初中物理常见的研究方法

初中物理常见研究方法第1页认识一个科学家方法远比认识他结果价值要大。所以我们不但要让学生掌握基本物理概念和规律，了解物理学知识体系，同时也要介绍物理方法，指导学生学利用正确物理方法研究问题、分析问题、处理问题。

新课程提出多维目标中，过程与方法是其中一个主要纬度目标。巴甫洛夫也认为，第2页类比法、等效法、转换法、控制变量法、模型法、推理法、比值定义法、多因式乘积法、放大法、积累法、图象法、图表法、猜测法等。下面我们介绍其中一些常见研究方法。初中物理中用到科学方法有许多，比如观察法、试验法、比较法、归纳法、分类法、第3页一、控制变量法：就是把一个多原因影响某一物理量问题，经过控制其中几个原因不变，只让其中一个原因改变，从而转化为多个单一原因影响某一物理量问题研究方法。这种方法在试验数据表格上反应为：某两次试验只有一个条件不相同，若两次试验结果不一样，则与该条件相关，不然无关。反过来，若要研究问题是物理量与某一原因是否相关，则应只使该原因不一样，而其它原因均应相同。控制变量法是中学物理中最惯用方法。第4页书中实例:研究影响力作用效果原因研究滑动摩檫力与哪些原因相关

研究液体内部压强

研究影响液体蒸发快慢原因研究物体吸热与物质种类、质量、温度关系

研究影响电阻大小原因研究电流与电压、电阻关系研究电功或电热与哪些原因相关

研究通电导体在磁场中受力与哪些原因相关研究影响感应电流方向原因研究动能（或重力势能）与哪些原因相关

……第5页ABCDEFGH例1：探究决定电阻大小原因第6页第7页分析数据，得出结论：（1）导体电阻跟导体材料相关；（2）导体材料、横截面积，都相同时，导体越长，电阻越大；（3）导体材料、长度都相同时，导体横截面积越小，电阻越大；（4）导体被加热后，它温度升高，电流表示数变小，表明导体电阻变大，这说明导体电阻还跟温度相关，对大多数导体来说，温度越高电阻越大。第8页

例2：某校研究性学习小组在探究“液体蒸发快慢与哪些原因相关”过程中，依据生活经验提出了以下两种猜测：

猜测一：液体蒸发快慢可能和物质种类相关。

猜测二：液体蒸发快慢和液体表面空气流动快慢相关。

针对猜测一，同学们设计试验及观察到现象以下：

在玻璃板上，同时用酒精和水涂一个一样大圆斑，观察发觉酒精圆斑先干了。

请你认真思索以下问题，并回答：

（1）同学们经过试验得出结论是：

（2）试验中“涂一样大圆斑”其目标是：

（3）设计出研究猜测二试验方案：

蒸发快慢与液体种类相关

控制变量，使之在相同条件下进行比较在两个表面积相同同种液体条件下，比较不一样空气流动快慢时蒸发情况

第9页例3:小兰在观察提琴、吉他、二胡等弦乐器弦振动时，猜测：即使在弦张紧程度相同条件下，发声音调高低还可能与弦粗细、长短、及弦材料相关。于是她想经过试验来探究一下自己猜测是否正确。下表是她在试验室控制琴弦条件。第10页假如小兰想探究弦发声音调与弦材料关系，你认为她应该选取表中编号为__________琴弦（只填写字母代号）。探究过程通常采取以下一些步骤：①试验研究；②分析归纳；③提出问题（或猜测）；④得出结论等。你认为小兰要完成本探究全过程，所采取步骤合理次序应该是：__________（只填写数字代号）。在上述探究过程中，总要控制一些原因，使它们保持不变，进而寻找出另外一些原因关系，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试验名称：__________。第11页分析：想探究弦发声音调与弦材料关系，应控制弦粗细、长短相同，只让弦材料不一样，据此找到弦D和E；第2问考查探究问题方法，答案为③①②④；第3问把学生思绪引向了整个初中物理学习内容，同学们能够从力、声、热、光、电、磁、能等方面回答。第12页二、推理法（理想试验法）有一些物理现象，因为受试验条件限制，无法直接验证，需要我们在通常情况下进行试验，然后进行合理推想，得出结论，到达认识事物本质目标。这也是一个惯用科学方法——推理法。因为推理法是用通常情况下完成试验代替了理想情况下才能完成试验，所以推理法有时也叫理想试验法。初中物理教材中比较经典例子是牛顿第一定律得出。第13页例：人们惯用推理方法研究物理问题。在研究物体运动状态与力关系时，伽利略经过如图甲所表示试验和对试验结果推理得到以下结论：运动着物体，假如不受外力作用，它速度将保持不变，而且一直运动下去。小车在不一样表面上运动毛巾表面棉布表面木板表面abc第14页推理方法一样用在“研究声音传输”试验中。在如图乙试验中，现有试验设备总是极难将玻璃罩内抽成真空状态，在这种情况下，你是怎样经过试验现象推理得出“声音不能在真空中传输”这一结论？第15页【分析】在“研究声音传输”试验中，试验现象是伴随罩内空气不停抽出，听到铃声越来越弱。但最终还是能听到声音，主要原因有：试验设备总是极难将玻璃罩内抽成真空状态，以及周围固体还能传声。这时推理就显得很主要了，它能够突破试验条件限制，抓住主要原因，忽略次要原因，得出结论。题目标示例，既给出了学生套用格式，又降低了考题难度。本试验能够推理：假如罩内被抽成真空，将不能听到铃声，由此能够推出“声音不能在真空中传输”结论。第16页三、转换法：

