科学探究方法专题

1、精选文档科学探究方法专题科学常用控制变量法、等效替代法、转换法、推理法、模型法、比较法、类比法、图像法等，是初中 的研究方法。一. 控制变量法【知识回放】所谓控制变量法，就是在研究和解决问题的过成中 ，对影响事物变化规律的因素和条件加以 人为控制，只改变某个变量的大小，而保证其它的变量不变，最终解决所研究的问题.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。反过来，若要研究的问题是物理量与某一因素是否有关，则应只使该因素不同，而 其他因素均应相同。控制变量法是中学物理中最常用的方法，也是中考出题最多的方法。在初中课本中，应用这

2、种方法的有：2滑动摩擦力的大小与哪些因素有关1. 蒸发的快慢与哪些因素有关3. 液体压强的大小与哪些引速又关4. 浮力的大小与哪些因素有关5. 压力的作用效果与哪些因素有关6. 滑轮组的机械效率与哪些因素有关7. 动能的大小与哪些因素有关8. 重力势能的大小与哪些因素有关9. 导体的电阻与哪些因素有关10探究电流与电压的关系11.探究电流与电阻的关系12.探究电流做功的多少与哪些因素有关13. 探究电流的热效应与哪些因素有关14. 探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关7为了研究物质的某种特性，某小组的同学先做了如下实验：他们在甲、乙两只完全相同的 100克和200克的温水，实验时，让它们自然冷却

3、，并利用温度计和计时器测量水的温度随 记录数据分别如表1、表2所示。（设甲、乙两杯水每分钟放出的热量相等）表1 m1=100 克【典例探究1】小兰在观察提琴、吉他、二胡 等弦乐器的弦振动时，猜测：即使在弦张紧程度相同的条件下，发声的音调还可能与弦的粗 细、长短及弦的材料有关， 于是想通过实验来 探究一下自己的猜想是否正确，上表是她在实验时控制的琴弦条件。（1）如果小兰想探究弦发声的音调与弦的材料 的关系，你认为她应该选用编号为 的琴弦（只填字母代号）。（2）探究过程通常采用下列一些步骤： A实验研究B分析归纳 C提出问题（或猜想） D得出结论等，你认为小兰要完成本探究的全过程，所采用的合理顺序

4、应该是：。（只填写数字代号）（3）在上述探究过程中， 总要控制某些因素， 使它们保持不变，进而寻找出另外一些因素的关系，这种研究方 法叫做“控制变量法”。请你再写出一个初中物理中用到这种方法的实验名称：【典例探究2】 烧杯中分别放入 时间的变化情况。时间/min0246810121416温度/C363534333231303030降低温度/C012345666表 2 m2=200 克时间/min02412142024283236温度/C36353433323130292828降低温度/C0123456788（1）分析比较表1和表2中的数据可知，实验时，两杯水所处环境的温度是 的。（填“相同”或

5、“不相同”）（2）分析比较表1 （或表2）中第一行和第三行的数据及相关条件，可得出的初步结论是：放出的热量与降低的温度成正比。（3） 分析表1和表2中的第三列、第四列、第五列等数据及相关条件，可得出的初步结论是：（4）进一步综合分析比较表 4和表5中的数据及相关条件，还可得出的初步结论是：【名师精析】控制变量法是中考出题最多的方法，因此学生要注意有关控制变量法的实验.本题考查比热的概念和控制变量法，通过设计一个实验情境，培养处理信息、分析数据、归纳总结的能力。本题可以从热量的 计算公式Q=cm t对实验数据进行分析，当比热容c 一定，当m 一定时，Q与 t成正比； t 一定时，Q与m成正比；c

6、=Q/m t为一定值。【典例探究3】.学习欧姆定律时，为了研究电流与电压和电阻的关系，实验中先保持电阻一定，研究电流与电压的关系;再保持电压一定，研究电流与电阻的关系.这种方法就是控制变量法.下面研究过程中应用这种方法的 是（）A.通过电流做功的多少来判断电能的多少B.引入合力的概念C.研究磁场引入磁感线D.研究电流产生热量的多少与电流的关系，先保持电阻和时间一定二. 等效替代法【知识回放】用相等或容易测得的量代替不便直接求出的物理量，这种方法就是等效替代法等效替代法是常用的科学思维方法。等效是指不同的物理现象、模型、过程等在物理意义、作用效果或 物理规律方面是相同的。它们之间可以相互替代，而

