“力和机械”研究方法探微

“力和机械”研究方法探微一、转换法：认识力的大小和物体微小形变弹簧测力计是测量力的大小的工具，它利用了“在弹性限度内，弹簧的伸长跟受到的拉力成正比”的原理，即在一定限度内，弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长就越长。弹簧的长度变化是看得见的、可以直接测量的。但是力的大小我们却是看不见的，只能通过物体的形变来感知，因此利用弹簧长度的变化来度量力的大小，这样就把看不见的“力的大小”转换成另一种让人能够看得见的“弹簧长度的变化”。测量工具大多利用了转换法，如：温度计、电流表、电压表、时钟、速度表等，我们能够看见的是长度的变化、角度的变化，但是反映的却是温度、电流、电压、时间、速度等。另外，一些微小的变化，人眼也是无法察觉的，如“声现象”中用小泡沫球将音叉物体微小的振动放大等。又如（课本54面第1题）：用手捏住一个厚玻璃瓶，玻璃瓶会发生形变吗？即使有变化，单纯凭我们的肉眼是看不见的，因此可以将玻璃瓶中灌满水，把一根细玻璃管通过带孔的橡皮塞插入玻璃瓶中，用手轻捏厚玻璃瓶，这时可以观察细管中水面的高度变化。将玻璃瓶的形变转换为水柱的升降，细管中水柱的上升和下降，说明玻璃瓶受力时形状发生了变化。二、图像法：研究重力与质量的关系对于“重力和质量的关系”探究，把已知质量的钩码放在弹簧测力计上进行多次测量，当质量成倍增大时，其重力也成倍增大；如果换用其他形状或者材料的不同物质进行多次实验，其结果也是一样的。但是实验数据有什么规律呢？单纯地凭实验数据不好确定，此时以质量为横轴、以重力为纵轴描点，然后连接这些点，可以清楚地看到各点的连线是一条“上升的直线”，这样得出重力和质量的关系图像，即“物体所受的重力跟它的质量成正比”。三、控制变量法：研究影响滑动摩擦力大小的因素根据生活经验和课堂实验可以知道，影响摩擦力的因素有很多:压力的大小、接触面的粗糙程度、接触面积、质量的大小、物体运动速度的大小等。为了确定这些因素是否影响摩擦力的大小，必须采取控制变量法逐一确定。第一步：将同一长方体木块分别平放在毛巾、木板、玻璃上以同样的速度水平匀速拉动，通过弹簧测力计的读数读出摩擦力的大小，从而研究滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度的定性关系。第二步：将一长方体木块平放在木板上水平匀速拉动，然后再在木块上加些物体，即增大压力，以同样的速度水平匀速拉动，通过比较弹簧测力计的两次读数，研究滑动摩擦力大小与压力大小的关系。第三步：将同一长方体木块分别平放、侧放在木板上以同样的速度水平匀速拉动，通过比较弹簧测力计的两次读数，研究滑动摩擦力与受力面积大小是否有关。第四步：将同一长方体木块平放在木板上，以不同的速度水平匀速拉动，通过比较弹簧测力计的两次读数，研究滑动摩擦力大小与运动速度的关系。四、归纳求同法：探究杠杠平衡的条件我们买水果时，往往先尝一尝，如果尝了几个都很甜，就得出所有的水果都很甜的结论，于是放心地买，这就运用了归纳求同法。在探究“杠杠的平衡条件”的实验中，通过多次实验得出了多组“力臂的长度”和“力的大小”的数据，这些数据怎么处理呢？不少人无从下手，此时把实验得出的各个力臂的长度和力的大小进行加、减、乘、除、平方、开方等数学运算。再把这些运算的结果进行比较、分析，然后归纳找出其共同点，最后发现，运算中具有相同规