物理學(xué)中部分研究方法試題歸納:一.對(duì)比(比較法):尋找?guī)讉€(gè)事物共同點(diǎn)或不同點(diǎn)的研究方法叫對(duì)比,這是一種常用的研究方法。
例研究不同色光混合及不同顏料混合;研究蒸發(fā)和沸騰的相同點(diǎn)和不同點(diǎn);研究凸透鏡和凹透鏡的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。在研究蒸發(fā)快慢的決定因素時(shí),在應(yīng)用控制變量的同時(shí),也采用了對(duì)比的方法,比較哪一個(gè)蒸發(fā)快。
例1:下面是小宇同學(xué)在物理學(xué)習(xí)中的幾個(gè)研究實(shí)例: (1)在學(xué)習(xí)汽化現(xiàn)象時(shí),研究蒸發(fā)與沸騰的異同點(diǎn) (2)根據(jù)熔化過(guò)程的不同,將固體分為晶體和非晶體兩類 (3)比較電流表與電壓表在使用過(guò)程中的相同點(diǎn)與不同點(diǎn) (4)在研究磁場(chǎng)時(shí),引入磁感線對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行描述 上述幾個(gè)實(shí)例中,采用的主要科學(xué)研究方法是“比較法”的為( )。 A.(1)、(3) B.(3)、(4) C.(2)、(3) D.(2)、(4)二.控制變量法當(dāng)研究的一個(gè)物理量與2個(gè)或2個(gè)以上的其它物理量有關(guān)時(shí),常采用只改變一個(gè)物理量,而使其余物理量保持不變,從而得出被研究物理量和改變量的關(guān)系。
如研究蒸發(fā)快慢決定因素;摩擦力大小決定因素;研究壓強(qiáng)和壓力、受力面積的關(guān)系;液體壓強(qiáng)和液體密度、深度的關(guān)系;浮力大小的決定因素。動(dòng)能大小和物體質(zhì)量、速度的關(guān)系;重力勢(shì)能大小和質(zhì)量、舉高高度的關(guān)系;物體吸熱多少和物質(zhì)種類、質(zhì)量、升高溫度三者之間的關(guān)系;電流和電壓及電阻之間的關(guān)系;電功和電流、電壓、及通電時(shí)間的關(guān)系。
例2中:①滑動(dòng)摩擦力大小跟哪些物理量有關(guān) ②牛頓在伽利略等人的基礎(chǔ)上得出牛頓第一定律③電流產(chǎn)生的熱量與哪些因數(shù)有關(guān)④研究磁場(chǎng)時(shí),引入磁感線應(yīng)用“控制變量法”進(jìn)行研究的是( )A.①和③ B.①和② C.②和④ D.③和④三.等效替代法根據(jù)作用效果相同的原理,作用在同一物體上的兩個(gè)力,我們可以用一個(gè)合力來(lái)代替它。這種“等效方法”是物理學(xué)中常用的研究方法之一,它可使我們將研究的問(wèn)題得到簡(jiǎn)化。
例3:以下幾種情況中,屬于這種“等效方法”的是( )A.在研究磁現(xiàn)象時(shí).用磁感線來(lái)描述看不見(jiàn)、摸不著的磁場(chǎng)B.在研究電現(xiàn)象時(shí),用電流產(chǎn)生的磁效應(yīng)來(lái)研究看不見(jiàn),摸不著的電流C.兩個(gè)電阻并聯(lián)時(shí),可用并聯(lián)的總電阻來(lái)代替兩個(gè)電阻D.在研究電流的變化規(guī)律時(shí),用水壓和水流來(lái)類比電壓和電流例4:將一個(gè)7Ω的電阻替換某支路中2Ω和5Ω串聯(lián)的電阻,在其他條件不變時(shí),該條支路中電流不變,說(shuō)明一個(gè)7Ω的電阻與阻值為2Ω和5Ω串聯(lián)的電阻對(duì)電流的阻礙作用是等效的,因此可用7Ω的電阻替代2Ω和5Ω串聯(lián)的電阻。在用如圖8所示電路測(cè)量未知電阻的實(shí)驗(yàn)中,用的就是等效替代法。
