物理学的科学研究方法
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参考资料〃物理学的科学研究方法
物理学的科学研究方法
伽利略是物理科学方法论的创始者,牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦等物理学家都对物理学的研究方法作
出了重要贡献。目前,物理学已形成了许多新的分支,随之也出现了与之相应的新的研究方法。但是,就
中学物理的内容来说,其主要内容还是经典物理学的基础知识,以及与之相适应的经典物理学的基本研究
方法。一般说来,这种方法主要是以观察、实验为基础,经过科学抽象,运用数学工具,概括总结出经验
定律,提出假说,进一步发展成为理论,再经实验的检验,循环往复,使之不断丰富,不断深化,不断完
善。
从物理学的发展历史来看,随着物理学研究内容的变化,物理学的研究方法也在变化着,不断得到丰
富和提高。在古代,人们主要是靠不充分的观察和简单的推理,直觉地、笼统地去把握物理现象的一般特
性。随着近代自然科学的兴起,观察方法就从以自然观察为主发展为以仪器观测为主。科学实验和数学方
法相结合,使精确的、定量的物理学研究有了很快的发展。整理事实材料的需要,也促进了分析、归纳和
演绎等逻辑方法的发展。这一时期科学方法的发展,使物理学作为一门实验科学的特点显著地呈现出来。
十八世纪末到十九世纪末,实验方法、数学方法、假说方法和理论概括方法都有了显著的提高和发展,统
计方法也被引进了物理学。二十世纪以来,科学实验在精密、快速和自动化方面达到了新的水平;物理学
理论的公理化和数学化的特点更加突出;科学想象、理想实验、创造性思维等方法,对于现代物理学的发
展起到了重要的作用。
(一)经典物理学的研究方法
我们以意大利物理学家和天文学家伽利略(1564-1642)的研究方法为典型例子,来说明经典物理学的研
究方法。
伽利略关于运动理论的研究工作,采用了一个对近代科学的发展很有效的程序,即对现象的一般观察
→提出工作假说→运用数学和逻辑的手段得出特殊推论→通过物理的或思想的实验对推论进行检验→对假
说进行修正和推广。
伽利略是很重视观察的,因为从观察得到的感性经验会使人们认识到现象的特殊方面。在分析感性经
验和借助于创造性想象的基础上,就可以提出工作假说。伽利略就是根据自然界单一效应的简单性的信念
大胆假设自由落体是一种速度随时间成正比而增加的匀加速运动,他正是从假说入手讨论他所要研究的那
种运动的定义和性质的。进而,在数学演绎阶段,从假设引出可检验的逻辑推论;在这里,数学成为他进
行逻辑演绎和论证的有力工具。最后,通过特殊情况的实验,对由假设得出的结论进行检验。在完成上述
步骤之后,就可以建立理论,并把它的成果向更大的广度和深度推进。
伽利略实质上使用了把实验和逻辑(数学)结合起来的方法,从而有力地推进了人类科学认识活动的进
展。他所发现的许多最基本的定理,都是通过了实验和逻辑的双重证明的。值得指出的是,在伽利略的著
作里所描述的实验都是理想化的,他所写出的实验数据都同理论结论精确的符合,这很可能是因为他对数
据进行了筛选。这表明伽利略并没有被实验的表面现象所束缚,能够正确地对待和解释实验误差。在他看
来,实验结果与理想的简单规则之间的偏差,只是某些次要因素干扰的结果。比如,在实际的下落实验中,
重球与轻球并不是同时落地的,伽利略认为这是由空气的阻力造成的,所以不应该由于这点误差而对亚里
士多德学说的重大谬误提出辩护。又如在单摆实验中,摆球并不能完全回到原来的高度,伽利略把这点微
小的偏差也归因于空气和绳子的阻力。
由此可见,无论是在动力学基本原理上,还是在动力学研究方法上,伽利略都作出了奠基性的重要贡
