初中物理科学探究方法专题

初中物理科学探究方法专题《新课程标准》要求，在突出科学探究容的同时，重视研究方法的指导，使学生在进行科学探究、学习物理知识的过程中，逐渐拓宽视野，初步领悟到科学研究方法的真谛。

因此，考查研究物理问题的方法，成为当前和今后中考的热点。

控制变量法等效替代法、转换法推理法、模型法、比较法、类比法、图像法等，是初中物理常用的研究方法。

一.控制变量法【知识回放】所谓控制变量法,就是在研究和解决问题的过成中,对影响事物变化规律的因素和条件加以人为控制,只改变某个变量的大小,而保证其它的变量不变,最终解决所研究的问题.这种方法在实验数据的表格上的反映为：某两次实验只有一个条件不相同，若两次实验结果不同，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，也是中考出题最多的方法。

在初中物理课本中,应用这种方法的有:1.蒸发的快慢与哪些因素有关2.滑动摩擦力的大小与哪些因素有关3.液体压强的大小与哪些引速又关.4.浮力的大小与哪些因素有关5.压力的作用效果与哪些因素有关6.滑轮组的机械效率与哪些因素有关7.动能的大小与哪些因素有关8.重力势能的大小与哪些因素有关9.导体的电阻与哪些因素有关10.探究电流与电压的关系11.探究电流与电阻的关系12.探究电流做功的多少与哪些因素有关13.探究电流的热效应与哪些因素有关14.探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关【典例探究1】小兰在观察提琴、吉他、二胡等弦乐器的弦振动时，猜测：即使在弦紧程度相同的条件下，发声的音调还可能与弦的粗细、长短及弦的材料有关，于是想通过实验来探究一下自己的猜想是否正确，上表是她在实验时控制的琴弦条件。

(1)如果小兰想探究弦发声的音调与弦的材料的关系，你认为她应该选用编号为的琴弦（只填字母代号）。

(2)探究过程通常采用下列一些步骤：A实验研究B分析归纳C提出问题（或猜想）D得出结论等，你认为小兰要完成本探究的全过程，所采用的合理顺序应该是：。

（只填写数字代号）(3)在上述探究过程中，总要控制某些因素，使它们保持不变，进而寻找出另外一些因素的关系，这种研究方法叫做“控制变量法”。

请你再写出一个初中物理中用到这种方法的实验名称：。

【标准答案】（1）D和E （2）CABD （3）实验一：研究滑动摩擦力的大小和哪些因素有关；实验二：研究电流与电压、电阻的关系；实验三：研究电流产生的热量与哪些因素有关；实验四：研究电磁铁磁性的强弱和哪些因素有关.【典例探究2】为了研究物质的某种特性，某小组的同学先做了如下实验：他们在甲、乙两只完全相同的烧杯中分别放入100克和200克的温水，实验时，让它们自然冷却，并利用温度计和计时器测量水的温度随时间的变化情况。

记录数据分别如表1、表2所示。

（设甲、乙两杯水每分钟放出的热量相等）表1 m=100克时间/min 0 2 4 6 8 10 12 14 16温度/℃36 35 34 33 32 31 30 30 30降低温度/℃0 1 2 3 4 5 6 6 6时间/min 0 2 4 12 14 20 24 28 32 36温度/℃36 35 34 33 32 31 30 29 28 28降低温度/℃0 1 2 3 4 5 6 7 8 8两杯水所处环境的温度是的。

“相同”或“不相同”）（2）分析比较表1（或表2）中第一行和第三行的数据及相关条件，可得出的初步结论是：，放出的热量与降低的温度成正比。

（3）分析表1和表2中的第三列、第四列、第五列等数据及相关条件，可得出的初步结论是：。

（4）进一步综合分析比较表4和表5中的数据及相关条件，还可得出的初步结论是：。

【名师精析】控制变量法是中考出题最多的方法,因此学生要注意有关控制变量法的实验.本题考查比热的概念和控制变量法，通过设计一个实验情境，培养处理信息、分析数据、归纳总结的能力。

本题可以从热量的计算公式Q=cm△t对实验数据进行分析，当比热容c一定，当m一定时，Q与△t成正比；△t一定时，Q与m成正比；c=Q/m△t为一定值。

【答案】（1）不同；（2）相同质量的同种物质，降低的温度越多放出的热量越多；（3）同种物质，降低相同温度时，质量大的放出热量多；（4）水（同种物质）放出的热量与质量、降低的温度的比值是定值。

【典例探究3】.学习欧姆定律时,为了研究电流与电压和电阻的关系,实验中先保持电阻一定,研究电流与电压的关系;再保持电压一定,研究电流与电阻的关系.这种方法就是控制变量法.下面研究过程中应用这种方法的是( )A.通过电流做功的多少来判断电能的多少B.引入合力的概念C.研究磁场引入磁感线D.研究电流产生热量的多少与电流的关系,先保持电阻和时间一定【标准答案】 D二.等效替代法【知识回放】用相等或容易测得的量代替不便直接求出的物理量,这种方法就是等效替代法等效替代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、分力与合力等效……【典例探究】探究物理规律和解决实际问题常运用到许多重要的物理思想和方法．下列过程中运用了“等效替代”方法的是（）A．测量一白纸的厚度 B. 研究电流与电压、电阻的关系C. 冲称象D. 牛顿总结出惯性定律【名师点拨】在物理实验特别是测量中，有些物理量并不是能十分方便的测量，就要用到等效法。