其中Rx只是待測(cè)電阻(阻值大約幾百歐),R是滑動(dòng)變阻器,R0是電阻箱(電阻箱的最大電阻大于Rx)。 請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路圖把下列主要實(shí)驗(yàn)步驟中的空白填齊。
①按電路圖連好電路,并將電阻箱R0的阻值調(diào)至最大。②閉合開(kāi)關(guān)S1前,滑片P置于 端(填“a”或“b”)。
③閉合開(kāi)關(guān)S1。④閉合開(kāi)關(guān) ,調(diào)節(jié)滑片戶,使電流表指針指在適當(dāng)?shù)奈恢?,記下此時(shí)電流表的示數(shù)I。
⑤先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)______,再閉合開(kāi)關(guān)______,保持______的電阻不變.調(diào)節(jié)______,使電流表的示數(shù)仍為I。⑥實(shí)驗(yàn)結(jié)果,待測(cè)電阻Rx的大小為 。
四.實(shí)驗(yàn)推理法(理想化實(shí)驗(yàn))人們常用推理的方法研究物理問(wèn)題。在研究物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與力的關(guān)系時(shí),伽利略通過(guò)如圖(甲)所示的實(shí)驗(yàn)和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的推理得到如下結(jié)論:運(yùn)動(dòng)著的物體,如果不受外力作用,它的速度將保持不變,并且一直運(yùn)動(dòng)下去。
推理的方法同樣可以用在“研究聲音的傳播”實(shí)驗(yàn)中。如圖(乙)所示的實(shí)驗(yàn)中,現(xiàn)有的抽氣設(shè)備總是很難將玻璃罩內(nèi)抽成真空狀態(tài),在這種情況下,你是怎樣通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推理得出“聲音不能在真空中傳播”這下結(jié)論的?例5:在研究真空能否傳聲的時(shí)候,把鬧鐘放在玻璃罩內(nèi),用抽所機(jī)逐漸抽出罩內(nèi)空氣,聽(tīng)到鈴聲逐漸減小,實(shí)驗(yàn)中無(wú)法達(dá)到絕對(duì)真空,但可以通過(guò)鈴聲的變化趨勢(shì),推測(cè)出聲音不能在真空中傳播,這種方法稱為“理想化實(shí)驗(yàn)”。
英國(guó)的物理學(xué)家牛頓曾經(jīng)研究過(guò)這樣一個(gè)問(wèn)題:從高山上用不同的水平速度拋出物體,拋出速度大,落地就離山腳越遠(yuǎn),當(dāng)速度越來(lái)越大時(shí),物體將如何運(yùn)動(dòng)呢?當(dāng)時(shí)他無(wú)法使物體達(dá)到很大的速度,但他通過(guò)科學(xué)的推測(cè)得出了一個(gè)重要的結(jié)論。請(qǐng)你根據(jù)以上提示及牛頓當(dāng)年所繪制的草圖推測(cè)出這個(gè)結(jié)論: 。
現(xiàn)代科技領(lǐng)域中應(yīng)用這個(gè)結(jié)論制成了: 。伽利略等人利用相似的推理方法對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系進(jìn)行了研究,牛頓在此基礎(chǔ)上總結(jié)出了著名的 定律。