7、保证结论不变。等效的方法是指面对一个较为复杂的问 题，提出一个简单的方案或设想，而使它们的效果完全相同，从而将问题化难为易，求得解决。例如我们学 过的等效电路、等效电阻、分力与合力等效在初中课本中，应用这种方法的有：1. 在研究串并联电路的总电阻时，也用到了这种方法.2. 在平面镜成像的实验中，我们利用两个完全相同的蜡烛，验证物与像的大小相同，因为我们无法真正的测量物与像的关系，所以我们利用了一个完全相同的另一根蜡烛来等效替代物体的大小.【典例探究】探究物理规律和解决实际问题常运用到许多重要的物理思想和方法.下列过程中运用了 “等效替代”方法的是（ ）A .测量一张白纸的厚度 B.研究电流与电

8、压、电阻的关系C.曹冲称象 D.牛顿总结出惯性定律三. 转换法摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通过用一些非常直观的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，摸得着的宏观现象来认识它们 ，这种研究问题的方法叫做转换法。【知识回放】物理学中对于一些看不见、现象去认识，或用易测量的物理量间接测量， 的运动规律，使之转化为学生熟知的看得见 初中物理在研究概念、规律和实验中多处应用了这种方法。在初中课本中，应用这种方法的有：1.测不规则小石块的体积我们转换成测排开水的体积.2.我们测曲线的长短时转换成细棉线的长度.3. 在测量滑动摩擦力时转换成测拉力的大小.4.我们在研究电功与什么因

9、素有关的时候，将电功转换成砝码上升的高度.5. 在研究电热与电流电阻的因素时，我们将电热的多少转换成液柱上升的高度 .6. 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）.7. 密度 功率 电阻压强（大气压强）等物理量都是利用转换法测得的.8. 在我们回答动能与什么因素有关时，我们将动能转化为小木块在平面上被推动的距离，距离越远则动能越大.在物理学中还有其他一些现象也是这样，如用可证明【典例探究1】爱因斯坦说过：“磁场在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， 但可以通过对小磁针的作用证明其存在。的存在。磁、分子原子、能量

10、等方面进行思考。摸不着，不便于研究，但我们可以通过研究墨水的扩散现象来认识它，）我们可通过电路中的灯泡是否发光【点拨】=大家可以从力、热、光、电、【典例探究2】分子运动肉眼看不见、 这种方法在科学上叫“转换法”，下面四个实例也采用“转换法”的是（A.利用光线来研究光的直线传播现象B.判断电路中是否有电流时，去确定C.研究电流与电压、电阻关系时，先保持电阻不变去研究电流与电压互感器的关系；然后再保持电压不变 去研究电流与电阻的关系D.研究电流时，将它比做水流四. 理想模型法【知识回放】实际现象和过程一般都十分复杂，涉及到众多因素，采用模型方法可起到简化和纯化的作用忽略次要因素，从复杂事物中抽象出

11、理想模型 ，合理近似的反应所研究事物的本质特征，这种研究问题的方法叫理想模型法.在初中课本中，应用这种方法的有1 光线（光线是看不见的，我们使用一条看得见的实线来表示 ，就将问题简化利用了理想 化模型）2 磁感线（为了研究磁场，我们引入一条线将研究的问题简化，其实这条线并不存在）.3 研究肉眼观察不到的原子结构时，建立原子核式结构模型。4 电路图是实物电路的模型。5 力的示意图或力的图示是实际物体和作用力的模型。6 研究连通器原理时用到液片模型。7 实验室常用手摇交流发电机及挂图来研究交流发电机的原理和工作过程（柴油机、汽油机模型等）。 【典例探究】芜湖长江大桥，这座目前我国科技含量最高的特大

