物理学史——科学研究方法.doc

物理学中常见的科学研究方法方法教材中方法的运用说明等效（替代）法1.在力的合成中，若干个共同作用的分力就可以等同于作用效果相同的一个合力，相反，一个力也可以分解为作用效果相同的若干分力。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。3.在“曹冲称象”中用石子等效替换大象，效果相同。将一个或多个物理量、一种物理装置、一个物理状态或过程用另一个物理量、一种物理装置、一个物理状态或过程来替代，得到同样的结论，这样的方法称为等效（替代）法。建立理想化模型法1.伽利略用著名的理想斜面实验发现了力与运动的关系，指出运动不需要力来维持；2.研究电场强度时，设想在电场中放置不会引起电场改变的电荷，考查场中各点F/q的值，引入场强的概念3.质点、点电荷、理想气体、理想变压器是理想模型4.光滑表面、轻杆、轻绳、匀强电场和匀强磁场都属于条件模型。是对相关环境的一种理想简化。5.在空气中自由下落的物体，在高度不大时，空气的作用忽略不计时，可抽象为自由落体运动；另外匀速直线运动、匀变速直线运动、抛体运动、匀速圆周运动、等温过程、绝热过程、稳恒电流都属于理想化过程模型。理想化方法包括理想实验方法和理想模型方法。目的是把复杂问题简单化，摒弃次要条件，抓住主要因素，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。 控制变量法1.探究滑动摩擦力与压力和接触面之间的关系2.探究加速度与力、质量的关系3研究物体的动能与质量和速度的关系4.研究电流与电阻、电压之间的关系即欧姆定律5.研究导体电阻大小跟导体的材料、长度、横截面积的关系6.研究电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系当某一物理量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问的关系实验推理法1.研究牛顿第一定律：牛顿在伽利略的理想实验基础上，根据逻辑法则，对过程进一步分析、推理，找出其规律，得出了著名的牛顿第一定律.因而该定律虽然不能用实验直接来验证，但它是在实验的基础上，通过推理得出来的规律.这个规律阐明了力和运动的关系. 2.“自然界中只存在两种电荷”这一重要结论，是在实验的基础上进行推理得出来的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转换法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。2.分子运动看不见、摸不着，不好研究，但可以通过研究扩散现象认识它。 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。有些物理现象和物理量，不便于直接观察和测量，通过其它方式转换来确定认识所研究的问题。类比法1.研究电流时用水流比作电流2.用“水压”类比“电压”3.用抽水机类比电源用具体的、有形的、人们所熟知的事物来类比要说明的那些抽象的、无形的、陌生的事物微小量放大法1.卡文迪许测定万有引力恒量，采用光路放大了金属丝的微小扭转。2.在观察玻璃瓶受力后的微小形变时，使液体沿细玻璃管上升来放大瓶内液面的上升微小量不易测量，勉强测量误差也较大，实验时常采用各种方法加以放大。微元法1推导匀变速直线运动的位移公式2.瞬时速度的定义3.推导重力做功是将研究对象进行无限细分,从中抽取某一微小单元进行讨论,找出规律。选择题专项训练（物理思想方法）1.如图所示的实验装置为库仑扭秤.细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A,另一端有一个不带电的球B，B与A所受的重力平衡，当把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近A时，A和C之间的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小，便可找到力F与距离r和电量q的关系.这一实验中用到了下列哪些方法（ ）微小量放大法 极限法 控制变量法 逐差法A. B. C. D.2关于物理学研究方法，下列叙述中正确的是（ ）A用点电荷来代替实际带电体是采用了理想模型的方法B伽利略在研究自由落体运动时采用了微量放大的方法C在探究求合力方法的实验中使用了控制变量的方法 D法拉第在研究电磁感应现象时利用了理想实验的方法3类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，促进对相关知识的准确理解。下列类比不正确的是（ ）A伽利略用理想实验证明了力是使物体运动的原因B电场力做功可以与重力做功类比，两种力做功都与路径无关C点电荷可以与质点类比，都是理想化模型D电场线可以与磁感线类比，都是用假想的曲线描绘“场”的客观存在4意大利著名物理学家伽利略开科学实验之先河，奠定了现代物理学的基础。.图示是他做了上百次的铜球沿斜面运动的实验示意图.。