献。爱因斯坦和英费尔德在《物理学的进化》中评论说:“伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是
人类思想史上最伟大的成就之一,而且标志着物理学的真正开端”。
(二)现代物理学的研究方法
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现代物理学的研究方法,主要体现为下列一些新的特点。
随着工业和生产技术的巨大发展,二十世纪初以来为物理实验提供了电子显微镜、射电望远镜、高能
加速器、电子计算机等大批大型、精密的实验装臵,光谱分析、质谱分析、X射线衍射等分析技术也得到
很大的发展,从而使物理学实验在精密、高能、快速和自动化方面达到了新的水平,物理学观测的视野也
得到很大的拓展。现代物理学实验除了能够用更有效的手段纯化实验条件和隔离实验因素之外,还发展了
有效地施加外部干扰和使研究对象处于极限条件,在对象的激发状态或破坏状态下进行观测的实验方法。
这就更加充分地发挥了实验的变革作用和控制作用,以更好地揭露物理现象中各种内在和外在的因素之间
的相互联系。另外,现代物理实验由于实验的规模越来越大,它的集体化、社会化的程度也越来越高,许
多实验是在较大规模的实验机构中进行的,有些实验需要组织全国甚至国际的力量才能完成。例如,现代
高能物理实验,往往要在几千亿电子伏特的能量范围,上百万美元的费用,几十个人在几年的时间内才能
完成;为了得到所需要的实验信息,物理学家们必须把大部分精力用于开发仪表和技术,实验的准备工作
往往比实验本身困难得多。这样的实验是靠个人的力量所不能完成的。
由于现代物理学研究的内容远离实践经验的范围,理论体系高度抽象化和脱离直觉经验的特征无可避
免地日益加强,这使通常的思维方式和机械论的观点愈来愈无能为力;创造性思维如抽象思维、科学想象、
理想实验、试探猜测和大胆假设以及直觉、灵感等方法在建立新的物理学理论中的作用愈来愈突出了。人
们愈来愈认识到,传统的归纳法和演绎法很难使人类思维成为真正创造性的根源。爱因斯坦认为,理论观
念的产生固然是建立在经验的基础之上的,但是理论决不可能逻辑地从经验事实中导出,“在建立科学时,
我们免不了要自由地创造概念”。他特别指出,物理学的概念是人类智力的自由创造,它不是单纯地由外在
世界所决定的。
在近代科学发展的早期,人们曾以为认识可以在毫不改变客体本来面目的情况下实现;即使主体必须
在变革客体的过程中认识客体,这种变革所产生的影响也是可以运用逻辑思维抽象掉的。但是到了二十世
纪,随着科学实验的发展,特别是在微观物理学的研究领域中,由于微观物体的特殊本性以及观测仪器与
被观测系统之间不可避免的干扰的存在,主体在认识过程中的巨大的能动作用已成为现代科学方法的一个
基本特点。
经典物理学时期,也是科学注重于本体论的探索的时期,人们把“现象一规律一实体”作为把科学研
究向纵深推进的基本线索。这无疑是一种有效的方法,今后也还会继续发挥其认识的作用。不过,在现代
物理学的研究中,人们更注重于关系和模型,这是一个能动的认识论的时期。一些学者认为,把西方科学
中重视实体,强调经验、分析和定量表述的方法与中国传统哲学中重视关系,强调整体、协调和转化的思
想结合起来,将会导致一种更加符合我们时代的科学精神的新的自然观和科学认识方法。
九年级物理 常见的科学研究方法 人教新课标版
4.研究物体的动能与速度的质量的关系
5.研究物体的势能与质量和高度的关系
6.研究弦乐器的音调与弦的松紧、长短和粗细的关系
7.研究导体中的电流与导体两端电压、电阻的关系
8.研究电阻的大小与导体的材料长度横截面积的关系
9.研究电流产生的热量与导体中的电流、电阻和通电时间的关系
10.研究电磁铁的磁性与线圈匝数和电流大小的关系
11.研究蒸发的快慢与液体温度、液体表面积和液体上方空气流动快慢和关系