12、型公、铁两用斜拉索桥梁的建成，使得芜湖这座古老的城市又焕发出强烈的时代气息。大桥的建设，用到了很多物理学的知识和研究方法。（1）在铁路桥引桥靠近居民住宅区一侧，建有高3米左右的板墙（如图所示），其作用是O（2）汽车过桥时，每隔一段距离会有明显颠簸，这是大桥桥面上的缝隙所致。这些缝隙是（A. 种交通标志，用于确认距离，避免发生追尾事故B .来往车辆过多，造成路面损毁C.避免司机开车由于过分平稳而瞌睡D.伸缩缝，用于允许路面的膨胀和收缩（3 ）将大桥的结构进行简化，取其部分可抽象成如图丁所示的模型。代表桥重和过往车辆等产生的对 可以看出它用到了的相关知识。其中0是桥的作用力。 为了减小钢索承受的拉

13、力，在需要与可能的前提下，可以适当增加塔桥的高度。请分析原因。 假如让你来设计新的斜拉索式大桥，你还能提出什么方法可以减轻钢索承受拉力？（说出一种方法即可） 你知道吗？在上述的研究中，我们用到了物理学中很重要的一种研究方法：建立模型。建立模型可以帮助 人们透过现象，忽略次要因素，从本质认识和处理问题；建立模型还可以帮助人们显示复杂事物及过程，帮 助人们研究不易甚至无法直接观察的现象。想想看，在初中物理学习中，你在研究哪些问题时也用到了这种 研究方法？请举一例具体说明。（本题实例除外）【典例探究2】以下是物理学习中的几个研究实例：(1)在研究磁场时，引入磁感线 ；(2)在研究物体受几个采用“建力

14、时，引人合力；(3)在研究电流时，将它比作水流；(4)在研究光时，引入光线。前面几个实例中， 立理想模型法”的是()A. (I )( 3) B. (2)( 3) C. (1)( 4) D. ( 3)( 4)五科学推理法，通过合理【知识回放】推理法是根据已知物理现象和规律，通过想象和推理对未知的现象做出科学的推理和预见 理法是在观察实验的基础上，忽略次要因素，进行合理的推理，得出结论，达到认识事物本质的目的。理想 实验是研究物理规律的一种重要的思想方法，它以大量的可靠的事实为基础，以真实的实验为原形的推理得出物理规律.【典例探究】人们常用推理的方法研究物理问题。在研究物体运动状态与力的关系时，伽

15、利略通过如图,实验设想的步骤有：减小第二个斜面的倾角，小球在该斜面上仍然要达到原来的高度.要两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面.继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球将沿水平面作持续的匀速运动 如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度.所示的实验和对实验结果的推理得到如下结论：运动着的物体，如果不受外力作用，它的速度将保持不变， 并且一直运动下去。推理的方法同样可以用在“研究声音的传播”实验中。如图 1 (乙)所示的实验中，现有的抽气设备总是很难将玻璃罩内抽成真空状态，在这 种情况下，你是怎样通过实验现象推理得出“声音不能在真空中传播”这一结论 的？

16、假如在伽利略著名的理想实验中(1) 请将上述设想步骤按照正确的顺序排列 (只要填写序号)(2) 在上述设想步骤中，有的属于可靠事实，有的则是理想化的推论.下面关于这些事实和推论的分类正确的 是()A是事实，是推论.B是事实，是推论 C是事实，是推论 D 是事实，是推论六.类比法【知识回放】类比法是指将两个相似的事物做对比，从已知对象具有的某种性质推出未知对象具有相应性质它由此，科学家们提出了的方法.类比法在物理中有广泛的应用。所谓类比，实际上是一种从特殊到特殊或从一般到一般的推理。 是根据两个(或两类)对象之间在某些方面的相同或相似而推出它 们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维。在物理教

17、学中， 类比方法可以帮助理解较复杂的实验和较难的物理知识。【典例探究1】图2甲是水流形成图，我们对电流的成因(图 的认识是通过分析图甲中水流的成因来了解的，这种方法在物理学 中称为()A.比较法 B.类比法 C.等效法D.控制变量法【典例探究2】19世纪末，汤姆逊发现了电子，将人们的视线引入到了原子的内部， 多种关于原子结构的模型。通过学习，你认为原子结构与下列事物结构最接近的是I/AiA0.50.4/t0.3B0.2确的结论比如铜能2导电，铝:能2.5 3.0 U/A.西红柿 B.西瓜 C面包 D.太阳系七.归纳法【知识回放】归纳法是通过样本信息来推断总体信息的技术.要做出正确的归纳，就要从

