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專題十六 物理學方法 初中階段 需要掌握的科學研究方法主要有 控制變量法 類比法 等效替代法 科學推理法 物理模型法 理想實驗法 歸納法等 1 控制變量法 物理學中一個物理量往往同時與多個因素有關 研究該物理量與這些影響因素間的關系時 常常控制其中一個或幾個相關因素不變 只改變其中一個相關因素 得出該物理量與這個相關因素的關系 這種方法叫控制變量法 控制變量法把多因素的問題轉變?yōu)槎鄠€單因素的問題 分別加以研究 最后再綜合解決 控制變量法是學習初中物理使用最多的物理學方法 也是中考方法題中出現(xiàn)次數(shù)最多的 2 轉換法 物理學中對于一些看不見 摸不著的現(xiàn)象或不易直接測量的物理量 通常用一些非常直觀的現(xiàn)象去認識 或用易測量的物理量間接測量 這種研究問題的方法叫轉換法 初中物理在研究概念 規(guī)律和實驗中多處應用了這種方法 3 物理模型法 實際中的事物都是錯綜復雜的 在用物理的規(guī)律對實際中的事物進行研究時 常需要對它們進行必要的簡化 忽略次要因素 以突出主要矛盾 用這種理想化的方法將實際中的事物進行簡化 便可得到一系列的物理模型 4 科學推理法 在分析和歸納實驗事實的基礎上 把物體置于一種臨界的理想狀態(tài)進行科學推理 得出用實驗無法直接得到的物理結論 5 等效替代法 如果兩個物理對象或過程在某一方面產(chǎn)生的效果相同 可用一個量式或一個過程代替 通過聯(lián)想把陌生的 復雜的 用常規(guī)手段不易解決的問題轉化為一個熟悉的 簡單的問題 并且保證結論不變 這種方法叫等效替代法 曹沖稱象時就使用了等效替代法 分析電路時使用的等效電阻 等效電路等 都利用了等效替代法 6 類比法 實際上是一種由特殊到特殊或由一般到一般的推理 是根據(jù)兩個物理量 或規(guī)律 之間存在某些方面的相同或相似 而推出它們在其他方面也可能相同或相似的推理方法 大家學習電壓時與水壓類比 學習比熱容時與密度類比 都收到了事半功倍的效果 命題點 在物理學中 各種方法并不是孤立存在的 而是處在密切的相互聯(lián)系之中 即使某一類方法 其中也必定包括了其他一些方法 只不過這一方法起主導作用罷了 例如實驗方法 在根據(jù)實驗目的進行設計 操作以及對實驗結果進行分析時 同時要用到觀察 比較 分析 綜合 歸納等各種各樣的思維方法 中考中對這方面內(nèi)容考查正逐漸加強 涉及到的一些具體方法有 猜想法 觀察法 實驗法 分析法 綜合法 歸納法 分類法 隔離法 假設法 比較法 等效 替代 法 建立理想模型法 控制變量法 實驗推理法 轉換法 類比法等研究物理問題的方法 下面是幾種實用性強 近幾年中考中?？嫉降目茖W研究方法 考點1 控制變量法 例如 1 研究滑動摩擦力與壓力和接觸面之間的關系 2 研究壓力的作用效果 壓強 與壓力和受力面積的關系 3 研究物體的壓強與液體密度和深度的關系 4 研究物體的動能與質(zhì)量和速度的關系 5 研究物體的勢能與質(zhì)量和高度的關系 6 研究弦樂器的音調(diào)與弦的松緊 長短和粗細的關系 7 研究電流與電阻 電壓之間的關系 即歐姆定律 8 研究導體電阻的大小跟導體的材料 長度 橫截面積的關系 9 研究電流產(chǎn)生的磁性與線圈的匝數(shù)和電流大小的關系 10 研究電磁鐵的磁性與線圈的匝數(shù)和電流大小的關系 11 研究蒸發(fā)快慢與液體溫度 液體的表面積和液體上方空氣流動快慢的關系 例1 臨沂 中考 在探究 影響浮力大小的因素 時 同學們做了如圖所示的一系列實驗 請你根據(jù)圖中所標彈簧測力計的示數(shù)等信息回答下列問題 1 物體全部浸入水中受到的是N 2 根據(jù)圖 a b c 實驗可得出浮力的大小與有關 3 根據(jù)圖實驗可得出浮力的大小與液體體積有關 答案 1 1 8 2 液體密度 3 a b c 或者只填 b c 考點2 轉換法 例如 1 電流看不見 摸不著 判斷電路中是否有電流 我們可通過電路中的燈泡是否發(fā)光去確定 即根據(jù)電流產(chǎn)生的效應來判斷 2 分子運動看不見 摸不著 不好研究 但可以通過研究擴散現(xiàn)象認識它 3 磁場看不見 摸不著 判斷磁場是否存在時 用小磁針放在其中看是否轉動來確定 4 判斷電磁鐵的磁性強弱時 用電磁鐵吸引大頭針的多少來確定 例2 宿遷 中考 在科學探究中 常把直接測量有困難的量轉換成便于測量的量來研究 這種方法稱之為轉換法 例如在探究物質(zhì)吸熱升溫的屬性時 沙子和水吸收熱量的多少不便直接測量 