物理学中对于一些看不见、摸不着现象或不易直接测量物理量，通惯用一些非常直观现象去认识，或用易测量物理量间接测量，这种研究问题方法叫转换法。初中物理在研究概念、规律和试验中多处应用了这种方法。第17页书中实例:物体发生形变或运动状态改变可证实此物受到力作用

马得堡半球试验可证实大气压存在

影子形成可证实光沿直线传输奥斯特试验可证实电流周围有磁场指南针指南北可证实地磁场存在

扩散现象可证实分子做无规则运动铅块试验可证实分子间引力存在运动物体能对外做功可证实它含有能

……温度计工作原理第18页例：用下列图所表示试验来研究流体压强与流速关系时，对着两纸片中间吹气是为了

，你是经过观察

来判断纸片间压强大小改变。这种研究问题方法叫做

。

加紧两纸片间空气流速

两纸片相互靠近或远离转换法第19页【分析】对着两纸片中间吹气是为了加紧两纸片间空气流速，我们是经过观察两纸片相互靠近或远离来判断纸片间压强大小改变。因为气体压强我们看不见、摸不着，所以我们经过这种转换法方式感知它存在。

第20页四、等效法：等效是指不一样物理现象、模型、过程等在物理意义、作用效果或物理规律方面是相同。它们之间能够相互替换，而确保结论不变。等效方法是指面对一个较为复杂问题，提出一个简单方案或构想，而使它们效果完全相同，从而将问题化难为易，求得处理。第21页书中实例:等效电路

等效电阻

分力与协力等效

……用排水法测量不规则小块固体体积第22页请观察：转换法:

电流大小灯泡亮度磁场小磁针偏转等效法:分力协力小石块体积排开水体积;小结：“等效法”中相互替换两个物理量种类通常相同，而“转换法”中两个物理量只是有因果关系，其性质往往并不相同。放大法？累积法？第23页〖例〗如图所表示，在桌面上竖立一块玻璃板，把一支点燃蜡烛放在玻璃板前面，能够看到玻璃板面出现蜡烛像。要想研究玻璃板成像特点，关键问题是设法确定像位置。仔细想想，试验时详细做法是__________。我们这么确定像位置，凭借是视觉效果相同，因而能够说是采取了_________科学方法。第24页【分析】虚像是无法用光屏承接，所以虚像特点研究成了试验一个难题；为了准确探究平面镜所成虚像特点，试验中用两支完全相同蜡烛和可透视平面玻璃板，并采取等效法很好地处理了这一难题。答案：另外拿一只相同蜡烛在玻璃板后面移动，直到看上去它跟像完全重合；等效替换。第25页五、类比法：

类比在物理学中有着广泛应用。所谓类比，实际上是一个从特殊到特殊或从普通到普通推理。它是依据两个（或两类）对象之间在一些方面相同或相同而推出它们在其它方面也可能相同或相同一个逻辑思维。从而能够帮助我们了解较复杂试验和较难物理知识。第26页书中实例:电压与水压电流与水流

内能与机械能

……原子结构与太阳系第27页例：为了让同学们了解把几个电阻串联起来和并联起来对总电阻影响，老师作了这么一个“类比”：某学校同学想从小河南岸到北岸参加植树活动，他们利用若干块相同木板搭成如图所表示三种桥梁，请大家想一想，要想让全校学生安全地过河，按哪一个方法搭建桥梁最方便快捷呢？而哪一个方法又是最不合理呢？同学们必定会很快地判断出：第三种方法是最方便快捷，因为它桥面最宽；而第二种方法是最不合理，因为它不但没有增加桥面宽度，反而加长了桥面长度！第28页现在我们将上例中每一块木板当成一个电阻，则第二种方法相当于将三个电阻

联，第三种方法相当于将三个电阻

联，于是同学们就很轻易经过对比三种桥效果得出这么结论：把几个电阻串联起来，相当于增加了导体

，所以总电阻

（填“变大”、“变小”、“不变”）；把几个电阻并联起来，相当于增加了导体

，所以总电阻

（填“变大”、“变小”、“不变”）。请你也试着举一个这么“类比”研究科学问题例子：

。第29页【分析】第二种方法相当于将三个电阻串联，第三种方法相当于将三个电阻并联。对比三种桥效果能够得出这么结论：把几个电阻串联起来，相当于增加了导体长度，所以总电阻变大；把几个电阻并联起来，相当于增加了导体横截面积，所以总电阻变小。这么“类比”研究科学问题例子除了上文提到还有：波纹在水面传输类比声波形成；研究声波时，能够用弹簧做类比试验，将弹簧平放于桌面，往返运作，会形成密部和疏部；细水管喝水比粗吸管喝水时间要慢，就好比粗导体中电阻比细导体电阻小；大气压强就好象无数雨点打在伞上一样；……