五.轉(zhuǎn)換法對(duì)于看不見(jiàn),摸不著的東西或不易直接觀察認(rèn)識(shí)的問(wèn)題,我們可以通過(guò)它所產(chǎn)生的作用或其他途徑來(lái)認(rèn)識(shí)它,這是物理學(xué)中常用的一種方法—轉(zhuǎn)換法 例6:聲音是由發(fā)聲體振動(dòng)產(chǎn)生的,有些發(fā)聲體的振動(dòng)是人眼不易觀察的,如用手敲打桌面時(shí)聽(tīng)到了聲音,但看不到桌面的振動(dòng),對(duì)于這種問(wèn)題該采用什么方法來(lái)解決呢?答:例7:下面幾個(gè)研究實(shí)例,其中運(yùn)用的方法跟運(yùn)用電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的效應(yīng)的大小來(lái)研究電流大小這種方法相同的是( )A研究動(dòng)能的大小跟哪些因素有關(guān);B人們認(rèn)識(shí)自然界只有兩種電荷C用擴(kuò)散現(xiàn)象認(rèn)識(shí)分子的運(yùn)動(dòng)例8:愛(ài)因斯坦曾說(shuō)過(guò):“磁場(chǎng)大物理學(xué)家看來(lái)正如他坐的。
1、控制變量法:就是把一個(gè)多因素影響某一物理量的問(wèn)題,通過(guò)控制某幾個(gè)因素不變,只讓其中一個(gè)因素改變,從而轉(zhuǎn)化為單一因素影響某一物理量問(wèn)題的研究方法。
2、轉(zhuǎn)換法(放大法):對(duì)于一些看不見(jiàn),摸不著的物理現(xiàn)象,或不易直接測(cè)量的物理量,用一些非常直觀的現(xiàn)象去認(rèn)識(shí)或用容易測(cè)量的物理量間接測(cè)量的方法。
3、等效替代法(等效法):在研究物理問(wèn)題時(shí),有時(shí)為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化,常用一個(gè)物理量來(lái)代替其他所有物理量,但不會(huì)改變物理效果。
4、理想模型法(抽象法、描述法):把復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化,將抽象的物理現(xiàn)象用簡(jiǎn)單易懂的具體模型表示。
5、實(shí)驗(yàn)推理法(科學(xué)推理法、理想實(shí)驗(yàn)法):有一些物理現(xiàn)象,由于受實(shí)驗(yàn)條件所限,無(wú)法直接驗(yàn)證,需要我們先進(jìn)行實(shí)驗(yàn),再進(jìn)行合理推理得出正確結(jié)論,這也是一種常用的科學(xué)方法。
擴(kuò)展資料
物理學(xué)中對(duì)于多因素(多變量)的問(wèn)題,常常采用控制因素(變量)的方法,把多因素的問(wèn)題變成多個(gè)單因素的問(wèn)題。每一次只改變其中的某一個(gè)因素,而控制其余幾個(gè)因素不變,從而研究被改變的這個(gè)因素對(duì)事物的影響,分別加以研究,最后再綜合解決。
它是科學(xué)探究中的重要思想方法,廣泛地運(yùn)用在各種科學(xué)探索和科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究之中。
1、獨(dú)立變量,即一個(gè)量改變不會(huì)引起除因變量以外的其他量的改變。只有將某物理量由獨(dú)立變量來(lái)表達(dá),由它給出的函數(shù)關(guān)系才是正確的。
2、非獨(dú)立變量,一個(gè)量改變會(huì)引起除因變量以外的其他量改變。把非獨(dú)立變量看做是獨(dú)立變量,是確定物理量間關(guān)系的一大忌。
正確確定物理表達(dá)式中的物理量是常量還是變量,是獨(dú)立變量還是非獨(dú)立變量,不但是正確解答有關(guān)問(wèn)題的前提和保障,而且還可以簡(jiǎn)化解答過(guò)程。
參考資料來(lái)源:搜狗百科-控制變量法
參考資料來(lái)源:搜狗百科-轉(zhuǎn)換法
參考資料來(lái)源:搜狗百科-等效替代法
參考資料來(lái)源:搜狗百科-理想模型法
參考資料來(lái)源:搜狗百科-理想實(shí)驗(yàn)法
中考物理實(shí)驗(yàn)探究題方法類試題研究 《初中物理考試命題導(dǎo)向研究》課題組 物理方法既是科學(xué)家研究問(wèn)題的方法,也是學(xué)生在學(xué)習(xí)物理中常用的方法,新課標(biāo)也要求學(xué)生掌握一些探究問(wèn)題的物理方法。
