抓住主要的研究方法即可。