物理研究方法面面

1、物理研究方法面面观吉大附中 王显峰吉林大学附属中学王显峰百度 王显峰 名师工作室 即可进入可加入圈子物理课程标准要求，在突出科学探究内容的同时，重视研究方法的指导，使学生在进行科学探究、学习物理知识的过程中，逐渐拓宽视野，初步领悟到科学研究方法的真谛。 观察法，实验法，猜想法，归纳法，演绎法，分析法，综合法，分类法，比较法，类比法，推理法，图像图表法，逆向思维法，等效（替代）法，放大法，建立理想模型法，转换法，控制变量法。 观察法 最基本最直接的研究方法。简单的讲观察法就是看仔细地看。但它和一般的看不同，观察是人的眼睛在大脑指导下进行有意识的组织的感知活动。亦称科学观察。实例：水的沸腾:在使用

2、温度计前，应该先观察它的量程，认清它的刻度值。实验过程中要注意观察水沸腾前和沸腾时水中气泡上升过程的两种情况，温度计在沸腾前和沸腾时的示数变化等。 实验法指在控制条件下操纵某种变量来考查它对其他变量影响的研究方法。是研究、探讨、验证物理规律的根本方法，也是科学家研究物理的主要途径,实验是物理学发展的科学基础例略 猜想法猜想也称想象或幻想，是用已知的物理知识对某些未知的事物作出科学预测。在新的课程标准中，对物理探究能力的猜想与假设环节有这样的基本要求：尝试根据经验和已有知识对问题的成因提出猜想。对探究的方向和可能出现的实验结果进行推测与假设。认识猜想与假设在物理探究中的重要性。例略 归纳法归纳与

3、演绎是物理研究中重要的一种方法，物理学的大部分规律都是经过归纳与演绎的思维方法而发现的。是从个别中发现一般的思维方法和推理形式，即从个别事实中概括出一般原理。归纳法的实质就是从个别到一般、从特殊到普遍、从具体到抽象的分析推理过程。因为人们的认识总是从接触和认识个别、特殊的事例开始，然后在对大量同类事物的认识中，把对个别事物的认识上升到对事物共同本质的认识。 如人拉弹簧，弹簧伸长了；投篮球，篮球运动了；压气球，气球破裂了；用磁铁吸引小磁针，小磁针被吸引；从这些个别事实概括出力是物体对物体的作用，这个结论就是应用归纳法得出的。例:风是空气振动发声 人说话是声带振动发声.所以一切发声的物体都在振动

4、用于大量的实验数据，经过归纳和必要的数学处理得出结论，比如光的反射定律，胡克定律，欧姆定律、力矩平衡的条件等。 演绎法演绎是在一般中发现个别的思维方法和推理形式，即用已知的一般原理考察某一特殊对象，推演出有关这个对象的结论。与归纳法相反例：运用欧姆定律去解决具体的问题。 其他条件相同时电阻大小与长度成正比.银是电阻 所以其他条件相同时银的电阻大小与长度成正比 分析法人们认识客观事物，必须首先解剖事物的各个方面、各个部分，弄清各个部分的结构、功能、性质及其在整体中的作用例：将平抛运动整体分解为水平与竖直两个部分来研究研究浮力产生原因 综合法是把对象的各个部分、属性、要素联系起来，从总体上进行考察

5、和研究的一种思维方法。综合法是在分析的基础上进行的科学概括，并把对各个部分、各种属性、各种要素及其相互关系的认识总合统一为对事物整体的认识，从而达到对事物的全貌及其本质和规律的把握。例同前分析和综合是揭示个别和一般、现象和本质的内在联系的思维方法，是科学抽象的主要手段，是各种认识活动的基础。综合是以分析为基础，分析又是以综合为指导 比较法是通过观察，分析，找出研究对象的相同点和不同点，它是认识事物的一种基本方法，是认识事物强化概念的有效途径。例：发电机和电动机的区别实验用温度计和体温计构造与用法的对比；把蒸发和沸腾现象、条件、汽化的激烈程度及影响因素进行对比；晶体、非晶体熔化和凝固过程温度变化

6、与状态对应情况的对比；重力和质量概念及测量工具的对比；平衡力和非平衡力作用效果的对比；电流表和电压表使用方法的对比；串并联电路规律的对比；带电体和磁体基本性质的对比。汽油机和柴油机电功与电功率 分类法：分类是根据对象的共同性和差异性，将对象区分不同的种类，并形成的一定的从属关系的不同等级的系统的逻辑方法 如物体可分为固、液、气；触电的形式可分为单线触电和双线触电等。 人们对客观事物的认识，总是从区分事物开始的。要区分事物，就要进行比较。要系统地掌握已经区分的事物，还要在比较的基础上进行分类。比较是分类的前提，分类是比较的结果。它们是认识客观事物的两种初级的、也是最基本的逻辑思维方法。 类比法：