可以通過測量加熱時間的長短來比較吸熱的多少 下述實驗中采用了轉換法的是 A 在探究影響動能大小的因素時 動能大小的比較方法B 在探究阻力對物體運動的影響時 推理出物體不受阻力時的運動狀態(tài)C 在探究串聯(lián)電路電流特點時 換用不同燈泡及改變電源電壓 多次實驗D 在探究壓力對滑動摩擦力的影響時 保持接觸面粗糙程度不變 改變壓力 答案 解析 在探究影響動能大小的因素時 采用的是轉換法 動能大小不便直接測量 可以通過小球推動木塊的距離的長短來比較動能大小的 在探究阻力對物體運動的影響時 采用的是科學推理法 即在實驗的基礎上合理假設 推理出物體不受阻力時的運動狀態(tài) 在探究串聯(lián)電路電流特點時 換用不同燈泡及改變電源電壓 多次實驗 是為了多測幾組數(shù)據(jù) 使得出的結論更具有普遍性 在探究壓力對滑動摩擦力的影響時 采用的是控制變量法 保持接觸面粗糙程度不變 改變壓力 故選A 例如 1 勻速直線運動 就是一種理想模型 在實際生活中嚴格的勻速直線運動是無法找到的 但有很多的運動情形都近似于勻速直線運動 按勻速直線運動來處理 大大簡化了難度 得出的結果又具有極高的精度 在允許的誤差范圍內(nèi)與實際相吻合 2 杠桿也是一種理想模型 杠桿在實際使用時 由于受力的作用 都會引起或大或小的形變 可忽略不計 因此 我們就把杠桿理想化 認為它無形變 3 汛期 江河中的水有時會透過大壩下的底層從壩外的地面冒出來 形成 管涌 管涌 的物理模型是連通器 4 光線 磁感線都是虛擬假定出來的 但它們卻直觀 形象地表述物理情境與事實 方便地解決問題 通過磁感線研究磁場的分布 通過光線研究光線傳播的路徑和方向 考點3 物理模型法 例3 蕪湖 中考 為了研究問題的方便 物理學家創(chuàng)造性地引入了一系列科學概念 譬如 在研究光的傳播時引入了 光線 在研究物質(zhì)結構時引入了 原子 在研究物質(zhì)導電性能時引入了 絕緣體 在研究磁場時引入了 磁感線 在研究人類聽覺范圍時引入了 超聲 屬于科學家假想而實際并不存在的是A B C D 答案 解析 有些事物比較抽象 我們不能直接看到 科學家通常采用 模型 法把它描繪出來 如 光線 是一些帶有箭頭的直線 是為了描述光的傳播路徑而引入的 實際上并不存在 磁感線 是為了形象的描述磁場而引入的假象的曲線 實際上也并不存在 故選C 例如 1 研究牛頓第一定律 2 研究真空中能否傳聲 3 自然界中只存在兩種電荷 這一重要結論 是在實驗的基礎上進行推理得出來的 考點4 科學推理法 例4 崇明縣 二模 在實驗事實的基礎上 通過科學想象和推理得出的物理規(guī)律是 A 牛頓第一定律B 安培定則C 阿基米德原理D 歐姆定律 答案 解析 A 牛頓第一定律的建立是在科學實驗的基礎上 通過對實驗數(shù)據(jù)的分析 并進一步通過推理得出的 實際上不受摩擦力的物體根本不存在 所以該實驗主要是利用了實驗推理法形成了牛頓第一定律 此選項符合題意 B 安培定則可以直接通過實驗驗證 此選項不符合題意 C 阿基米德原理可以直接通過實驗驗證 此選項不符合題意 D 歐姆定律可以運用實驗直接驗證 此選項不符合題意 故選A 考點5 等效替代法 例如 1 在力的合成中 若干個共同作用的分力就可以等同于作用效果相同的一個合力 相反 一個力也可以分解為作用效果相同的若于分力 2 在電路中 若干個電阻 可以等效為一個合適的電阻 反之亦可 如串聯(lián)電路的總電阻 并聯(lián)電路的總電阻都利用了等效的思想 3 在 曹沖稱象 中用石塊等效替換大象 效果相同 4 在研究平面鏡成像實驗中 用兩根完全相同的蠟燭 其中一根等效另一根的像 例5 以下幾種情況中 屬于 等效替代法 的是 A 研究磁現(xiàn)象時 用 磁感線 來描述看不見 摸不著的磁場B 研究電現(xiàn)象時 用電流產(chǎn)生的效應來研究看不見 摸不著的電流C 兩個電阻并聯(lián)時 可用并聯(lián)的總電阻代替兩個電阻D 研究電流變化規(guī)律時 用水壓和水流來類比電壓和電流 答案 解析 A中用到的是 模型法 B中用到的是 轉換法 C中用到的是 等效替代法 D中用到的是 類比法 所以選C 考點6 類比法 例如 1 研究電流時用水流比作電流 2 用 水壓 類比 電壓 3 用抽水機類比電源 4 研究做功快慢時與運動快慢進行類比等 答案 解析 甲圖中的籃球可以觀察到 分子不能看到 但是分子和籃球都是運動的 用籃球類比分子 籃球具有動能 分子也應該具有動能 乙圖中用可以觀察到的蘋果類比分子 得出了分子具有勢能 丙圖用彈簧類比分子 得出了分子具有勢能 所以答案應為 類比 結束語 用自己的信心 耐心 決心去創(chuàng)造一段奇跡