物理方法专题部分.doc

中考物理第二轮复习专题部分研究方法专题解读物理知识是靠科学方法研究出来的，新课标下的考试不但重视知识的考查，更加注重科学方法的考查，原因是从某种意义上讲科学方法比知识更重要，科学方法将影响到同学们的一生，而科学方法的考查都寓于物理知识的考查之中，下面举几个例子说明。一、控制变量法控制变量法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。例1（2008黄冈）拉弯的弓将箭射出去，撞在网球拍上的网球被弹回去，压弯的跳板将跳水运动员弹起。（1）请你再举一个类似的事例 ； （2）这些事例涉及到的共同物理知识是 （3）小明看到跳水运动员被跳板高高弹起，思考“弹力的大小跟哪些因素有关”的问题，并提出猜想一：弹力的大小与物体的形变量有关，猜想二：弹力的大小与物体的长度有关，请你提出猜想三：弹力的大小与有关；（4）小明找来钢锯片、弹簧测力计、台钳来验证猜想一，用同一钢锯片按图1从左到有顺序做的三次实验（将钢锯片夹在台钳内，钢锯片形变量用末端侧移量X表示。钢锯片长度用l示）请找出小明的实验过程中的错误之处（5）小明又正确探究了弹力与钢锯片长度的关系，记录数据如表二：分析实验数据，可得出结论解析从所给的事例中可以看出都是物体发生形变后具有的弹性势能转化为动能，比如弹弓把石子弹出去，篮球撞击到地面反弹的过程等，都是弹性势能和动能的相互转化过程。从跳板反弹情况可以看出，弹力的大小可能与形变大小、跳板的长度、以及跳板的厚度、跳板的材料等有关。因为涉及到的因素较多，研究弹力与形变量大小的关系的时候必须控制其他因素，而图中的长度不等，没有控制好变量。从图中的数据可以看出形变量相等时长度越长而弹力越小。答案（1）弹弓将石子弹出去 （2）弹性势能转化为动能 （3）物体的材料（或厚度或宽度）（4）没有控制钢锯片的长度相同 （5）钢锯片在形变且相同时，弹力随长度的增大而减小二、转换法所谓“转换法”是指通过转换研究对象、空间有度、物理规律、物理模型、思维角度、物理过程、物质状态、时间角度等，达到化繁为简，化难为易，间接获取问题解决途径的一种解题方法。如力是物体与物体间的相互作用，但不容易看见力的大小，必须转换为力的作用效果来显示大小，比如弹簧测力计就是其中的一例。中考中用转换法的例子很多。例2（2008镇江）如图2所示，小华将弹簧测力计一端固定，另一端钩住长方体木块A，木块下面是一长木板，实验时拉着长木板沿水平地面向左运动，读出弹簧测力计示数即可测出木块A所受摩擦力大小。在木板运动的过程中，以下说法正确的是A木块A受到的是静摩擦力B木块A相对于地面是运动的C拉动速度变大时，弹簧测力计示数变大D木块A所受摩擦力的方向向左解析因为摩擦力是接触面之间的相互作用力，不可以直接测量，那只有采用转换的方法进行间接测量，使得摩擦力和另一个力相等，平时实验中让木块匀速运动，由于速度忽大忽小发生变化，因此木块受力不再平衡，拉力大小随之发生忽大忽小的变化。这里采用相对运动的方法，让木板运动，木块静止，但由于两者之间发生曲对运动，也就相当于木块仍然在木板表面滑动，属于滑动摩擦力，不是静摩擦力。由于木块相对于地面静止，永远受力平衡，无论木板运动快慢，木块始终受力平衡。拉力始终等于摩擦力，而摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关，与运动的速度大小无关。因此弹簧测力计的示数不变。这里采用二力平衡的转换研究方法，拉力向右，而摩擦力是向左的。 答案D三、等效法所谓等效法，是一种把复杂的物理现象、物理过程转化为简单的物理现象、物理过程来研究和处理的科学的思维方法，是一种十分重要的思维方法，也是中学物理常见的解题方法。常见的等效法有“合成”。等效类比、等效替换、等效变换，等效简化等，从而化繁为简，化难为易。 例3（2008哈尔滨）同学们在学校体育馆进行排球训练时，班级“物理实践活动小组”的同学准备测量排球被击打落地后形变最大时对地板的压强，如图3所示。 （1）写出该测量的实验原理以及需要使用的主 （2）请你设计该测量的实验过程。（3）为了测量的误差较小你建议同学们在实验过程中应注意什么问题。（写出一条即可）解析由于撞击时是瞬间变化的情况无法直接进行测量，我们只能采用等效研究方法把实际情况进行等效模拟，但必须效果相同。要测量压强，必须测量压力和受力面积，压力可以用体重计测量，而受力面积可以采用方格纸进行测量。答案（1）实验原理：pF/S。