关于该实验，下列说法中正确的是A它是伽利略研究自由落体运动的实验B它是伽利略研究牛顿第一定律的实验 C伽利略设想，图中斜面的倾角越接近90，小球沿斜面滚下的运动就越接近自由落体运动D伽利略认为，若发现斜面上的小球都做匀加速直线运动，则自由落体运动也是匀加速直线运动5伽利略在著名的斜面实验中，让小球分别沿倾角不同、阻力很小的斜面从静止开始滚下，他通过实验观察和逻辑推理，得到的正确结论是（ ）A倾角一定时，小球在斜面上的位移与时间成正比B倾角一定时，小球在斜面上的位移与时间的平方成正比C斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关D斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端所需的时间与倾角无关6为了完成研究性学习课题：测量篮球从教学楼三楼自由落下时地面对篮球的最大弹力，同学们提出了以下四个方案，你认为可行的是A甲同学认为把一张白纸平放到地面，让篮球从三楼落到白纸上，留下印迹，然后将白纸放到台秤上，把球慢慢地向下压，当球的形变和印迹重合时，根据体重计的读数可知最大弹力的大小B乙同学认为可以通过测量篮球的质量和落地后弹起的高度，然后根据动能定理可求最大作用力C丙同学认为如果知道篮球与地面的作用时间、球触地前以及跳离地面瞬间的速度可以应用牛顿运动定律和运动学公式求最大作用力D丁同学认为可以把球直接放到普通指针式体重计上，直接读数即可，因为球对地面的最大弹力不会超过它自身的重力7关于物理学研究方法，下列叙述中正确的是 A伽利略在研究自由落体运动时采用了微量放大的方法 B用点电荷来代替实际带电体是采用了理想模型的方法 C在探究求合力方法的实验中使用了控制变量的方法 D法拉第在研究电磁感应现象时利用了理想实验的方法8在物理实验中，把一些微小量的变化进行放大，是常用的物理思想方法。如图所示的四个实验，没有运用此思想方法的是（ ）9伽利略为了研究自由落体的规律，将落体实验转化为著名的“斜面实验”，从而创造了一种科学研究的方法利用斜面实验主要是考虑到（ ）A实验时便于测量小球运动的速度和路程 B实验时便于测量小球运动的时间C实验时便于测量小球运动的路程D斜面实验可以通过观察与计算直接得到落体的运动规律10如图为伽利略设计的斜面实验。伽利略理想实验是将可靠的事实和理论思维结合起来，能更深刻地反映自然规律。下面给出了伽利略斜面实验的四个事件：减小斜面BC的倾角（图中BC），小球将通过较长的路程，仍能到达原来的高度由静止释放小球，小球沿斜面AB滚下，滚上另一斜面BC，高度几乎与原来相同如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度继续减小BC的倾角，最终使它水平，小球将沿水平面以恒定速度一直运动下去。对事件性质的判断及排序，正确的是( )A事实推论事实推论B事实推论事实推论C事实推论推论推论 D事实推论推论推论11建立模型是解决物理问题的一个重要方法，下列选项不属于理想化物理模型的是：( ）A电子 B点电荷 C匀速直线运动 D不可伸长的绳子12物理学中用到大量的科学研究方法，在建立下列物理概念时，都用到“等效替代”方法的是（ ）A“合力与分力”“质点”“电场强度” B“质点”“平均速度”“点电荷”C“点电荷”“总电阻” “电场强度”D“合力与分力”“平均速度”“总电阻”14根据速度定义式，当极短时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义应用了下列哪种物理方法（ ）A控制变量法B假设法C微元法D极限的思想方法15用比值法定义物理量是物理学中一种常用的方法，下面四个物理量都是用比值法定义的，其中不是用定义式表示的是（）。A电流强度I=U/R B电势差U=W/q C电场强度E=F/q D磁感应强度B=/S16 某同学通过以下步骤测出了从一定高度落下的排球对地面的冲击力：将一张白纸铺在水平地面上，把排球在水里弄湿，然后让排球从规定的高度自由落下，并在白纸上留下球的水印。再将印有水印的白纸铺在台秤上，将球放在纸上的水印中心，缓慢地向下压球，使排球与纸接触部分逐渐发生形变直至刚好遮住水印，记下此时台秤的示数，即为冲击力最大值。下列物理学习或研究中用到的方法与该同学的方法相同的是( )A建立“合力与分力”的概念 B建立“点电荷”的概念C建立“瞬时速度”的概念 D研究加速度与合力、质量的关系17.物理学中研究问题有多种方法，有关研究问题的方法叙述错误的是( )A.在现实生活中不存在真正的质点，将实际的物体抽象为质点是物理学中一种重要的科学研究方法B.探究加速度a与力F、质量m之间的关系时，保持m恒定的情况下，探究a与F的关系, 采用的是控制变量法C.电场强度的定义式，采用的是比值法D.伽利略比萨斜塔上的落体实验，采用的是理想实验法18如图，在“探究弹性势能的表达式”的活动中，为计算弹簧弹力所做的功，把拉伸弹簧的过程分为很多小段，拉力在每小段可以认为是恒力，用各小段做功的代数和代表弹力在整个过程所做的功，物理学中把这种研究方法叫做“微