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初中物理研究方法专题讲座 学校：阿岗一中 主讲：熊 伟 控制变量法 实验推理法 等效替代法 理想模型法 初中物理主要研究方法 归纳法 类比法 放大法 转换法 （一）控制变量法： 在研究物理问题 时，某一物理量往往受几个不同物理 量的影响，为了确定各个不同物理量 之间的关系，就需要控制某些量，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。 这种研究问题的科学方法就是“控制变 量法”。【注意】在很多探究性实验中 经常用到此法。 例如： （1）研究滑动摩擦力与压力和接触面之间的关系。 （2）研究压力的作用效果(压强)与压力和受压面积的关系。P=F/S （3）研究液体的压强与液体的密度和深度的关系。P=gh （4）研究物体的动能与质量和速度的关系。 （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）研究电流与电阻、电压之间的关系即欧姆定律。I=U/R （8）研究导体电阻大小跟导体的材料、长度、横截面积的关系。R=L/S （9）研究电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系Q=I2Rt （10）研究电磁铁的磁性与线圈的匝数和电流的大小的关系。 （11）研究蒸发快慢与液体温度、液体的表面积和液体上方空气的 流动快慢有关。 （12）研究影响力的作用效果的因素； （13）研究物体吸热与物质种类、质量、温度的关系；Q吸=cmt （14）研究通电导体在磁场中的受力与哪些因素有关； （15）研究影响感应电流的方向因素等 （二）实验推理法（理想实验法）：实验推理 法它以大量的可靠的事实为基础，以真实的 实验为原形，通过合理的推理得出结论，深 刻地揭示物理规律的本质，是物理学研究的 一种重要的思想方法。 例如： （1）研究牛顿第一定律 （2）研究真空中能否传声 （三）等效替代法：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。得到同样的结论，这样的 方法称为等效(替代)法，运用这样的方法可以使所 要研究的问题简单化、直观化。 例如: v（1）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，如串联电路的总电阻、并联 电路的总电阻都利用了等效的思想。 v（2）在“曹冲称象”中用石块等效替换大象，效果相 同。 v（3）在研究平面镜成像实验中，用两根完全相同 的蜡烛，其中一根等效另一根的像。 v（4）在研究合力时，一个力与两个力使弹簧发生 的形变是等效的 v（四）理想模型法： 把复杂问题简单化，对实际问题进行理想 化处理，构建理想化的物理模型，这是一种重要的物理思想。在 建立起理想化模型的基础上，有时为了更加形象地描述所要研究 的物理现象、物理问题，还需要引入一些虚拟的内容,以此来形 象、直观地描述物理情景。例如： v（1）匀速直线运动，就是一种理想模型。在生活实际中严格的 匀速直线运动是无法找到的，但有很多的运动情形都近似于匀速 直线运动，按匀速直线运动来处理，大大简化了难度，得到的结 果又具有极高的精度，在允许的误差范围内与实际相吻合。 v（2）杠杆也是一种理想模型，杠杆在实际使用时，由于受力的 作用，都会引起或大或小的形变，可忽略不计，因此，我们就把 杠杆理想化，认为它无形变。 v（3）光线、磁感线都是虚拟假定出来的，但它们却直观、形象 地表述了物理情境与事实，方便地解决问题。通过磁感线研究磁 场的分布，通过光线研究光的传播路径和方向。 v（五）转换法： 在物理学习中，有时需要研究看不见 的物质(如电流、分子、力、磁场)，这时就必须将研究 的方向转移到由该物质产生的各种可见的效应、效果上 ，由此来分析、研究该物质的存在、大小等情况，这种 研究方法称为转换法。例如： v（1）电流看不见、摸不着，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，即根据电 流产生的效应来判断。 v（2）分子运动看不见、摸不着，不好研究，可以通过 研究墨水的扩散现象去认识它。 v（3）磁场运动看不见、摸不着，判断磁场是否存在时 ，用小磁针放在其中看是否转动来确定。 