初中階段有哪些物理方法需要學(xué)生熟悉?在中考的實(shí)驗(yàn)探究題將以何種形式考查這些科學(xué)方法呢? 一、常見(jiàn)的物理研究方法 模型法:即將抽象的物理現(xiàn)象用簡(jiǎn)單易懂的具體模型表示。如用太陽(yáng)系模型代表原子結(jié)構(gòu),用簡(jiǎn)單的線條代表杠桿等。
疊加放大法:物理學(xué)中常常把微小的、不易測(cè)量的同一物理量疊加放大,如用鏡面反射激光方法,來(lái)將音叉微小振動(dòng)的幅度放大等??刂谱兞糠ǎ鹤匀唤绨l(fā)生的各種現(xiàn)象,往往是錯(cuò)綜復(fù)雜的。
決定某一個(gè)現(xiàn)象的產(chǎn)生和變化的因素常常也很多。為了弄清事物變化的原因和規(guī)律,必須設(shè)法把其中的一個(gè)或幾個(gè)因素用人為的方法控制起來(lái),使它保持不變,然后來(lái)比較,研究其他變量之間的關(guān)系,這種研究問(wèn)題的科學(xué)方法就是“控制變量法”。
初中物理實(shí)驗(yàn)大多都用到了這種方法,如通過(guò)導(dǎo)體的電流I受到導(dǎo)體電阻R和它兩端電壓U的影響,在研究電流I與電阻R的關(guān)系時(shí),需要保持電壓U不變;在研究電流I與電壓U的關(guān)系時(shí),需要保持電阻R不變。例題:(2007年深圳)小斌同學(xué)在做“探究斜面長(zhǎng)度是否影響斜面的機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)時(shí),他用彈簧秤拉同一木塊,沿高度相同、長(zhǎng)度不同的斜面,從斜面底端勻速拉至斜面頂端,下表是他記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
請(qǐng)你計(jì)算出下列表格中“①”、“②”的機(jī)械效率(結(jié)果保留三個(gè)有效數(shù)字)。并將結(jié)果入答題卡中指定答題區(qū)域內(nèi)。
分析上表數(shù)據(jù),你得到的結(jié)論是:將同一重物沿粗糙程度相同的斜面移動(dòng)相同的高度,斜面長(zhǎng)度越 ③ 時(shí),機(jī)械效率越 ④ 。(2007年莆田)探究杠桿平衡的條件(1)請(qǐng)將下列步驟填完整:a、調(diào)節(jié)杠桿兩端的螺母,使杠桿在____位置平衡;b、改變動(dòng)力或動(dòng)力臂的大?。籧、調(diào)節(jié)_________________________的大小,使杠桿重新平衡(2)實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)如下表:實(shí)驗(yàn)次數(shù) 動(dòng)力/N 動(dòng)力臂/cm 阻力/N 阻力臂/cm1 4 5 2 102 1.5 10 3 53 2 15 3 104 l 20 1 20 分析上表,用F1、F2、L1和L2分別表示動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂和阻力臂,杠桿平衡條件可表示為:___________________________。
實(shí)驗(yàn)+推理法:有一些物理現(xiàn)象,由于受實(shí)驗(yàn)條件所限,無(wú)法直接驗(yàn)證,需要我們先進(jìn)行實(shí)驗(yàn),再進(jìn)行合理推理得出正確結(jié)論,這也是一種常用的科學(xué)方法。如將一只鬧鐘放在密封的玻璃罩內(nèi),當(dāng)罩內(nèi)空氣被抽走時(shí),鐘聲變小,由此推理出:真空不能傳聲。
