物理研究方法专题课件

1、物理研究方法专题和平区教研室 朱轶男 物理学家劳尔说：“教育无非是当一切所学的知识都忘掉的时候，最后所剩下的东西.”这就是学习过程和学习方法的作用. 巴甫洛夫认为：“重要的是科学方法，科学是思想的总结，认识一个科学家的方法远比认识他的成果价值要大.” 物理学中常见的研究方法有：控制变量法等效法实验推理法（理想化实验）转换法（转换替代、转换放大）类比法建立模型法归纳法比较法 一、 控制变量法 一个物理量可能要受到多个因素的影响和制约，在探究这个物理量与其中某个因素的关系时，需要先控制其它因素不变，来确定相关物理量之间的关系，这种方法即“控制变量法”.研究滑动摩檫力与哪些因素有关；f= N研究影响

2、液体蒸发快慢的因素； 研究影响力的作用效果的因素研究影响压力的作用效果的因素；p=F/s 研究液体内部的压强； p=gh研究物体吸热与物质种类、质量、温度的关系；Q=cmt 研究影响电阻大小的因素； R=L/S研究电流与电压、电阻的关系； I=U/R研究动能与哪些因素有关 Ek=mv2/2研究重力势能与哪些因素有关Ep=mgh研究电功或电热与哪些因素有关； Q=I2Rt研究通电导体在磁场中的受力与哪些因素有关； 研究影响感应电流的方向因素； 研究影响电磁铁磁性的因素；木板木板棉布 1、给出运用控制变量法的探究实例， 要求辨别研究的是什么问题例1（07上海）在两块相同的玻璃片上，小明同学分别滴一

3、滴质量相同的水，如图 1 所示.观察图中情景可知，他主要研究蒸发快慢是否与( )A水的温度有关 B水的表面积有关C水上方空气的流速有关 D水的质量有关中考控制变量法考查形式B2、给出运用控制变量法所要探究的课题， 要求选出实验过程.例2（07黄石）在研究“水果电池电压与哪些因素有关”的实验中（如图2所示），小星作出如下猜想：猜想一：水果电池电压与水果种类有关猜想二：水果电池电压与两电极间距离有关猜想三：水果电池电压与两电极插入水果的深度有关 为了验证上述猜想是否正确，小星设计了如下准备实验和记录的表格.为验证猜想一: 水果电池电压与水果种类有关， 应做编号为_的实验；为验证猜想二:水果电池电压

4、与两电极间距离有关 应做编号为_的实验；为验证猜想三:水果电池电压与两电极插入水果的深度有关 应做编号为_的实验.实验编号水果种类深度（cm）两极间距离（cm）电压（V）1苹果132223334菠萝215222、54、51、33、给出需要运用控制变量法探究的课题， 要求进行实验方案设计 例3（06广东）滑动摩擦力大小与压力大小、接触面大小有关吗？请你利用下列实验器材进行探究：量程足够的弹簧测力计一个，重为2N、相同的长方体木块（带钩）两个，长木板一块.写出实验步骤:a. ；b. ；c. .把一木块平放在长木板上，用弹簧测力计水平匀速拉动木块，记下弹簧测力计的示数 把一木块侧放在长木板上，用弹簧

5、测力计水平匀速拉动木块，记下相应的示数 把两木块叠放在长木板上，用弹簧测力计水平匀速拉动木块，记下弹簧测力计的示数.（09天津）27.物体只在重力作用下由静止开始下落的运动称为自由落体运动”.小明对这种落体运动产生了探究的兴趣，提出如下两个问题.问题一：物体下落的快慢是否与物体的质量有关?问题二：物体下落的高度与下落的时间存在着怎样的关系? 于是他找来一些器材并在可忽略空气阻力情况下准备进行实验.(1)请你帮助小明设计探究“问题一”的实验方案. 选用质量不同的物体，比较它们下落相同的高度所用的时间. 或选用质量不同的物体，比较它们在相同时间内下落的高度.4、给出需要运用控制变量法的探究实例，