等效替代法
以一种清楚直观的模型或简单明了的方法代替一种复杂和现象或过程,以一种易于接受和方式给出复杂问题的答案,这样的方法称为等效(替代)法。可以使所要研究的问题简单化、直观化。
1.在力的合成与分解中,合力与分力的作用效果相同
1.比较蒸发和沸腾的异同点
2.比较汽油机和柴油机的异同点
3.物体浮沉条件的比较
分类法
根据所研究问题的异同点,把研究对象分为不同种类的方法
1.把内燃机分为汽油机和柴油机
2.把物体分为导体和绝缘体;晶体和非晶体
3.把电路分为串联、并联和混联
建立理想模型法
把研究对象的一些次要因素舍去,抓住主要因素,对实际问题进行理想化处理,去再现原型本质的东西构建理想化模型。分为理想化模型和理想化实验。
2.在电路中,若干个电阻,可以等效为一个合适的电阻,反之亦可。如等效电路、串并联电路的等效电阻
3.曹冲称象用石块等效替换大象
4.在研究平面镜成像时用两根完全相同的蜡烛,其中一根等效另一根的像
5.用加热时间来替代物体吸收的热量
6.用自行车轮测量跑道的长度
转换法
有的物理量不便直接测量、有的现象不便直接观察,通过转换为容易测量到与之相等或与之相关联的物理现象,从而获得结论的方法。对于一些看不见摸不着和现象常常采用此方法测量或显示。
初中物理8种分类研究方法
初中物理8种分类研究方法物理学习研究方法有很多,你的学习方法是哪种,下面是整理的初中物理8种分类研究方法,希望大家喜欢。
1.控制变量法:物理学对于多变量的问题,常常采用控制变量的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题,而只改变其中的某一个因素,从而研究这个因素对事物影响,这种方法叫控制变量法。
【例如】研究声音的音调与哪些因素的有关;蒸发的快慢与哪些因素的有关;研究影响力的作用效果的因素;滑动摩擦力的大小与哪些因素有关;液体压强与哪些因素有关;研究浮力大小与哪些因素有关;压力的作用效果与哪些因素有关;滑轮组的机械效率与哪些因素有关;动能、重力势能大小与哪些因素有关;导体的电阻与哪些因素有关;研究电阻一定、电流与电压的关系;研究电压一定、电流和电阻的关系;电流的热效应与哪些因素有关;研究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关;研究物体吸热与物质种类、质量、温度的关系;研究通电导体在磁场中的受力与哪些因素有关;研究影响感应电流的方向因素2.放大法:在有些实验中,实验的现象我们是能看到的,但是不容易观察。
我们就将产生的效果进行放大再进行研究。
【例如】音叉的振动很不容易观察,所以我们利用小泡沫球将其现象放大;观察压力对玻璃瓶的作用效果时,将玻璃瓶的形变引起的液面变化放大成小玻璃管液面的变化。
3.积累法:在测量微小量的时候,我们常常将微小的量积累成一个比较大的量,使测量的结果更接近真实的值。
【例如】测量一张纸的厚度的时候,我们先测量100张纸的厚度在将结果除以100;测量出一张邮票的质量、测量出心跳一下的时间,测量出导线的直径。
4.类比法:根据两种事物在某些特性上的相似,推理出它们在另一些特性上也可能相似的思维形式。
【例如】把电流类比为水流;电压类为水压;声波类比为水波;5.建模法:为了形象、简捷的处理物理问题,人们经常把复杂的实际情况转化成一定的容易接受的简单的物理情境,从而形成一定的经验性的规律,也叫模型法。
研究物质结构的物理学方法
研究物质结构的物理学方法物质结构的研究在物理学领域中扮演着重要的角色。
通过了解物质的结构,我们可以深入了解其性质和行为,从而为材料科学、化学以及其他相关领域的进展做出贡献。
在本文中,我们将介绍几种常用的物理学方法,用于研究物质的结构。
一、X射线衍射X射线衍射是一种常用的物理学方法,用于研究晶体结构。