实验器材：排球、体重计、方格纸（或刻度尺和白纸）（2）实验过程 将排球涂上适量的水，打击后落在方格纸上（或白纸上），留下印迹；把带有印迹的方格纸铺在体重计上，用力压排球，直到形变与印迹重合，读出体重计的读数，就是压力的大小；用方格纸计算出印迹的面积，就是受力面积； 利用公式PF/S（计算出排球形变最大时对地板的压强。（3）为了减小误差，应注意：用少量的水涂在排球上，使得印迹清晰； 测量压力时，应缓缓地压球，直到印迹重合即可；测量面积时，应尽量选择格子较小的方格纸。四、理想化实验法对于一些受到条件限制的而不能完全达到实验要求的情况，我们通常采用研究其变化趋势，观察当条件越来越接近要求时，物理现象的变化情况如何。例4（2008苏州）为了探究阻力对物体运动的影响；小明设计了探究方案，用相同的斜面、木板、玻璃板、棉布、小车做了两次实验，并把实验数据记录在表2、表3中。（1）分析表2（或表3）中的数据，小车在斜面上由静止开始加速滑下来，是由于它受到力的作用；在水平面板上运动一段距离后停下来，是由于受到力的作用。说明力的作用可以改变物体的。小车在不同的平面上运动的距离不同说明了。由此可推理出的结论是如果物体不受外力作用。（2）综合分析表2和表3还能得出结论：解析小车下滑是由于受到了重力的作用，而在水平面板上运动停下来是由于受到了摩擦力的作用，说明力可以改变物体的运动状态。小车在不同的平面上运动的距离不同说明了摩擦力越小，运动得越远。在三个实验的基础上可以推出，如果没有摩擦力，小车将一直运动下去，也就是如果物体不受任何外力作用，物体将保持匀速直线运动状态或静止状态。对比表2和表3中的数据，释放的高度不同，运动的距离不同，也就是开始具有的重力势能不同，转化为动能的大小不同，在平面上克服阻力做的功大小不同。答案（1）重摩擦运动状态摩擦力越小，小车运动越远物体将做匀速直线运动（2）见解析点拨研究物体不受力时的运动是一个理想化的实验，因为无论怎样平整的表面都存在摩擦力。这个过程需要在实验的基础上加以科学地推理才能得出结论。五、实验推理法例5（2008泰州）实验探究和推理都是科学研究的基本方法比如科学猜想，往往是以一定的事实和已有知识为依据，通过推理而提出来的。（1）用放大镜观察素描炭笔的笔迹，观察到微小的颗粒；麦粒碾成面粉，面粉揉成面团大量类似事实，为我们想象物质的结构模型提供了依据，终于认识到：是由大量分子构成的。向冷、热不同的清水中各滴一滴墨水。观察到墨水扩散的快慢不一样大量类似现象使我们推想例：分子无规则运动的快慢与有关。（2）物理学把“物体内所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能”，请你根据这个意思，结合所学知识，就“影响物体内能大小的因素”提出合理猜想、给出推理性结论、说明推理依据（参照示例）：示例：物体内能的大小可能与物体的温度有关。推理性结论：一个物体的温度越高，内能越大。推理依据：温度越高，分子运动越快，分子动能越大。物体内能的大小还可能与物体的有关。推理性结论：推理依据：。（3）由于推理性结论具有一定的事实和理论依据，所以在科学研究中，有时就运用它来初步解释相关问题同学们也来尝试一下：在图5中，（a）杯中水量较少、（b）（c）（d）的水量相同。根据问题（2）中所得的推理性结论，比较各杯中水的内能的大小： 杯中水的内能最大，因为。 两杯中水的内能不好比较，因为。解析物体是由大量分子组成的而分子运动的快慢与温度有关，温度的高低影响分子运动的快慢影响动能的大小，同样地，动能和势能都与质量有关分子的质量也会影响分子动能和势能的大小，因此可以推理内能与物体的质量或分子的多少有关：质量越大（分子越多），物体的内能越大，推理的依据是物体的质量越大分子数目越多，分子动能和分子势能的总和越大。由于内能与两个因素有关。比较时必须控制变量，当质量相同时比温度，当温度相同时比质量，（b）、（c）、（d）的质量相同，（d）的温度最高，内能最大，而（a）和（c）比较，温度相同，（a）的质量较小。内能较小，因此内能最大的是（d），但（a）和（b）都比（c）小，由于两者的质量和温度都不同无法直接比较。答案（1）物体温度（2）质量质量越大，物体的内能越大物体的质量越大，分子数目越多，分子动能和分子势能的总和越大（3）（d）因为（d）的质量比（a）大与（b）（c）相同，且温度比（a）（b）（c）都大（a）和（b） 两者的质量和温度都不同，无法直接比较。六、建模法物理模型是对复杂事物、复杂过程进行删繁就简，去粗取精，抓住问题本质的高度抽象体。它的构建可以帮助我们直观具体地分析问题，还可以达到正确解决所研究问题的目的。例6（2008绍兴）根据通电螺线管周围存在磁场（如图6甲）的实验事实，某同学对地磁场产生的原因提出了一个假说：地磁场是由绕地球的环形电流引起的。