如：用另一根相同的蜡烛等效替代平面镜后的像；称象的质量并不方便，就利用浮力相等让象的质量等于石块的质量从而方便研究。

【标准答案】C在初中物理课本中,应用这种方法的有:1.在研究合力时, 一个力和两个力使弹簧发生的形变是等效的,那么这个力就替代了两个力,所以叫等效替代法2.在研究串并联电路的总电阻时,也用到了这种方法.3.在平面镜成像的实验中,我们利用两个完全相同的蜡烛,验证物与像的大小相同,因为我们无法真正的测量物与像的关系,所以我们利用了一个完全相同的另一根蜡烛来等效替代物体的大小. 三.转换法【知识回放】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，通过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，一些比较抽象的看不见,摸不着的物质的微观现象,要研究它们的运动规律,使之转化为学生熟知的看得见,摸得着的宏观现象来认识它们,这种研究问题的方法叫做转换法。

初中物理在研究概念、规律和实验中多处应用了这种方法。

在初中物理课本中,应用这种方法的有:1.测不规则小石块的体积我们转换成测排开水的体积.2.我们测曲线的长短时转换成细棉线的长度.3.在测量滑动摩擦力时转换成测拉力的大小.4.研究物体能与温度的关系(我们无法直接感知能的变化,只能转换成测出温度的改变来说明能的变化).5.在研究电热与电流\电阻的因素时,我们将电热的多少转换成液柱上升的高度.6.我们在研究电功与什么因素有关的时候,将电功转换成砝码上升的高度.7.密度\功率\电阻\压强(大气压强)等物理量都是利用转换法测得的.8.在我们回答动能与什么因素有关时,我们将动能转化为小木块在平面上被推动的距离,距离越远则动能越大.【典例探究1】爱因斯坦说过：“磁场在物理学家看来正如他坐的椅子一样实在。

”磁场虽然看不见、摸不着，但可以通过对小磁针的作用证明其存在。

在物理学中还有其他一些现象也是这样，如用可证明的存在。

【名师点拨】首先通过阅读，明确磁场是无形的，而小磁针是有形的。

用有形的、看得见、摸得着的事物证明无形的、看不见、摸不着的物体，是转换的思想。

然后就要在头脑中搜寻学习过的物理容，筛选出应用这个思想获取的知识点，确定答案。

大家可以从力、热、光、电、磁、分子原子、能量等方面进行思考。

【标准答案】物体发生形变或运动状态改变可证明此物受到力的作用；苹果落地可证明重力存在；马得堡半球实验可证明大气压的存在；雾的出现可证明空气中含有水蒸气；影的形成光沿直线传播；月食现象可证明月亮不是光源；奥斯特实验可证明电流周围有磁场；指南针指南北可证明地磁场的存在；用手机能打可证明电磁波的存在；扩散现象可证明分子做无规则运动；铅块实验可证明分子间引力的存在；运动的物体能对外做功可证明它具有能；【典例探究2】分子运动肉眼看不见、摸不着，不便于研究，但我们可以通过研究墨水的扩散现象来认识它，这种方法在科学上叫“转换法”，下面四个实例也采用“转换法”的是（）A. 利用光线来研究光的直线传播现象B. 判断电路中是否有电流时，我们可通过电路中的灯泡是否发光去确定C. 研究电流与电压、电阻关系时，先保持电阻不变去研究电流与电压互感器的关系；然后再保持电压不变去研究电流与电阻的关系D. 研究电流时，将它比做水流【名师点拨】用形象直观的现象来展示看不到、摸不着、不便研究的现象叫做转换法。

电流看不见摸不着，转换为灯泡是否发光，为转换法。

A为模型法，C为控制变量法，D为类比法。

【标准答案】B四.理想模型法【知识回放】实际现象和过程一般都十分复杂,涉及到众多因素,采用模型方法可起到简化和纯化的作用.忽略次要因素,从复杂事物中抽象出理想模型,合理近似的反应所研究事物的本质特征,这种研究问题的方法叫理想模型法.在初中物理课本中,应用这种方法的有1．光线(光线是看不见的,我们使用一条看得见的实线来表示,就将问题简化利用了理想化模型) 2．磁感线(为了研究磁场,我们引入一条线将研究的问题简化,其实这条线并不存在).【典例探究1】，一直以来就是长江下游重要的商贸港口城市。

长江大桥，这座目前我国科技含量最高的特大型公、铁两用斜拉索桥梁的建成，使得这座古老的城市又焕发出强烈的时代气息。

大桥的建设，用到了很多物理学的知识和研究方法。

（1）在铁路桥引桥靠近居民住宅区一侧，建有高3米左右的板墙（如图所示），其作用是____________________。

（2）汽车过桥时，每隔一段距离会有明显颠簸，这是大桥桥面上的缝隙所致。

这些缝隙是（）A．一种交通标志，用于确认距离，避免发生追尾事故B．来往车辆过多，造成路面损毁C．避免司机开车由于过分平稳而瞌睡D．伸缩缝，用于允许路面的膨胀和收缩（3）将大桥的结构进行简化，取其部分可抽象成如图丁所示的模型。

①可以看出它用到了的相关知识。

其中O是__________，_______代表桥重和过往车辆等产生的对桥的作用力。

②为了减小钢索承受的拉力，在需要与可能的前提下，可以适当增加塔桥的高度。

请分析原因。

③假如让你来设计新的斜拉索式大桥，你还能提出什么方法可以减轻钢索承受拉力？（说出一种方法即可）④你知道吗？在上述的研究中，我们用到了物理学中很重要的一种研究方法：建立模型。