通过将X射线束照射在样品上,然后测量X射线在样品中的衍射图样,我们可以推断出物质的晶体结构。
这种方法广泛应用于晶体学、材料科学和生物化学等领域。
二、中子衍射中子衍射方法是研究物质结构的一种有力工具。
相对于X射线,中子具有较大的衍射能力,能够穿透更厚的样品。
通过使用中子束照射样品,然后测量中子在样品中的衍射图样,我们可以得到物质的结构信息。
中子衍射在材料研究、核物理学和生物医学等领域中得到了广泛应用。
三、核磁共振核磁共振(NMR)是一种通过测量原子核在磁场中发生共振现象,得到物质结构信息的方法。
通过NMR技术,我们可以确定物质中不同原子核的位置、化学环境以及化学键的性质等。
这种方法在有机化学、生物化学和药物研发等领域中得到了广泛应用。
四、电子显微镜电子显微镜是一种利用电子束代替光束来成像物质结构的仪器。
相比传统光学显微镜,电子显微镜具有较高的分辨率和放大倍数。
通过观察物质的电子显微镜图像,我们可以获得关于其微观结构的详细信息。
这种方法广泛应用于材料科学、纳米技术和生物医学等领域。
五、原子力显微镜原子力显微镜(AFM)是一种通过探测样品表面的微小力变化来成像物质结构的仪器。
通过在样品表面扫描导致的探测针弯曲,我们可以获取关于样品表面拓扑和物理性质的信息。
原子力显微镜在纳米技术、材料科学和生物医学等领域发挥着重要作用。
本文介绍了几种常用的物理学方法,用于研究物质结构。
这些方法在科学研究和应用中发挥着重要作用,为我们了解物质的性质和行为提供了基础。
通过不断改进和发展这些方法,我们将能够更深入地探索物质的微观世界,为未来的科学发展做出更大的贡献。
物理科学探究常用的研究方法及考点评析
物理科学探究常用的研究方法及考点评析《物理课程标准》要求,在突出科学探究内容的同时,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,注意考察研究物理问题的方法,必将成为当前和今后中考的热点。
在初中阶段,需要学生掌握的科学研究方法主要有:控制变量法、等效替代法、转换法、理想化模型、理想化实验、类比法等。
现结合2019年全国各地中考试题谈谈物理教材中的研究方法问题。
一、控制变量法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。
控制变量法是中学物理中最常用的研究方法,在中考中考察的力度也最大。
例1(2019年湖北黄石市)下表是某实验小组所做的“探究摩擦力大小跟哪些因素有关”的实验记录:实验次数接触面的材料压力F/N摩擦力f摩/N木块与木板8l.6木块与木板122.4木块与毛巾125.0(1)分析比较序号①与②的实验数据,可得出的结论是。
(2)分析比较序号的实验数据,可得出的结论是:压力相同时,接触面越粗糙,摩擦力越大。
(3)上述研究方法叫“拉制变量法”,下列实验中用到此方法的有(填序号)①探究电压、电流与电阻的关系;②探究动能跟哪些因素有关;③探究固体熔化时温度的变化规律;④研究影响电磁铁磁性强弱的因素。
研究方法点拨:摩擦力的大小与接触面上的压力和接触面的粗糙程度有关。
根据控制变量法的研究思想,研究摩擦力与压力关系时,应控制粗糙程度相同,反之研究摩擦力与粗糙程度关系时,应控制压力相同。
①与②两次实验在接触面的材料相同时,压力不同造成摩擦力不同,所以可得出结论:在接触面材料性质相同时,压力越大,摩擦力就越大;而由表中数据可知:压力相同,接触面粗糙程度不同造成摩擦力不同的是②③。
初中物理科学探究中常用的研究方法
初中物理科学探究中常用的研究方法《初中物理课程标准》要求,在突出科学探究内容的同时,要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,经历科学探究过程,逐步学习物理规律,构建物理概念,学习科学方法,树立科学的世界观,初步领悟科学研究方法的真谛。