第30页六、模型法：

实际中事物都是错综复杂，在用物理规律对实际中事物进行研究时，常需要对它们进行必要简化，忽略次要原因，以突出主要矛盾．用这种理想化方法将实际中事物进行简化，便可得到一系列物理模型。

第31页书中实例:研究肉眼观察不到原子结构时建立原子核式结构模

研究连通器原理时用到液片模型研究光现象时用到光线模型研究磁现象时用到磁感线模型力示意图或力图示是实际物体和作用力模型电路图是实物电路模型……第32页注意：模型法有时也包含有类比法思想，但它更突出特点是力争将研究对象抽象化、简单化。第33页〖例〗芜湖长江大桥是座当前我国科技含量较高特大型公、铁两用斜拉索桥梁。大桥建设，用到了很多物理学知识和研究方法。（1）在铁路桥引桥靠近居民住宅区一侧，建有高3米左右板墙（如图所表示），其作用是____________________。（2）汽车过桥时，每隔一段距离会有显著颠簸，这是大桥桥面上缝隙所致。这些缝隙是（）A．一个交通标志，用于确认距离，防止发生追尾事故B．来往车辆过多，造成路面损毁C．防止司机开车因为过分平稳而瞌睡D．伸缩缝，用于允许路面膨胀和收缩

第34页（3）将大桥结构进行简化，取其部分可抽象成如图丁所表示模型。①能够看出它用到了相关知识。其中O是__________，代表桥重和过往车辆等产生对桥作用力。②为了减小钢索承受拉力，在需要与可能前提下，能够适当增加塔桥高度。请分析原因。③假如让你来设计新斜拉索式大桥，你还能提出什么方法能够减轻钢索承受拉力？（说出一个方法即可）④你知道吗？在上述研究中，我们用到了物理学中很主要一个研究方法：建立模型。建立模型能够帮助人们透过现象，忽略次要原因，从本质认识和处理问题；建立模型还能够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？请举一例详细说明。（本题实例除外）第35页【分析】本题以芜湖长江大桥为载体，将声、热、杠杆等知识有机融合，考查学生综合利用知识能力。尤其是重视了对物理学研究方法考查，使学生在做题过程中学会了忽略次要原因，抓住主要问题建立模型法。题目最终一问让学生再举例子说明在初中物理学习中，在研究哪些问题时也用到了这种方法？轻易激活学生思维，促使学生对知识回想和重新整合。答案：①用以隔音，降低火车行驶时产生噪音污染。②（D）。③(1)杠杆、支点、F1；(2)增加桥塔高度，能够增大拉力力臂。依据杠杆平衡条件，钢索所承受拉力也随之减小；(3)使用新型轻质材料减小桥梁自重等。④略。第36页七、比较法：

寻找两件事物相同和不一样之处，就需要用到比较法，能够进行比较事物和物理量很多，对不一样或有联络两个对象进行比较，我们主要从中寻找它们不一样点和相同点，从而深入揭示事物本质属性。第37页书中实例:质量与重力比较压力与重力比较串联与并联电路比较电流表和电压表使用方法比较串、并电路电压、电流、电阻比较功率与效率比较电与磁比较……第38页例:某小组同学研究圆柱体上、下表面受到液体压力大小与液体深度、密度关系。试验时，该小组同学把一个高为0．1m实心圆柱体先后浸没在甲、乙两种液体中(液体甲密度大于液体乙密度)，并不停改变它所处深度。他们利用仪器测得液面到圆柱体上表面距离及圆柱体上、下表面受到液体压，并利用公式求得上、下表面受到液体压力。

第39页表一液体甲分析

同一表格中,ρ液相同，研究是F1与h关系.结论

在ρ液相同情况下，F1与h.成正比.表二液体乙

液面到上表面距离h(m)00.020.040.060.080.10上表面受到液体压力F1(N)00.200.400.600.801.00下表面受到液体压力F2(N)1.001.201.401.601.802.00液面到上表面距离h(m)00.020.040.060.080.10上表面受到液体压力F1(N)00.160.320.480.640.80下表面受到液馇压力F2(N)0.800.961.l21.281.441.60(1)比较表一(或表二)中第一行与第二行数据，结论怎样？第40页表一液体甲分析

相同，研究是F1与ρ液关系.结论

在h相同情况下，ρ液越大，F越大.表二液体乙

液面到上表面距离h(m)00.020.040.060.080.10上表面受到液体压力F1(N)00.200.400.600.801.00下表面受到液体压力F2(N)1.001.201.401.601.802.00液面到上表面距离h(m)00.020.040