6、要求对实验方案或结论进行评价例4（06南通）学习了液体压强的知识后做了如图3所示的实验，在饮料瓶中灌满水，然后在瓶的a、b处各扎一个小孔，观察其后发生的现象.经过反复的试验，发现从小孔中射出水流的射程s 跟小孔在水中的深度h和小孔到地面的高度H这两个因素有关.为了研究水流的射程s与h之间的关系，他们将饮料瓶放置在水平桌面边缘，看到如图所示的现象，由此他们得出了结论：小孔距水面的深度h越大，水流的射程s越大. 你认为根据图示的现象能否得出上述结论？ 请说明你的理由. 5、给出需要运用控制变量法进行探究而得到的一组实验数据，要求分析归纳实验结论方法一：计算下落高度h与下落时间平方t2的比值h/t2

7、是否相同（或t2/h），如相同，则成正比方法三：计算上升高度h与下落时间平方t2是否满足h=kt2(k0)，如满足，则成正比方法四：画出上升高度h与下落时间平方t2的图象是否是过原点的一条直线，如是，则成正比方法二：计算下落高度h与下落时间平方t2是否满足t21/t22=h1/h2、 t21/t23=h1/h3、 t21/t24=h1/h4如满足，则成正比（09天津）27.(2)小明探究“问题二”时，通过实验，测量出同一物体分别从最高点下落的高度为h1、h2、h3，并测量出每次下落的高度所对应的下落时间为t1、t2、t3.分析实验数据发现：“物体下落的高度与下落的时间不满足正比例关系”.他猜想

8、“物体下落的高度与下落的时间平方成正比”，若要验证这一猜想，应如何处理分析实验数据? 二、转换法 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易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法. 物体发生形变或运动状态改变可证明此物受到力的作用；苹果落地可证明重力存在；月食现象可证明月亮不是光源；雾的出现可证明空气中含有水蒸气；影的形成光沿直线传播； 马得堡半球实验可证明大气压的存在；奥斯特实验可证明电流周围有磁场 运动的物体能对外做功可证明它具有能；铅块实验可证明分子间引力的存在； 扩散现象可证明分子做无规则运动； 用手机能打电话可证明电磁波的存在；指

9、南针指南北可证明地磁场的存在； 例：力是看不见的，但是我们可以通过力的作用效果去认识它，这是在科学研究中常用的方法，下面四个研究实例中，同样采用这种研究方法的是（ ）A研究电流与电压、电阻的关系时，先使电阻不变去研究电流与电压的关系，再让电压不变去研究电流与电阻的关系.B温度的高低是看不见的，我们可以通过液体体积的变化去认识它.C研究牛顿第一定律时，在实验基础上经过推理，得出运动物体不受力将做匀速直线运动.D在学习蒸发与沸腾时，通过比较得出蒸发与沸腾的异同点. 例：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.在物理学中

10、还有其他一些现象也是这样，如用 可证明 的存在. 橡皮膜上所受压强的大小 U型管内液柱的高度差 焦耳定律中将电流通过导体产生的热量多少 火柴点燃快慢三、等效法 “等效法”就是在特定的某种意义上，在保证效果相同的前提下，将陌生的、复杂的、难处理的问题转换成熟悉的、容易的、易处理的一种方法. 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. 等效电路图 等效电阻（串联、并联） 研究合

11、力与分力的关系物体的重心曹冲称象 例：篮球落地后，篮球给了地面多大的力呢？给你一架台秤，一张白纸，你能测出篮球砸在地上的力吗？说说你的步骤. 四、理想化物理模型： 模型的构建是物理学中较有特点的研究方法，它是对复杂事物、复杂过程进行删繁就简，去粗存精，抓住问题本质的高度抽象体杠杆模型 原子核式结构模型 电路图是实际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手摇交流发电机、柴油机、汽油机模型（挂图） 连通器液片模型 用光线来描绘光的传播 用磁感线来描绘磁场 建立模型例：建立物理模型是物理学习研究问题的一种重要方法.例如：研究平静水面产生的反射现象时，可以将水面看成平面镜.同理，定滑轮