一、控制变量法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:某两次实验只有一个条件不相同,若两次实验结果例外,则与该条件有关,否则无关。
教材中涉及到控制变量法的知识主要有:1.探究摩擦力的大小与什么因素有关;2.探究压力的作用效果跟什么因素有关;3.研究液体内部的压强规律;4.探究动能(或重力势能)的大小与什么因素有关;5.探究例外物质的吸热能力与物质种类、质量、温度的关系;6.研究决定电阻大小的因素;7.探究电阻上的电流与电压的关系;8.探究电功(或电热)跟什么因素有关;9.研究影响电磁铁磁性强弱的因素;10.研究感应电流的方向跟什么因素有关;11.研究通电导体在磁场中的受力与什么因素有关等等。
二、等效替代法等效替代法是指在保证某一方面效果相同的前提下,用理想的、熟悉的、简单的物理对象、物理过程、物理现象来替代实际的、陌生的、繁复的物理对象、物理过程、物理现象的思想方法。
简言之,等效的方法就是对一个较为繁复的问题,提出一个较简单的方案或设想,而使它们的效果完全相同,从而将问题化难为易,求得解决。
教材中涉及到等效替代法的知识主要有:1.研究平面镜成像特点时,用镜后未点燃的蜡烛代替镜前点燃蜡烛的像;2.研究平面镜成像特点时,用玻璃板代替平面镜;3.研究串并联电路的电阻关系时引入“等效电阻”的概念;三、转换法(间接推断法)物理学中有的物理现象不便于直接观察,有的物理量不便于直接测量,通过转换为简易观察或测量的与之相等或与之相关联的物理现象,从而获得结论的研究方法叫转换法。
初中物理科学研究中常用方法归纳
初中物理科学研究中常用方法归纳一、观察法物理是一门以观察、实验为基础的学科。
人们的许多物理知识是通过观察和实验认真地总结和思索得来的。
著名的马德堡半球实验,证明了大气压强的存在。
在教学中,可以根据教材中的实验,如场度、时间、温度、质量、密度、力、电流、电压等物理量的测量实验中,要求学生认真细致的观察,进行规范的实验操作,得到准确的实验结果,养成良好的实验习惯,培养实验技能。
大部分均利用的是观察法。
二、控制变量法物理学研究中常用的一种研究方法——控制变量法。
所谓控制变量法,就是在研究和解决问题的过程中,对影响事物变化规律的因素或条件加以人为控制,使其中的一些条件按照特定的要求发生变化或不发生变化,最终解决所研究的问题。
可以说任何物理实验,都要按照实验目的、原理和方法控制某些条件来研究。
如:导体中的电流与导体两端的电压以及导体的电阻都有关系,中学物理实验难以同时研究电流与导体两端的电压和导体的电阻的关系,而是在分别控制导体的电阻与导体两端的电压不变的情况下,研究导体中的电流跟这段导体两端的电压和导体的电阻的关系,分别得出实验结论。
通过学生实验,让学生在动脑与动手,理论与实践的结合上找到这“两个关系”,最终得出欧姆定律I=U/R。
电流与电压、电阻的关系影响电阻大小的因素影响滑动摩擦力大小的因素影响蒸发快慢的因素影响液体内部压强大小的因素影响液体浮力大小的因素影响压力作用效果(压强)大小的因素影响电功大小的因素影响电磁铁磁性强弱的因素影响电流热效应大小的因素三、转换法一些比较抽象的看不见、摸不着的物质的微观现象,要研究它们的运动等规律,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。
这种方法在科学上叫做“转换法”。
如:分子的运动,电流的存在等,如:空气看不见、摸不到,我们可以根据空气流动(风)所产生的作用来认识它;分子看不见、摸不到,不好研究,可以通过研究墨水的扩散现象去认识它;电流看不见、摸不到,判断电路中是否有电流时,我们可以根据电流产生的效应来认识它;磁场看不见、摸不到,我们可以根据它产生的作用来认识它。