v（4）判断电磁铁强弱时，用电磁铁吸引大头针的多少 来确定。 v（5）有一些物理量不容易测得，我们可以根据定义式 转换成直接测得的物理量。再由其定义式计算出其值， 如电功率（我们无法直接测出电功率只能通过PUI利 用电流表、电压表测出U、I计算得出P）、电阻R=U/I 、密度=m/v等。 v（6）测不规则小石块的体积我们转换成测排开水的体 积（这里也有等效方法） v（7）我们测曲线的长短时转换成测细棉线的长度 v（8）在测量滑动摩擦力时转换成测拉力的大小 v（9）大气压强的测量（无法直接测出大气压的值，转 换成求被大气压压起的水银柱的压强） v（10）测液体压强（我们将液体的压强转换成我们能看 到的液柱高度差的变化） v（11）研究物体内能与温度的关系（我们无法直接感知 内能的变化，只能转换成测出温度的改变来说明内能的 变化）； v（12）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；马德 堡半球实验可证明大气压的存在；影子的形成可 以证明光沿直线传播；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； 手机能打电话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。在我们回答动能与什么因素有关时，我们 回答说小球在平面上滑动的越远则动能越大，就 是将动能的大小转换成了小球运动的远近。以上 列举的这些问题均应用了转换法这种科学方法。 v（六）放大法：（放大法也属于转换法） 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。 v（1）比如音叉的振动很不容易观察，所以我 们利用泡沫小球将其现象放大。也可以把发 声的音叉插入水中，能溅起水花。 v（2）观察压力对玻璃瓶的作用效果时我们将 玻璃瓶密闭，装水，插上一个小玻璃管，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（见八年级下册P8）。 v（七）类比法: 为了把要表述的物理问题说得 清楚明白，往往用具体的、有形的、人们熟知 的事物来类比要说明的那些抽象的、无形的、 陌生的事物。通过类比，使人们对所要揭示的 事物有一个直接的、具体的、形象的认识，找 出类似的规律。例如： v（1）固体、液体、气体的分子结构用学生在 校的情况类比。 v（2）研究做功快慢时与运动快慢进行类比等 v（3）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。 （八）归纳法：在实验中为了验证一个物理规律 或定理，反复的通过实验来验证它的正确性然 后归纳、分析整理得出正确的结论。例如： （1）在阿基米德原理中，为了验证F浮G排， 我们分别利用石块和木块做了两次实验，归纳 、整理均得出F浮G排，于是我们验证了阿基 米德原理的正确性，使用的正是归纳法。 （2）在验证杠杆的平衡条件中，我们反复做了三 次实验来验证F1L1F2L2也是利用这种方法 。 v（3）一切发声体都在振动结论的得出（在实 验中对多种结论进行分析整理并得出最后结 论） v（4）比如铜能导电，银能导电，锌能导电则 归纳出金属能导电。 v（5）在验证导体的电阻与什么因素有关的时 候，经过多次的实验我们得出了导体的电阻 与长度，材料，横截面积，温度有关，也是 将实验的结论整理到一起后归纳总结得出的 。 专题训练： 例题1：下面是小明同学在学习中遇到的四个研 究实例，其中采取“转换法”研究的是( ) A.利用磁感应线去研究磁场问题 B.电流看不见、摸不着，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 D.研究电流时，将它比做水流 B v例题2：以下几种情况中，属于“等效替代法” 的是( ) vA在研究磁现象时用磁感线来描述看不见 、摸不着的磁场 vB在研究电现象时，用电流产生的磁效应来 研究看不见，摸不着的电流 vC两个电阻并联时，可用并联的总电阻来 代替两个电阻 vD在研究电流的变化规律时，用水压和水 流来类比电压和电流 C v例题3：爱因斯坦曾说过：“磁场大物理学家 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