18、整体中选出的样本足够大而且具有代表性 .在实验中为了验证一个 物理规律或定律，就要反复的通过实验来验证它的正确性，然后分析归纳，得出正导电，锌也导电，归纳出金属导电.在阿基米得原理实验中，F浮=G排，我们分别利归纳总结，才得出结论，验证了该原理的正确性.在验证杠杆平衡条件实验中，验证导体的电阻与什么因素有关的 时候，我们都是经过多次实验，然后进行归纳总结，得出正确结论.八.图象法，来表达各种物理现象的【知识回放】利用图象这种特殊且形象的数学语言工具 过程和规律，这种方法叫图像法.3物理图象不仅可以使抽象的概念直观形象，动态变化过程清晰，物理量之间的关系明确，还能表示出用语言 难以表达的内涵。2

19、】 如图所示是A、B、C三种物质的质量 m与体积V的关系图象。 A、B、C三种物质的密度P【典例探究1】在某一温度下，两个电路元件 A和B中的电流与其两端电压的关系如 图所示 则由图可知，元件A的电阻为5Q ;将A和B并联后接在电压为 2.5V的电源两 端,则通过A和B的总电流是.A、p B、p C之间的大小关系是（）p B p C B. p Ap C C. p A p B p C D. p Ap B p C【典例探究 由图可知，A. P A ? （ 9- =-= U - J =卜 n f =- -A i 1 詹度 T PQ i 阴 iI ICKl IM 1 训100 i IQO3. 在“观察

20、水的沸腾”实验中，当水温升到 加热过程，每隔1 min记录一次水的温度。 数据如下表：(1) 根据记录，在图1中画出水的沸腾图象。(2) 试根据实验现象归纳水沸腾时的特点： .4. 某同学在复习时，对质量、速度、密度、热值、比热、电流、电阻和电功率等概念按一定特征作了分类精选文档(见下表)。他使用的科学方法是(分类理山电仏速忘遽珈半J陵两亍堆的比傅密度、热值、比熱都与物质羸身有关A.分析和归纳B.调查和假说C.实验和演绎D.数学方法和实验5.用图象来描述物理过程或物理规律是很直观的。如图线另一端固定在容器底(容器高比细线与木块边长之和大得多)。现向容器中慢慢加水，如图 若细线中的拉力用 系的图

21、象是(fillI图22(a) 立方体木块，下面用一段细线与之相连，细2(b)所示。F表示，容器中水的深度用h表示。那么，在图中可以正确描述拉力F随深度h的变化关)举ift1|L?9 1I1J3-1111300330316jIOOJ16 .下表列出了相同条件下不同物质的密度及声音在其中传播的速度，根据上表提供的信息，可以得出的结 论是()A.声音传播的速度随着物质密度的增大而增大C.声音在金属中传播的速度大于它在气体中传播的速度大而增大7. 由于电压和电阻两者都可能影响电流的大小，用实验研究它们的关系时，可以先保持电压不变，探究电流和电阻的关系；然后保持电阻不变，探究电流和电压的关系，最后总结得

22、出了欧姆定律，这种研究问题的方 法叫“控制变量法”。在以下问题的研究中应用“控制变量法”进行研究的是()(1)滑动摩擦力大小跟哪些物理量有关(2)牛顿在伽利略等人研究成果的基础上得出牛顿第一定律(3)电流产生的热量与哪些因素有关(4)研究磁场时，引人磁感线A. (1)( 3) B. (1)( 2) C.(2)( 4)D. ( 3)( 4)8. 有些物理量不能直接测量，实验中我们是想办法测量与它大小相等的量来完成的。下列几个事例中不是应用这种方法的是()A.用量筒和水测不规则物体的体积C.用刻度尺和棉线测地图上两地间铁路线的长度受的摩擦力9. 19世纪末叶，汤姆逊发现了电子，将人们的视线引人到原

23、子的内部。由此，科学家们提出了多种关于原 子结构模型。通过学习，你认为原子结构与下列事物结构最接近的是(A.西红柿 B. 西瓜C. 面包D. 太阳系10. 同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”，提出了如下假设：滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关滑轮组机械效率高低可能与被提物重有关滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关滑轮组机械效率高低可能与承重绳子段数有关 然后一位同学设计了如图3所示的两个滑轮组，进行对比实验来验证提出的假设，则该实验验证的假设是()A. B. C. D.11. 小蜻同学在研究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关时，她猜想滑动摩擦力的大小与接触面积的大小有关。现有以下器