物理学的研究对象与物理学方法
物理学的研究对象与物理学方法物理学是一门研究自然界中各种物理现象的科学,它的研究对象包括从微观粒子到宏观宇宙的各种物质和能量。
物理学的研究方法和研究手段也随着科学技术的发展而不断更新和完善。
本文将从物理学的研究对象和物理学的研究方法两个方面进行详细介绍。
一、物理学的研究对象物理学的研究对象可以分为以下几个层面:1. 微观层面微观层面主要研究原子、分子、光子、电子等基本粒子以及它们之间的相互作用。
这一层面的研究涉及到量子力学、原子物理学、分子物理学等分支。
微观物理学的研究对于理解物质的组成、揭示物质的基本性质以及发展新材料等方面具有重要意义。
2. 宏观层面宏观层面主要研究宏观物体的运动和相互作用,包括力学、热学、电磁学等分支。
这一层面的研究有助于我们理解宇宙的大尺度结构、天体运动规律以及人类社会发展的物质基础。
3. 介观层面介观层面位于微观层面和宏观层面之间,主要研究凝聚态物理、材料科学等领域。
这一层面的研究对于发展新型电子器件、新能源材料等具有重要作用。
4. 宇宙层面宇宙层面主要研究宇宙的起源、演化、结构、粒子等内容,包括宇宙学、天体物理学等分支。
这一层面的研究有助于我们探索宇宙的奥秘,理解地球在宇宙中的地位和作用。
二、物理学的研究方法物理学的研究方法可以分为以下几种:1. 实验方法实验方法是物理学研究的基础,通过实验可以观察和测量物理现象,验证理论的正确性。
实验方法包括实验设计、数据采集、数据分析等环节。
在实验过程中,要遵循科学性、严谨性、可重复性等原则。
2. 理论方法理论方法主要包括数学方法和物理模型方法。
数学方法包括微积分、线性代数、概率论等,它们为物理学提供了强大的数学工具。
物理模型方法是通过建立物理模型来简化现实世界,从而便于研究和分析。
3. 计算方法随着计算机技术的发展,计算方法在物理学研究中发挥着越来越重要的作用。
计算方法包括数值模拟、蒙特卡洛模拟等,它们可以在计算机上模拟和预测物理现象。
初中物理科学研究中常用方法归纳
初中物理科学研究中方法归纳初中物理科学研究中常用方法归纳按照正确的学习,就学的轻松,学习也变的灵活流畅,能够很好地驾驭学习,真正成为学习的主人。
以下是小编为大家整理的初中物理科学研究中常用方法归纳,仅供参考,希望能够帮助到大家。
初中物理科学研究中方法归纳篇11、观察法物理是一门以观察、实验为基础的学科。
人们的许多物理知识是通过观察和实验认真地总结和思索得来的。
著名的马德堡半球实验,证明了大气压强的存在。
在教学中,可以根据教材中的实验,如场度、时间、温度、质量、密度、力、电流、电压等物理量的测量实验中,要求学生认真细致的观察,进行规范的实验操作,得到准确的实验结果,养成良好的实验习惯,培养实验技能。
大部分均利用的是观察法。
2、控制变量法物理学研究中常用的一种研究方法—控制变量法。
所谓控制变量法,就是在研究和解决问题的过程中,对影响事物变化规律的因素或条件加以人为控制,使其中的一些条件按照特定的要求发生变化或不发生变化,最终解决所研究的问题。
可以说任何物理实验,都要按照实验目的、原理和方法控制某些条件来研究。
3、转换法一些比较抽象的看不见、摸不着的物质的微观现象,要研究它们的运动等规律,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。
这种方法在科学上叫做“转换法”。
4、类比法在我们学习一些十分抽象的,看不见、摸不着的物理量时,由于不易理解我们就拿出一个大家能看见的与之很相似的量来进行对照学习。
如电流的形成、电压的作用通过以熟悉的水流的形成,水压使水管中形成了水流进行类比,从而得出电压是形成电流的原因的结论。