图乙中符合他假说的模型是解析根据通电螺线管的磁场判断方法线圈的两端是磁极由于地球的两极是磁极此时线圈的绕线方向必然是沿着纬线方向然后利用右手螺旋定则，大拇指必须指向磁场的N极而地磁的北极（N）在地理的南极附近，图中的下端，因此电流方向必然是沿着由东向西。答案A七、图象分析法物理规律可以用文字来描述，也可以用函数式来表示，还可以用图象来描述。图象法通过图象来确定物理量之间的关系是一种科学探究的基本方法。用图象法来描述物理过程具有形象直观的特点可以清晰地描述出其变化的动态特征，把物理量之间的相互依赖关系和线性关系、周期性等清晰地呈现出来。例7（2008梅州）小明看到鸡蛋浮在盐水面上（如图7），他沿杯壁缓慢加入清水使鸡蛋下沉。在此过程中，鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图象可能是图8中的解析 开始时鸡蛋处于漂浮状态。加入清水时液体的密度会减小，但如果仍能漂浮。浮力大小就等于重力，直到恰好悬浮，仍然是浮力等于重力。此时已经全部浸没。若继续加入清水由于排开液体的体积不再变化，液体密度变小，浮力变小，开始下沉。但随着加入水的增加，液体密度越来越趋于稳定（接近于清水的密度）。浮力变化越来越小，但不可能为O。答案A 八、反证法例8（2008淮安）利用身边常见的物品，做一些小实验是同学们学习、研究物理的好方法，也是一种创新。请你用图9中所示的塑料吸管和激光笔，从正反两方面分别设计一个实验方案，探究光在空气中是沿直线传播的。（1）正方案：探究光在空气中是沿直线传播的。（2）反方案：探究光在空气中不可能是沿曲线传播的。解析要研究光在空气中的传播情况首先必须保证介质是空气，这个很容易做到，正方案的解决方法是把塑料吸管拉直用激光笔正对着吸管的一端照射，在另一端对着一张白纸，如果白纸上出现亮点，说明光已经传播过来了说明光在空气中沿着直线传播的。反方案可以把吸管弯曲，用激光顺着吸管方向照射进去，把另一端也正对着白纸，看是否有亮点，不断地改变吸管的弯曲方向如果没有亮点说明光在空气中不可能沿曲线传播。点拨反证法是几何中常用的方法，但在解决物理问题时也常用到。是逆向思维的体现。九、赋值法（特殊值代入法）所谓赋值法是指在解题中对一些不确定的物体或物理量，在条件允许的范围内，通过假设的方法予以具体化，从而简化解题过程的一种思维方法。通过具体赋值，可使问题变得具体、形象，从而提高解题的速度及准确性。例9（2008诸暨）如图10所示，灯泡规格均相同，甲图中电压恒为6V，乙图中电压恒为12V。分别调节R1、R2使灯均正常发光，那么此时电路消耗的总功率之比Pl：P2，可变电阻接入电路中的电阻值之比R1：R2=解析根据电路的连接情况，甲图中两个灯泡是并联的，灯泡正常发光，电路中的电流为额定电流的2倍，假设为2I，而乙图中两个灯泡串联正常发光，说明电路中电流为I，则电路总功率之比为P1：P2=（6 V2I）：（12 VI）=1：1。这里也可以假设灯泡的额定电压为4V，额定电流为1 A，同样可以计算。总功率之比为1：1，电阻R1的电压为2 v，电流为2 A，电阻大小为1，而电阻R1的电压为4 V，电流为1 A，电阻大小为4 很容易确定可变电阻接入电路中的电阻值之比R1：R2=1：4。答案1：1 1：4十、整体与分离法例10 （2008恩施）如图11所示，在托盘台秤上放有一个装水的烧杯，一个质量m=900 g、体积V=200 cm3的实心物体被用细线吊着浸在水中。（g=10N/kg）（1）计算物体受到的浮力，写出计算过程。（2）此时托盘台秤的示数等于哪几个力的大小之和？解析以物体A为研究对象，此时受到重力、浮力和拉力而平衡。浮力的大小F浮gV=1.0103 kg/m310Nkg200106m32 N而物体的重力为Gmg0.9 kg10 N/kg9 N因此绳子的拉力为FGF浮9 N2 N=7 N要研究台秤的示数必须把杯子、水、物体A作为一个整体，这个整体在竖直方向受到重力、绳子的拉力和台秤的支持力，因此台秤的示数等于总重力减去绳子的拉力7 N这样整体分析后很快确定其力的大小。点拨如果不采用整体分析法，对于物体是否在台秤上有示数很难弄清，容易出错，整体分析后就可一目了然。十一、假设法假设法是一种科学的思维方法。是以客观事实（如题设的物理现象及其变化）为基础，对物理量、物理条件、物理状态或物理过程等进行合理的假设，然后根据物理概念和规律进行分析、推理和计算，从而使问题迎刃而解。例11（2008黄石）历史上对地磁场的形成有这样一种看法：我们居住的地球是一个