例題:(2007年株洲)在機(jī)械制造中有一個(gè)給大飛輪定重心的工序,該工序的目的是使飛輪的重心發(fā)生微小的位移,以使它準(zhǔn)確位于軸心上。如圖13所示,一個(gè)質(zhì)量為M=80kg、半徑為R=0.6m的金屬大飛輪可在豎直平面內(nèi)繞軸心(圖中兩虛線的交點(diǎn))自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
用力推動(dòng)一下大飛輪,飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)若干周后停止。多次試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)飛輪邊緣上的標(biāo)記F總是停在圖示位置。
(1)根據(jù)以上情況,可以初步確定飛輪重心P可能在圖中 。A.軸心正下方的某一位置 B.軸心左側(cè)的某一位置 C.軸心右側(cè)的某一位置 (2)工人在飛輪邊緣上的某點(diǎn)E處,焊接上質(zhì)量為m=0.4 kg的金屬后,再用力推動(dòng)飛輪,當(dāng)觀察到 的現(xiàn)象時(shí),說(shuō)明飛輪的重心已調(diào)整到軸心上了。
(3)請(qǐng)?jiān)趫D13中標(biāo)出E的位置。(4)試求調(diào)整前飛輪的重心P到軸心的距離l。
(提示:利用杠桿平衡條件) 轉(zhuǎn)換法:一些看不見(jiàn),摸不著的物理現(xiàn)象,不好直接認(rèn)識(shí)它,我們常根據(jù)它們表現(xiàn)出來(lái)的看的見(jiàn)、摸的著的現(xiàn)象來(lái)間接認(rèn)識(shí)它們。如在物理教學(xué)過(guò)程中常常根據(jù)電流的熱效應(yīng)來(lái)認(rèn)識(shí)電流大小,根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)磁體有力的作用來(lái)認(rèn)識(shí)磁場(chǎng)等。
等效法:在研究物理問(wèn)題時(shí),有時(shí)為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化,常用一個(gè)物理量來(lái)代替其他所有物理量,但不會(huì)改變物理效果。如用合力替代各個(gè)分力,用總電阻替代各部分電阻,浮力替代液體對(duì)物體的各個(gè)壓力等。
描述法:為了研究問(wèn)題的方便,我們常用線條等手段來(lái)描述各種看不見(jiàn)的現(xiàn)象。如用光線來(lái)描述光,用磁感線來(lái)描述磁場(chǎng),用力的圖示描述力等。
類比法:在認(rèn)識(shí)一些物理概念時(shí),我們常將它與生活中熟悉且有共同特點(diǎn)的現(xiàn)象進(jìn)行類比,以幫助我們理解它。如認(rèn)識(shí)電流大小時(shí),用水流進(jìn)行類比。
認(rèn)識(shí)電壓時(shí),用水壓進(jìn)行類比。二、在中考中出現(xiàn)的考題賞析 例題:(2005年安徽)建立物理模型是物理學(xué)習(xí)研究問(wèn)題的一種重要方法。
例如:研究平靜水面產(chǎn)生的反射現(xiàn)象時(shí),可以將水面看成平面鏡。同理,定滑輪可以看成是__________。
解析:定滑輪可以看成等臂杠桿。(2005年長(zhǎng)沙)物理學(xué)研究中常常用到“控制變量法”、“等效法”、“類比法”等科學(xué)方法。
在下列研究實(shí)例中,運(yùn)用了控制變量法的是( ) A.研究電流的形成原因時(shí),將電流與水流相比較,從分析水流的形成來(lái)入手分析電流的形成。B.研究電流的大小時(shí),根據(jù)電流產(chǎn)生的效應(yīng)大小來(lái)判斷電流的大小。
C.研究多個(gè)電阻組成的電路時(shí),求出電路的總電阻,用總電阻產(chǎn)生的效果來(lái)代替所有電阻產(chǎn)生的總效果。D.研究電流與電壓大小關(guān)系時(shí),保持電阻大小不變,改變電阻兩端的電壓值,觀察電流如何隨電壓變化而變化。