学生在学习电学知识时,在老师的引导下,联想到:水压迫使水沿着一定的方向流动,使水管中形成了水流;类似的,电压迫使自由电荷做定向移动使电路中形成了电流。
抽水机是提供水压的装置;类似的,电源是提供电压的装置。
水流通过涡轮时,消耗水能转化为涡轮的动能;类似的,电流通过电灯时,消耗的电能转化为内能。
初中物理常用的科学研究方法
初中物理常用的科学研究方法研究物理的科学方法有许多,初中物理中常用的有:观察法、实验法、控制变量法、等效法、模型法、转换法、类比法、比较法等等,但这些知识都散布在初中物理课本各处,为了帮助考生更好的掌握这一部分知识,下面就此做一个汇总。
1 控制变量法控制变量法就是当一个物理量受到多个物理因素的影响和制约时,为了明确这个物理量与其中某个因素的关系,往往需要先控制其它的另几个因素不影响被研究的物理量的方法。
举例:(1)探究滑动摩擦力大小与哪些物理量有关;(2)研究电流与电阻、电压关系时,先使电阻不变去研究电流与电压的关系;然后再让电压不变去研究电流与电阻的关系;(3)探究电流产生的热量与哪些因素有关;(4)探究压力的作用效果跟哪些因素有关;(5)探究影响电阻大小的因素;2 等效替代法在物理实验中有许多物理特征、过程和物理量要想直接观察和测量很困难,这时往往把所需观测的变量换成其它间接的可观察和测量的变量进行研究,这种研究方法就是等效法。
举例:(1)要想研究玻璃板成像特点,关键的问题是设法确定像的位置,实验时具体的做法是另外拿一只相同的蜡烛在玻璃板后面移动,直到看上去它跟像完全重合;我们这样确定像的位置,凭借的是视觉效果的相同,因而可以说是采用了等效替代的科学方法(2)确定物体的重心,把重力的作用点看作在重心上。
(3)在研究物体受几个力作用的情况时,引入“合力”的概念。
(4)在研究串联、并联电路时,引入“总电阻”的概念。
(5)用排液法测物体的体积。
3 建立模型法建立模型法就是把物理实体或物理过程经过科学抽象转化为一定的模型,运用这种方法的目的,是为了摒弃次要条件,突出主要因素,从而方便对物体本质的研究。
举例:(1)在物理学中,可以用一条带箭头的直线来表示光的传播路径和方向,这条想象的线叫做光线。
(2)在研究磁体的磁场时,引入的“磁感线”;(3)原子结构的核式模型。
4 转换法对于不易研究或不好直接研究的物理问题,而是通过研究其表现出来的现象、效应、作用效果间接研究问题的方法叫转换法。
表解初中物理教材中常用的科学研究方法
表解初中物理教材中常用的科学研究方法
初中物理教材中的各个章节都有意识,有步骤地渗透了物理学的科学研究方法,使同学们在学习物理知识到同时受到科学方法的熏陶和训练。
涉及到的一些具体方法有:猜想法,观察法,实验法,分析法,综合法,归纳法,分类法,隔离法,假设法,比较法,等效(替代)法,建立理想模型法,控制变量法,实验推理法,转换法,类比法等研究物理问题的方
与哪些因素有关时,我们同时用到了观察法(观察电流表的示数)、转换法(把电阻的大小转换成电流的大小、通过研究电流的大小来得到电阻的大小)、归纳法(将分别得出的电阻与材料、长度、横截面积、温度有关的信息归纳在一起)、和控制变量法(在研究电阻与长度有关时控制了材料、横截面积)等方法。
可见,物理的科学方法无法细致的分类。
只能根据题意看题中强调的是哪一过程,来分析解答。
注意:等效法与转换法很相似,有什么区别呢?
请观察:
转换法: 电功、电功率、电流大小----灯泡亮度;
磁场----小磁针偏转
等效替代法: 分力----合力
小石块体积----排开水的体积;
平面镜里成的虚像玻璃后面的未点燃的蜡烛重合
“等效替代法”中相互替代的两个量种类相同,大小相等,而“转换法”中的两个物理量有因果关系,并且性质往往发生了改变。