12、可以看成是_. 为了减小钢索承受的拉力，可以适当增加桥塔的高度.请分析原因 五、实验推理法（理想模型） 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. 理想模型就是指利用理想化的方法，把研究对象的一些次要细节、非本质的东西舍去，从而能够以简化和理想化的形式去再现原形的各种复杂结构、功能和联系的一种方法和手段.有匀速直线运动模型、牛顿第一定律（光滑平面）、功的原理等 . 理想推理著名的“牛顿大炮”的故事 以不同的速度将炮弹平射出去，射出速度越大，炮弹落地点就离山脚越远.他推想：当射出速度足够大时，炮弹将会六、类比法 类比在物理学中有着广泛的应用.所谓

13、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. （“触类旁通”“举一反三”） 卢瑟福受太阳系模型的启发,把大宇宙与“小宇宙”相类比,提出了“行星式”原子模型，原子内部类似“太阳系”.在原子物理学史上具有划时代的意义，英国卢瑟福荣获1908年诺贝尔物理奖. 声波类比水波电压类比水压电流类比水流眼睛与照相机进行类比原子的结构与太阳系的结构 分子受约束后的运动与学生上课时受约束后的运动 将电流遇到的阻碍即电阻与人走路时遇到的阻碍

14、进行类比 例：某老师在引导学生理解固体、液体和气体的微观结构时，带领学生做游戏，用人群的状态类比物体的状态.下图所示甲、乙、丙三种情景分别对应的是( ).A固态、液态、气态 B气态、固态、液态C固态、气态、液态 D液态、气态、固态例：如图（a）所示，直线AB是光滑木板与棉布的分界线（木板与棉布处在同一水平面上），然后使一个小线轴（如缝纫机上的线轴）沿着与直线AB成一角度的方向PO匀速滚动，可以看到，线轴在棉布上滚动的方向发生了改变.如图（b）所示，一束光从空气斜射入玻璃中时传播方向也发生了改变. （1）由图（a）可知当线轴的甲轮刚接触到棉布时，其速度的大小将 （变小/ 不变/变大），此时乙轮速

15、度的大小将 （变小/不变 /变大）（2）从图（a）、（b）两种类似现象可知，光由空气斜射入玻璃时而发生折射现象的原因可能是 .（3）在你学习物理知识的过程中是否运用过本题的研究方法？请列举一例说明.答： .七、比较法 通过分析，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. 此法更是贯穿于科学技术各个领域发电机和电动机速度与平均速度 蒸发与沸腾 汽油机与柴油机 水波与声波 燃气热水器与太阳能热水器 电流表与电压表 永磁铁与电磁铁 声音的传播与光的传播的异同热机与电动机的优缺点凸透镜和凹透镜光的三原色与颜料的三原色例(四川省):发电机和电动机的区别很多,比如它们的原理不同,请你在举出

16、一条,填入后面的空格内:_ 写出下列示意图表示的机器名称： 甲 乙 丙图甲是_，图乙是_，图丙是_例：在图9甲中，闭合开关后，给玻璃珠加热到红炽状态，小灯泡_，原因是玻璃变成了_；在图9乙中，闭合开关后，在给钨丝缓慢加热的过程中，小灯泡_，原因是钨丝的温度越高，它的电阻_.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的预测.它是人的思维的最高境界，合理的想象往往是人类创造发明的源泉. 如果失去摩擦，会发生例：在科幻小说往日之光中，作者鲍勃.肖幻想了一种慢透光玻璃，讲述了一段美丽动人的故事.“想象有一种玻璃，光在这种玻璃中运动的速度极慢，通过半厘米厚需要10年，比蜗牛

17、的速度还慢得多.当一块慢透光玻璃制出来时，望上去总是一片漆黑，因为还没有光穿过它.把这种玻璃放在风景秀丽的林中、湖边，带者这些美丽的景致的光陷入慢透光玻璃中，10 年也出不来.把在这种地方放了10年的玻璃镶在城市住宅的窗户上，那么，在下一个10 年的过程中，这个窗子外面便仿佛呈现出林中湖泊的美景.各种动物无声的前来饮水，空中百鸟飞翔，日夜在交替，季节在变化.身居闹市，犹如别墅.”这确实是一个有意思的幻想，但关键是要降住飞驰的光.科学技术发展到今天，部分科幻已经开始变成现实.本文作者进行科学幻想的依据是什么？在生活和学习中，你一定也有许多奇思妙想吧，简要写出一种想象及其依据. 依据是光在不同的介