解析:A為類比法。
控制變量法 探究電阻大小與材料、長(zhǎng)度、粗細(xì)的關(guān)系;探究琴弦音調(diào)的高低與弦的材料、長(zhǎng)度、粗細(xì)、松緊的關(guān)系。
轉(zhuǎn)換法 通過(guò)燈光的亮、暗判斷電流的大小 通過(guò)乒乓球被彈起的幅度判斷音叉振幅的大小
等效替換法 曹沖稱象 用電阻箱測(cè)未知電阻阻值
類比法 用水流來(lái)研究電流
注:轉(zhuǎn)換法與等效替換法的區(qū)別,轉(zhuǎn)換法是用一個(gè)物理量的現(xiàn)象來(lái)判斷另一個(gè)物理量,如亮暗判斷電流;而等效替換法相互替換的是同一個(gè)物理量,石塊的浮力替換象的浮力
類比法與轉(zhuǎn)換法的區(qū)別:轉(zhuǎn)換法有因果關(guān)系,即電流大,燈泡亮;而類比法之間沒(méi)有因果聯(lián)系,如水流的大小與電流的大小沒(méi)有關(guān)系。
科學(xué)探究的一般方法:
1.對(duì)比(比較法)尋找?guī)讉€(gè)事物共同點(diǎn)或不同點(diǎn)的研究方法叫對(duì)比,這是一種常用的研究方法。
例研究不同色光混合及不同顏料混合;研究蒸發(fā)和沸騰的相同點(diǎn)和不同點(diǎn);研究凸透鏡和凹透鏡的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。在研究蒸發(fā)快慢的決定因素時(shí),在應(yīng)用控制變量的同時(shí),也采用了對(duì)比的方法,比較哪一個(gè)蒸發(fā)快。
2.
控制變量法
當(dāng)研究的一個(gè)物理量與2個(gè)或2個(gè)以上的其它物理量有關(guān)時(shí),常采用只改變一個(gè)物理量,而使其余物理量保持不變,從而得出被研究物理量和改變量的關(guān)系。
如研究蒸發(fā)快慢決定因素;摩擦力大小決定因素;研究壓強(qiáng)和壓力、受力面積的關(guān)系;液體壓強(qiáng)和液體密度、深度的關(guān)系;浮力大小的決定因素。動(dòng)能大小和物體質(zhì)量、速度的關(guān)系;重力勢(shì)能大小和質(zhì)量、舉高高度的關(guān)系;物體吸熱多少和物質(zhì)種類、質(zhì)量、升高溫度三者之間的關(guān)系;電流和電壓及電阻之間的關(guān)系;電功和電流、電壓、及通電時(shí)間的關(guān)系。
3.等效替代法
根據(jù)作用效果相同的原理,作用在同一物體上的兩個(gè)力,我們可以用一個(gè)合力來(lái)代替它。這種“等效方法”是物理學(xué)中常用的研究方法之一,它可使我們將研究的問(wèn)題得到簡(jiǎn)化。
4.實(shí)驗(yàn)推理法(理想化實(shí)驗(yàn))
人們常用推理的方法研究物理問(wèn)題。在研究物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與力的關(guān)系時(shí),伽利略通過(guò)如圖(甲)所示的實(shí)驗(yàn)和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的推理得到如下結(jié)論:運(yùn)動(dòng)著的物體,如果不受外力作用,它的速度將保持不變,并且一直運(yùn)動(dòng)下去。
5.轉(zhuǎn)換法
對(duì)于看不見(jiàn),摸不著的東西或不易直接觀察認(rèn)識(shí)的問(wèn)題,我們可以通過(guò)它所產(chǎn)生的作用或其他途徑來(lái)認(rèn)識(shí)它,這是物理學(xué)中常用的一種方法—轉(zhuǎn)換法
例:聲音是由發(fā)聲體振動(dòng)產(chǎn)生的,有些發(fā)聲體的振動(dòng)是人眼不易觀察的,如用手敲打桌面時(shí)聽(tīng)到了聲音,但看不到桌面的振動(dòng),對(duì)于這種問(wèn)題該采用什么方法來(lái)解決呢?