24、材：a.斜面，b.带钩的正方体木块(六面光滑程度相同)，c.带钩的长方体木块(六面光滑程度B.声音传播的速度随着物质密度的增大而减小D.声音在金属中传播的速度随着金属密度的增B.D.用刻度尺和停表测物体运动的速度用弹簧测力计测木块在水平面上匀速运动时所301110根据表中成绩知，跑得最快的是比较时间的方法。13. 在“研究电流跟电压的关系”实验中，被控制的物理量是 在“研究电流跟电阻的关系”实验中，被控制的物理量是 这两个实验所用的科学方法是控制变量法。14. 为了研究由特殊材料制成的某导体元件L的电学特性，小明和小华通过实验，测得通过该元件的电流与加在它两端电压 U的实验数据如下表所示：同学

25、，这里比较三人运动的快慢采用的是在相同_，实验结论是，实验结论是的条件下cr/v01 2L/.(IaIOA)020 1帥1.J1801320500观察表中的实验数据，小明、小华对猜想甲：通过导体元件猜想乙：通过导体元件猜想丙：加在导体元件I与U间的关系提出以下猜想:I.的电流可能与加在它两端电压成正比；I.的电流可能与加在它两端电压的平方成正比;1.两端电压可能与通过它的电流的平方成正比;经分析与论证，你认为，表中的实验数据支持上述哪种猜想？答：.通过导体元件L的电流I与加在它两端电压 U之间的关系式应是：15. 为了探究“电流产生的热量与电阻大小的关系”，大伟小组采用了如图(1)实验中R1、

26、R2采用什么连接方法使通过它们的电流相等？ 在通电时间相同时，两玻璃管内煤油上升较高的是 间相同，电流一定的情况下，电阻越大，电流产生的热量越1=4所示的实验装置，其中RR2o(“甲”或“乙”)瓶。由此可知，在通电时相同)，d.表面平整的长木板，e.几条毛巾，f.直尺，g.弹簧测力计。请你帮小靖同学，从上述器材中，选 出部分器材，设计一个实验，对此猜想进行验证。(填序号)所需器材：简述实验步骤：(1)将木板放在水平桌面上；(2 ) (3) 比较(3)结果得出结论。12. 体育课上，甲、乙、丙三位同学进行百米赛跑，他们的成绩如下表所示；甲HE14.3(3) 上述实验方法是研究物理问题的常用方法，

27、下面研究与此相同的是()A.在研究物体受到几个力时，引入了合力的概念B. 在探究电流与电压关系时.要保持电阻一定C.在研究磁场时，用磁感线来形象地描述磁场16. 一般固体受热时，在各个方向上的长度都会胀大，在冷却时都会缩小，物体在某一方向上长度的膨胀称 为线膨胀。下表是科技小组的同学探究影响物体线膨胀因素的实验记录，请根据实验记录回答问题。iIt鲨序号,豺料1垃制-J_B - 1 =:10,1. UUUCO D0. 19-I - _ ；u =-WI2, fJfJOOO9ISl 鯛=-=-卜-= -=- -m j-=-F-=iknfKHJOj仇巧1. CI01X50,0. 43=一I 2. OC

28、CXli)I(J. 46TJ. OOLWO i. f930（1）从1、3（2、5或4、6）两组实验记录可以看出物体的伸长量与 有关。（2）图5所示的电热设备中有一个由黄铜片与康铜片双金属合在一起的温控开关，温度升高时，双金属片向 上弯曲，使电路断开。请你参考上面的实验记录确定双金属片与固定触点接触的一边所用的材料是黄铜还是 康铜？并简述理由。（3）从上面的实验记录可看出实验采用了控制变量的方法。请 你简单表述在探究“压力大小、接触面粗糙程度影响滑动摩擦 力大小”的实验中，是如何运用这种方法的。17 .如图6所示的常用工具中，它们的物理模型都 是。在这些工具中， 省力的是 ,费力的是，既不省力也不费力的是 （填序号）。1253图7418. 爱因斯坦曾说过：“磁场在物理学家看来正如他坐的椅子一样实在在”。磁场虽然看不见、摸不着，但 可以通过对小磁针的作用证明其存在。在物