18、质中传播速度不同.想象在常温下制成超导体.依据是超导材料与温度有关；人想法固定在空中不用乘坐任何交通工具，就可以周游世界.依据是地球在自转，运动是相对的；让水在常温下沸腾，产生大量气泡，不用洗衣粉就能洗衣服.依据是沸点与气压有关，只要设法降低水面上方的气压，就可使水在常温下沸腾.相对性原理 相对性原理是辩证法中的主要原理，它反映客观事物的对立与统一，是人类对客观事物及其发展规律长期观察的抽象概括如运动和静止的相对性原理对称法 对称法是物质世界结构的体现，是自然界的一项美学原则，对称方法是寻找对立面和对应的思维方法如平面镜成像守恒 守恒是世界物质不变性的体现如机械能守恒定律、热平衡方程等微小量放

19、大研究法 科学实验的常用思维方法如温度计的原理实验，力引起微小形变实验、微小质量的测量等例：把微小变化放大以利于观察，这是物理学中一种重要的方法.如图是一种显示微小形变的装置.在桌子上放两个平面镜M和N，让一束光依次被这两个平面镜反射，最后射到刻度尺L上形成一个光点，试在图中画出光束K行进的光路图并确定刻度尺上光点的位置P.若在两镜之间桌面用力F下压，M、N将向中间倾斜，由于MN之间的距离较大，光点会在刻度尺上从P点移动到P/点，把桌面的形变显示出来，则P/的位置比P_（填“高”或“低”）.例：以下测量方法属于叠加法的是（ ）A为比较不同材料的金属丝的导电性能，用长度、横截面都相同、材料不同的

20、金属丝测定它们的电阻进行比较.B要测一根细钢丝的直径，先测n根细钢丝的总直径，再算出一根钢丝的直径.C为测定一不规则容器的容积，将其注满水，测出水的体积，便知容器的容积.D要测量某导体的电阻，让导体通电后分别测量导体两端的电压和通过导体的电流，便可计算出其电阻. 估算法、替代法、假设法、试验法、比例法、隔离法、整体法、图象法、图解法、反证法、分割法、填补法、逆推法、穷举法 （09天津）2.下列数据中，接近实际情况的是( )A对人体安全的电压为220 VB 一个初中生所受到的重力约是500 NC小红上学时不行的速度大约是是20 msD家用台灯正常工作时，功率大约为200 W（09天津）13.如图

21、所示，2008年8月15日北京奥运会上，身高168 cm、体重75 kg的我国举重运动员曹磊，挺举成绩为154 kg，并用时1.5 s成功抓举起128 kg的杠铃.最后以总成绩282 kg获得女子75公斤级奥运会冠军.下列选项中，对曹磊将杠铃从地面举至最高处过程中的有关估算结果，接近实际的是（ ）A她此次挺举对杠铃做功约为3200 JB她此次挺举对杠铃做功约为6800 JC她此次抓举对杠铃做功的平均功率约为1700 WD她此次抓举对杠铃做功的平均功率约为4800 WW1=m1gh=154102=3080 (J)P=W2/t=m2gh/t=128102/1.51707 （W）AC海波是晶体，石蜡

22、是非晶体小华同学通过查阅资料收集到海波和石蜡的熔化图象如图1所示，海波的熔化图象是_(填写序 号)分析田象A可获得的信息有： _ _ 分析图象B可获得的信息有： 图1_(填一条即可) 例1、（年黄冈）“自然界只有两种电荷”这一结论的得出.跟下列哪个实例研究方法相同？、在研究光的直线传播时引入“光线”；、建立牛顿第一定律用“伽利略斜面小车实验”研究、研究物体受几个力的作用时，引入“合力”；、探讨分子运动用“扩散现象实验”研究；中考链接例2：在研究导体中的电流与导体电阻的关系时，要保持导体两端的电压不变.以下各个研究实例中，与其所用的研究方法相同的是 ( )A研究液体内部压强与哪些因素有关B研究磁场时，引入磁感线的概念C研究电流时，将它比作水流D把响铃的闹钟放在玻璃罩内，逐渐抽出罩