答:.(許多人眼不易觀察的振動(dòng),我們可以通過(guò)它振動(dòng)引起其他物體的變化來(lái)“看”它、“認(rèn)識(shí)”它),如敲打桌面發(fā)聲時(shí),可在桌面上放一些泡沫塑料粒子,通過(guò)觀察塑料粒子的運(yùn)動(dòng)情況就可說(shuō)明桌面在振動(dòng)。其他類似方法的還有許多。(研究分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng),研究磁體周圍的磁聲,研究電流的效應(yīng)。)
6.模型法
①為了研究的需要,把物理實(shí)體或物理過(guò)程經(jīng)過(guò)科學(xué)抽象轉(zhuǎn)化為一定的模型,這種轉(zhuǎn)化忽略了一些次要因素,突出主要因素,所以這種模型叫“假想模型法”又叫“理想模型”。它是物理教學(xué)的基礎(chǔ),可使物理教學(xué)簡(jiǎn)單化,形象直觀化,又可使具體問(wèn)題普遍化,便于學(xué)生發(fā)揮抽象思維、形象思維、發(fā)散思維。
②建立模型可以幫助人們透過(guò)現(xiàn)象,忽略次要因素,從本質(zhì)認(rèn)識(shí)和處理問(wèn)題;建立模型還可以幫助人們顯示復(fù)雜事物及過(guò)程,幫助人們研究不易甚到無(wú)法直接觀察的現(xiàn)象。例如:①研究分子、原子結(jié)構(gòu)時(shí),提出一種結(jié)構(gòu)模型的猜想——原子核式模型(行星模型);②研究撬棒撬石塊時(shí),把撬棒當(dāng)做是杠桿模型
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不同體系或者書本中對(duì)科學(xué)研究的方法總結(jié)也有所不同。
一、控制變量法
控制變量法是初中物理實(shí)驗(yàn)中常用的探索問(wèn)題和分析解決問(wèn)題的科學(xué)方法之一。所謂控制變量法是指為了研究物理量同影響它的多個(gè)因素中的一個(gè)因素的關(guān)系,可將除了這個(gè)因素以外的其它因素人為地控制起來(lái),使其保持不變,再比較、研究該物理量與該因素之間的關(guān)系,得出結(jié)論,然后再綜合起來(lái)得出規(guī)律的方法。
這種方法在整個(gè)初中物理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用比較普遍。例如在人教版實(shí)驗(yàn)教科書《物理》(八年級(jí)上冊(cè))第一章第一節(jié)關(guān)于探究聲是怎樣傳播的實(shí)驗(yàn)中,就開(kāi)始滲透控制變量的思想。因?yàn)楣腆w、液體和氣體都是傳聲的介質(zhì),我們逐一研究它們分別可以傳聲時(shí),就必須控制其它兩個(gè)因素。如果在進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)時(shí)就給學(xué)生恰當(dāng)?shù)攸c(diǎn)撥,提出:“把兩張課桌緊緊地挨在一起,一個(gè)同學(xué)輕敲桌面,另一個(gè)同學(xué)把耳朵貼在另一張桌子上,聽(tīng)到的敲擊聲為什么就能認(rèn)為是桌子傳來(lái)而不是空氣傳來(lái)的?”引導(dǎo)學(xué)生去分析比較,就能使學(xué)生體驗(yàn)到控制變量的思想。在接著的探究影響音調(diào)、響度等因素的實(shí)驗(yàn)中,把控制變量的思想對(duì)學(xué)生給予簡(jiǎn)要的介紹,就會(huì)使學(xué)生逐步領(lǐng)悟到控制變量法的實(shí)質(zhì)要領(lǐng),為以后的探究實(shí)驗(yàn)作好方法上的準(zhǔn)備。
