中考复习冲刺之实验研究方法篇

1、 重庆熟思教育 重庆熟思教育·凤鸣山校区 教师1对1 ShuSi Education Technology (ChongQing) Co.,Ltd.初中物理研究方法物理学是一门理论性与实践性都很强的综合学科。随着新课标准的实施会有许多新的问题出现，需要我们探讨研究，因此，我们不仅要掌握新的教育理念，还要掌握新的物理研究方法。图表法、比较法、控制变量法、等效替代法、转换法、类比法、建立模型法、理想实验法等是初中物理常用的研究方法。下面我将一些重要的实验方法进行一下分析。一、 控制变量法 所谓控制变量法，就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人为控制，使其中的一

2、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。如：通过导体的电流I受到导体电阻R和它两端电压U的影响，在研究电流I与电阻R的关系时，需要保持电压U不变；在研究电流I与电压U的关系时，需要保持电阻R不变。为了研究导体的电阻大小与哪些因素有关，控制导体的长度和材料不变，研究导体电阻与横截面积的关系。为了研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关，保证压力相同时，研究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系。【方法特点】控制变量法是物理学研究的重要方法之一。控制变量法就是把一个多因素影响某一物理量的问题，通过控制某几个因素不变，只让其中一个因素改变，从而转化为多个单一因素影响某一物理量的问题的研究

3、方法。例题1、两段长段、粗细和材料都不同的导体分别接在电压相同的电路中，则下列判断中正确的是（ ） A.长导体中的电流一定大些B.短导体中的电流一定大些C.无论哪段导体被拉长后，通过的电流都一定变小D.无论哪段导体被冷却后，通过的电流都一定变小图1例题2、在“研究电流跟电压、电阻的关系”的实验中，如图1所示，我们先使电阻箱的电阻取某一值，多次改变滑动变阻器的阻值，记录每次的电流值和相应的_值，得到当电阻不变时，电流跟_成正比的关系；然后多次改变电阻箱的阻值，调节滑动变阻器的滑片，使每次_保持不变，记录每次电阻箱的阻值R和相应的_值，得到此时电流跟_成反比的关系。例题3、在验证焦耳定律实验中，为

4、了比较两根不同的电阻丝发出的热量跟电阻的关系，实验时应该同时让两根电阻丝的 （ ）A两端电压和通过的电流相同B电阻和通电时间相同C通电时间和通过的电流相同D两端电压、通过的电流和通电时间相同 控制变量法，就是一个物理量跟多个因素有关，研究它跟其中一个因素的关系时，必须保持其他因素不变（或相等），只改变这一因素，然后找出变化的规律。如:、在实验设计中用到“控制变量法”。如“研究压力作用效果与什么因素有关？”“研究电磁铁磁性强弱与什么因素有关？”“电阻大小与什么因素有关？”例4、 在研究电阻与长度，材料，横截面积三个因素的关系，从而使问题简单化，这种方法在科学上叫做控制变量法，在下列四个研究问题的

5、实例中，采用此方法的是（ ）A、研究电流与电压，电阻关系时，先让电阻一定，研究电流与电压的关系；然后使电压不变，研究电流与电阻的关系B、研究电流时，将它比做水流去研究C、研究物体受两个力的情况时，引入合力的概念D、利用光线来研究光的传播路线例如图所示的情景，是研究蒸发快慢与哪些因素有关的探究过程，这个探究方案中（a）（b）（c） 图(a)是研究蒸发快慢与液体表面积大小关系的图(b)是研究蒸发快慢与温度高低关系的图(c)是研究蒸发快慢与液体表面附近气流快慢关系的整个过程中是利用“控制变量法”和“对比法”进行探究的 以上说法正确的是 A只有B只有C只有D均正确例5 在研究“导体的电阻跟横截面积关系

6、”的实验中，用如下图的装置，把两条电阻的AB和CD分别接入电路，AB比CD的横截面积小。将AB连入电路时，电流表示数为I1，将CD连入电路时，电流表示数为I，且I2I1。 （1）AB和CD两根电阻丝还要满足的条件是： ； 。（2）分析实验结果，得出的结论是 （3）在这个实验过程用到了哪些物理研究方法： 例6：研究弦的振动频率 （1）弦的频率跟哪些因素可能有关?（2）采用什么方法进行研究?怎样研究?（3）我们还学习过哪些物理规律时运用了控制变量法?2、在理解概念时用到“控制变量法”在初中物理教材中，物理概念和规律形成和理解经常采用的是“控制变量法”。如：速度（ ）、密度（ ）、压强（ ）、比热容

7、（ ），欧姆定律（ ）、电功率（ ）、电热（ ）、液体内部压强的规律（ ）、阿基米德定理（ ）等物理规律等等，所以我们在判断概念表达是否正确时，一定要采用 “控制变量法”。例7、 在学习欧姆定律时，为了研究导体中的电流I与导体两端电压U、导体电阻R的关系，先保持导体电阻R的一定，研究导体中的电流I与导体两端电压的关系；再保持导体两端电压一定，研究导体中的电流与电阻的关系，得到I=U/R，这是研究物理规律常用的一种方法，叫做“控制变量法”。下面四个研究过程中也运用这种方法的是（ ）A、研究电流时，将它比作水流B、研究电流通过导体发热功率P与导体中的电流I、导体电阻R的关系，得到P=I2R。C、将