7、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。物理教学中类比方法可以帮助学生理解较复杂的实验和较难的物理知识。把电流类比为水流，电压类为水压；声波类比为水波；原子结构的模型与太阳系 分子间作用力时与拉伸的橡皮筋和压缩了的弹簧 推理法是在观察实验的基础上，忽略次要因素，进行合理的推想，得出结论，达到认识事物本质的目的。例：在探究空气能传声的实验中，逐渐将真空罩内的空气抽出，听到罩内的闹钟的声音逐渐变弱，推理得出真空不能传声的结论。伽利略实验运动着的物体，如果不受外力作用，它的速度将保

8、持不变，并且一直运动下去。就是理想化实验得出的一条重要物理规律。 图象图表法图象是一个数学概念，用来表示一个量随另一个量的变化关系，很直观。由于物理学中经常要研究一个物理量随另一个物理量的变化情况，因此图象在物理中有着广泛的应用。在实验中，运用图象来处理实验数据，探究内在的物理规律，具有独特之处。如：探究固体熔化时温度的变化规律水的沸腾情况的实验探究电阻上的电流跟电压的关系同种物质的质量与体积的关系重力大小跟质量的关系等实验图表法也常用于实验教学，通过大量的实验进行观察，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 逆向思维法

9、：逆向思维法是指为实现某一创新或解决某一因常规思路难以解决的问题，而采取反向思维寻求解决问题的方法。 奥斯特发现了电流的磁场之后，法拉第思考既然能“电生磁”，那么，反过来能不能：“磁声电”？这是一种逆向思维法。 等效法：等效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。 等效电路在电路：把不易分析的复杂电路简化成为较为简单的等效电路； 等效电阻分力与合力等效 在探究平面镜成像时，用玻

10、璃板替代了平面镜，因两者在成像特征上有共同之处，容易使学生接受，而玻璃板又是透明的，能通过它观察到玻璃板后面的蜡烛，便于研究像的特点，揭示出规律。 学习伏安法测电阻之后，在实验中缺少电压表或电流表，其它器材不变，另有一个已知阻值的定值电阻供选用，要求测出未知电阻，可以用等效替代的思想进行设计了。“曹冲称象” 把电流表看成导线 ，电压表看成断路 注意二力平衡是等效思想吗杠杆平衡两端等效？天平？ 放大法研究物理问题时，需要利用各种实验设备来进行物理实验。在物理实验中常常遇到一些微小物理量的测量。物理工作者为提高被测物理量精度，常选用特殊的测量装置将被测物理量放大后再进行测量。我们把提高测量精度、使

11、物理量的数值变大、作用时间延长、作用空间扩展的方法叫做物理量的放大法。 机械放大是物理实验最直观的一种放大方法，它是一种空间放大方法。游标放大、螺旋测微放大、机械杠杆 -无液气压计光学装置放大 一种是使被测物通过光学装置放大视角形成放大像，便于观察判别，从而提高测量精度。例如放大镜、显微镜、望远镜等。 温度计液柱 理想模型法就是指把复杂的问题简单化，把研究对象的一些次要因素舍去，抓住主要因素，对实际问题进行理想化处理去再现原形的本质的东西，构成理想化的物理模型。这是一种重要的物理研究方法。例如探究杠杆平衡条件的实验，杠杆就是一种理想化的模型。杠杆在使用时，由于受到力的作用，都会引起或多或少的形

12、变，然而在研究中把此时的形变忽略不计，这里我们就把杠杆经过理想化的处理，认为它无形变，视为一个硬棒 如匀速运动光滑水平面轻质杠杆不计电阻的电流表不计温度对阻值影响的电阻电压稳定的电源树的例子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来直观、形象的表达物理情境。如光线磁感线托里拆利实验中“液片”等，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。 转换法：用看得见的现象反映看不见的本质，这是物理上的转换法。它是帮助我们认识物理现象的一种常用的科学方法在初中物理中经常用到这样的研究方法。 例：温度计的工作原理分子的无规则运动通过扩散现象和布朗运动去认识在研究大气压强时，我们可以马德堡半球实验来证明大气压强的存在测量大气压的值时用转换为测水银柱的压强的方法测量测量摩擦力用二力平衡的原理转换为弹簧秤的读数看不见的电流通过电流的效应来判断它在存在物体是否带电看它能否吸引轻小物体物体周围是