物理研究方法

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初中物理教材中，潜存着许多物理学的研究方法，科学方法考查以下内容：①类比法；②控制变量法；③转换法；④等效法；⑤比较法；⑥模型法；⑦分析归纳法和分类法；⑧理想实验法

※一、类比法

（1）用水压类比电压，用水流的形成类比电流的形成 ．．．．（2）用水波类比声波 ．．．．

（3）用人酒量类比比热容的大小，酒量大的人喝很多酒也没有什么变化，就好象由比热容大的．．．．．物质作成的物体，吸很多的热量，自身的温度变化不大。

（4）用坐在教室里的学生类比固体物质的分子（如．．．．．．．．．．．．．．．图1）；用课间教室里的学生类比液态物质的分子（如图2）；．．．．．．．．．．．．．．．用操场上乱跑的学生类比气态物质的分子（如图3） ．．．．．．．．．．．．．．．

（5）用速度类比功率 ．．．．

例1：下面是，小明在物理学习中的几个探究实例：

①在研究电阻之间串联时，引入总电阻的概念。 ②通过水银柱的高度来表示大气压的大小。 ③研究电流时，把它比作水流去研究。

④通过回忆\"速度\"的研究过程去研究\"功率\"。

上述几个实例中，采用\"类比法\"的是：（ ） A．①、③ B．③、④ C．②、③ D．②、④

※二、控制变量法

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。 ．．．．．．．．．．．．．．．．1、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2、 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

（b） （a）

①图(a)是研究蒸发快慢与液体表面积大小关系的

②图(b)是研究蒸发快慢与温度高低关系的

③图(c)是研究蒸发快慢与液体表面附近气流快慢关系的

④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①② B．只有③④

C．只有①②③ D．①②③④均正确

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（c）

例3 在研究“导体的电阻跟横截面积关系”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I2，且I2＞I1。

（1）AB和CD两根电阻丝还要满足的条件是： ① ；

② 。

（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4：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（ ），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5、 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6 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。

※三、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

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（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----------------------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7：分子运动看不见、摸不着，不好研究，但科学家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

※四、等效替代法

所谓等效法，就是当某一个量在物理过程或现象中与数个量效果相当，从而用一个量代替数个量进行研究。 例8、“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）

※五、比较法

用“比较”区分概念，有些相反性质的物理概念也可用比较法讲解，着重区分两个概念的相异之处，抓住事物个性加以区别，从而分清概念。

初中阶段可以运用比较方法来区分的概念有：

串联电路和并联电路电流和电压的特点 乐音和噪声 凸透镜和凹透镜对光线的作用 镜面反射和漫反射 压力和重力 蒸发和沸腾 匀速运动和变速运动 平衡力和反作用力 动滑轮和定滑轮 滑动摩擦力和滚动摩擦力 晶体和非晶体 保险丝和发热体

影子和倒影 凸面镜和凹面镜 电流表和电压表 电动机和发电机 数字通信和模拟通信 听筒和话筒 有用功和总功 热量、内能和温度 做功和热传递 实验用温度计和体温计 一次能源和二次能源 再生能源和不可再生能源

例9、我们学习镜面反射和漫反射时，常用找出它们的相同点和不同点来认识它们，这样的方法是（ ）

A、等效代换法 B、观察法 C、对比法 D、模型法

※六、模型法

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

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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10、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”这一物理概念的方法相类似的是 （填序号）

（1）在研究电阻之间串联时，引入总电阻的概念。 （2）研究物体受两个力的情况时，引入合力的概念 （3）在研究磁体的磁场时，引入磁感线的概念

※七、分析归纳法和分类法

通过归纳总结物质的性质、形态等方面的特点，帮助学生记忆和理解物理概念，找出规律性的东西。

如反映物体性质的是---------------------- 导体的电阻 物体的质量 惯性 ．．．．．．．．．．．．．．．．

如反映物质性质的是---------------------- 密度 比热容 热值 ．．．．．．．．．．．

任何物体任何情况下都有的性质的是 ----------------- 惯性 内能 分子热运动 在物态变化中 吸热的有熔化、汽化、升华 ．．

放热的有凝固、液化、凝华 ．．

吸热但温度保持不变的过程：晶体熔化过程、液体沸腾过程 ．．．．．．．．

在光学中 对光线有会聚作用的有凸透镜 、 凹面镜 ．．．．．．．．． 对光线有发散作用的有凹透镜 、凸面镜 ．．．．．．．．．

在电学中 可以利用伏安法测量的有伏安法测电阻、伏安法测电功率 ．．．．．．．．．．

环保污染的种类：光污染（玻璃幕墙反射光）、噪声污染、白色污染、金属污染（电池里所含的汞、镉、铅）水污染、空气污染、土壤污染

例11、有以下5种物质：铁 牛奶、水晶、水银、饼干、可以把它们分成两类

一类包括 另一类包括 其特征为 其特征为

例12、某同学在复习过程中，对质量、速度、功率、比热容、电阻和电功率等物理量按一定特征进行分类，并得出了表1，他使用的科学方法是（ ） 物理量 速度、功率、电功率 质量、电阻 密度、比热容 分类理由 都与快慢有关 都与物体本身有关 都与物质本身有关 A、分析和归纳方法 B、控制变量法 C、理想模型法 D、类比法

※八、其他方法

演绎法（实验法） 我们研究光的折射时所用的方法的是（ ） A、等效法 B、实验法 C、转换法 D、模型法

理想实验法 关于牛顿第一定律的建立，下列说法中正确的是（ ）

A、直接由实验的出来的 B、它是在实验的基础上经过推理概念出来的

C、直接由日常经验得出来的 D、它是由理论推导出来的

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