8、物体分别浸在水、酒精等多种液体中，通过多次实验得出；浸在液体中的物体受到液体对它向上托的力，即浮力D、研究液体内部压强P与液体密度 和深度h的关系，得到P= gh例8 下列关于导体电阻大小的比较，判断正确的是（ ） A.铁的电阻一定比铝的电阻大 B.两根粗细一样的导体，长的一定比短的电阻大 C.粗的铜导线的电阻一定小于细的铁导线的电阻 D.在其他条件不变的前提下，镍铬合金的电阻一定大于铜导线的电阻解析 电阻是导体本身的一种性质，它的大小决定于导体的材料、长度、横截面积和温度，根据影响电阻大小的四个因素来比较电阻的大小时，一定要用到控制变量法，即必须保持另外三个因素相同，再根据另一个因素的大小来

9、确定电阻大小。故A、B、C都不对，而D答案刚好满足这一要求，且镍铬合金的电阻率（即材料这一因素）大于铜的电阻率，故D对。二、转换法物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用容易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。如：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。要研究动能的大小与哪些因素有关，首先就要知道怎样“看出”动能的大小。物体具有动能的大小是无法直接“看出”的。怎么办呢？我们可以利用能量与做功的关系，把物体具有能量的大小转换为它能够对外做功的大小反应出来。【方法特点】物理学中对于一些抽象、空洞

10、、看不见、摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识，或用易测量的物理量间接测量，这种通过转换研究对象、空间角度、物理规律、物理模型、思维角度、物理过程、物理状态、时间角度等达到化繁为简，化难为易，间接获取问题解决的一种解题方法叫转换法。通过直接感知的现象，推测无法直接感知的事实，；即用形象替代抽象，用有形代替无形。初中阶段有以下一些等效替代法的实例： 现象 事实（1）小灯泡是否发光-证明电流的存在（2）小磁针的偏转-说明磁场的存在（或者证明通电导体周围有磁场）（3）收音机收音、手机通话-证明电磁波的存在（4）抛出去的物体要下落-证明万有引力（重力）的存在（5）风的存在

11、-证明空气的存在（6）扩散现象-证明分子运动的存在（7）听到声音-证明声波的存在（8）刹车后，人向前倾等惯性现象-证明惯性的存在（9）运动的物体最后会停下来-证明摩擦力的存在（10）踢了球的脚会觉得疼-反作用力的存在例题1、分子运动看不见、摸不着，不好研究，但科学家可以通过墨水扩散现象去认识它.这种方法在科学上叫做“转换法"。下面是小红同学在学习中遇到的四个研究实例，其中采取的方法与刚才研究分子运动的方法相同的是（ ） A利用磁感应线去研究磁场问题B电流看不见、摸不着，判断电路中是否存在电流时，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

12、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，将它比做水流例题2、如图2所示，电池的内阻可以忽略不计，电压表和可变电阻器R串联接成通路，如果可变电阻器R的值减为原来的1/3时，电压表的读数由U增加到2U，则下列说法中正确的是 （ ） A.流过可变电阻器R的电流增大为原来的4倍   B.可变电阻器R消耗的电功率增加为原来的2倍   图2C.可变电阻器两端的电压减小为原来的2/3    D.若可变电阻器R的阻值减小到0，那么电压表的示数变为4U例3：分子运动看不见、摸不着，不好研究，但科学家

13、可以通过研究墨水的扩散现象认识它，这种方法在科学叫做“转换法”。下面是小红同学在学习中遇到的四个研究实例，其中采取的方法与刚才研究分子运动的方法相同的是（ ）A、利用磁感线去研究磁场问题 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，将它比作水流三、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。通过类比，使人们对所要提示的事物有一个直接的、具体的形象认识，再

14、逐步达到从理论上认识的高度。如：认识电流时，用水流进行类比。认识电压时，用水压进行类比。通过类比，用大家熟悉的水流、水压的直观认识，使得看不见、摸不着的抽象的电流、电压等知识跃然纸面，栩栩如生。【方法特点】类比在物理学中有着广泛的应用。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。它是根据两个（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,有效地揭示自然界的各种秘密，促进学生创造性思维发展，达到“他山之石，可以功玉”的效果。例题6、学生学习电学知识时，在老师的引导下，联想到如图

15、3所示的力学实验现象，进行比较找出相类似的规律，其中不正确的是（ ）图3A.水压使水管中形成水流；类似地，电压使电路中形成电流B.抽水机是提供水压的装置，类似地，电源是提供电压的装置C.抽水机工作时消耗水能，类似地，电灯发光时消耗电能D.水流通过涡轮时，消耗水能转化为涡轮的动能；类似地，电流通过电灯时，消耗电能转化为内能和光能四、图表法图象是描述物理过程、揭示物理规律、解决物理问题的重要方法之一，它具有形象、直观、动态变化过程清晰等特点，能把物理问题简化明了，使探究过程优化，有效、简捷。例如在探究冰的熔化过程中，将实验数据作出图象，很容易理解晶体熔化的特点。图表法也常用于实验教学，通过大量的实

16、验进行观察，取得数据，然后加工整理上升为规律。如探究凸透镜成像的规律时，按下面的表格进行探究实验，很容易得出凸透镜成像的规律物 距成 像 特 点像 距应 用U2f倒立缩小实像f<<2f照相机U=2f倒立等大实像ff<U<2f倒立放大实象f投影仪，幻灯机U=f不 成 像粗测焦距Uf正立放大虚象VU放大镜五、等效替代法等效替代法是一种抓住两个看来不同的物理过程，寻求其相同的效果之处。用此来探究物理概念和规律来解决物理问题的方法。如：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。在“曹冲称象”中用石子等效替换

17、大象，效果相同。【方法特点】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，从而将问题化繁为简、化生为熟、化难为易，这不仅能提高学生的解题速度，而且还有助于学生理解能力、应变能力和创造能力的培养。 例题1、在物理实验中常用到等效替代法。例如将一个7的电阻替换某支路中2和5串联的电阻，在其他条件不变的情况下，该支路中电流不变，说明一个7的电阻与阻值为2和5串联的电阻对电流的阻碍作用是等效的，所以可用7的电阻替代2和5串联的电阻。在用如图4所示电路测量未知电阻的实验中，用的就是等效替代法。其中Rx是待测电阻（阻值大约几百欧），R是滑动变阻器，R0是电阻箱（电

18、阻箱的最大电阻值大于Rx。）（1）请根据实验电路图把下列主要实验步骤中的空白填齐。按电路图连好电路，并将电阻箱R0的阻值调至最大。闭合开关S1前，滑片P置于_端。（选填“a”或“b”）闭合开关S1。闭合开关_，调节滑片P，使电流表指针指在适当的位置，记下此时电流表的示数I。图4先断开开关_，再闭合开关_，保持_的电阻不变，调节_，使电流表的示数仍为I。（2）在此实验中，若将电流表改为电压表，其他器材不变，在虚线框内画出用等效替代法测量Rx电阻的实验电路图。（要求所设计的电路在连接好后，只能通过开关改变电路连接情况）例2、“曹冲称象”运用了等效的方法，巧妙地测出了大象的体重。下面是初中物理学习过

19、程中遇到的几个研究实例：（1）在研究物体受力时，引入了合力的概念；（2）在研究光时，引入“光线“的概念；（3）在研究多个电阻的串联或并联时，引入了总电阻的概念；（4）在研究磁现象时，引入了”磁感线“的概念。在上述几个实例中，采用等效法的是：（ ）A、（1）和（2） B、（1）和（3） C、（2）和（3） D、（3）和（4）六、实验推理法有一些物理现象，由于受实验条件所限，无法直接验证，需要我们先进行实验，再进行合理推理得出正确结论，这也是一种常用的科学方法。如：在进行牛顿第一定律的实验时，当我们把物体在越光滑的平面运动的就越远的知识结合起来我们就推理出，如果平面绝对光滑物体将永远做匀速直线运动

20、。在做真空不能传声的实验时，当我们发现空气越少，传出的声音就越小时，我们就推理出，真空是不能传声的。七、建立模型法建立模型法是人们为了研究物理问题的方便和探讨物理事物的本身而对研究对象所作的一种简化描述，是以观察和实验为基础，采用理想化的办法所创造的，能再现事物本质和内在特性的一种简化模型。物理学的发展过程可以说就是一个不断建立物理模型和用新的物理模型代替旧的或不完善的物理模型的过程。如：研究肉眼观察不到的原子结构时，建立原子核式结构模型。电路图是实物电路的模型。力的示意图或力的图示是实际物体和作用力的模型。依照事物的形状和结构按比例造成模型演示抽象的原理的方法。电动机 发电机 杠杆 连通器 轮轴 天平、台秤、滑轮、跷跷板的物理模型是杠杆 船闸、管涌、茶壶、自来水管、锅炉水位计、过桥涵洞的物理模型是连通器方向盘、扳子、自行车的车把、脚蹬子、门把手的物理模型是轮轴盘山公路、楼梯的物理模型是斜面汽车后视镜、拐弯处的反光镜的物理模型是凸面镜太阳灶的物理模型是凹面镜1、用光线来研究光的传播路线2、用磁感线来研究磁场的性质3、用力的示意图来研究力的三要素4、用力臂来研究杠杆原理5、用波形来研究声波例1、在物理学中，可以用一个带箭头的直线来表示光的传播路径和方向，这条想象的线叫做光线。在下列几个物理学研究的实例中，与引入“光线”这一物理概