在初中物理中,探究影響導(dǎo)體電阻大小的因素、電流跟電壓電阻的關(guān)系、影響電熱功率大小的因素、影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素、影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素、決定壓力作用效果的因素等等實(shí)驗(yàn),運(yùn)用了控制變量法。
二、等效替代法
等效替代法是指在研究某一個(gè)物理現(xiàn)象和規(guī)律中,因?qū)嶒?yàn)本身的特殊限制或因?qū)嶒?yàn)器材等限制,不可以或很難直接揭示物理本質(zhì),而采取與之相似或有共同特征的等效現(xiàn)象來(lái)替代的方法。這種方法若運(yùn)用恰當(dāng),不僅能順利得出結(jié)論,而且容易被學(xué)生接受和理解。
三、轉(zhuǎn)換法
有的物理量不便于直接測(cè)量,有的物理現(xiàn)象不便于直接觀察,通過(guò)轉(zhuǎn)換為容易測(cè)量到與之相等或與之相關(guān)聯(lián)的物理現(xiàn)象,從而獲得結(jié)論的方法。譬如,在研究電熱的功率與電阻關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中,電流通過(guò)阻值不等的兩根電阻絲產(chǎn)生的熱量無(wú)法直接觀測(cè)和比較,而我們通過(guò)轉(zhuǎn)換為讓煤油吸熱,觀察煤油溫度變化情況,從而推導(dǎo)出那個(gè)電阻放熱多。教學(xué)時(shí)不妨設(shè)計(jì)一問(wèn):為什么研究電熱的功率與電阻大小的關(guān)系時(shí),還用到似乎與實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的煤油呢?引發(fā)學(xué)生的思考和討論,在小結(jié)出該實(shí)驗(yàn)中煤油的作用的基礎(chǔ)上,進(jìn)而再問(wèn):該實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癫挥妹河投挠闷渌绞絹?lái)觀察電阻通電后的發(fā)熱情況?這樣促使學(xué)生思維得以發(fā)散,轉(zhuǎn)換的思維方法得到訓(xùn)練,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力也隨著提高了。
四、類比法
類比法是一種推理方法。為了把要表達(dá)的物理問(wèn)題說(shuō)清楚明白,往往用具體的、有形的、人們所熟知的事物來(lái)類比要說(shuō)明的那些抽象的、無(wú)形的、陌生的事物,通過(guò)借助于一個(gè)比較熟悉的對(duì)象的某些特征,去理解和掌握另一個(gè)有相似性的對(duì)象的某些特征。如:在研究電壓的作用時(shí),借助于看得見(jiàn)而學(xué)生比較熟悉的“水壓形成水流”的實(shí)驗(yàn)作類比,來(lái)揭示電壓是形成電流的原因。又比如在研究通電螺線管的磁場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)中,為準(zhǔn)確記憶通電螺線管的北極與電流方向的關(guān)系,以緊握的右拳頭類比為螺線管,四指為線圈并指向電流的方向,則大拇指所指的一端為北極。這樣形象直觀很容易被學(xué)生理解記憶牢固。
五、圖象法
圖象是一個(gè)數(shù)學(xué)概念,用來(lái)表示一個(gè)量隨另一個(gè)量的變化關(guān)系,很直觀。由于物理學(xué)中經(jīng)常要研究一個(gè)物理量隨另一個(gè)物理量的變化情況,因此圖象在物理中有著廣泛的應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)中,運(yùn)用圖象來(lái)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),探究?jī)?nèi)在的物理規(guī)律,具有獨(dú)特之處。如:在探究固體熔化時(shí)溫度的變化規(guī)律和水的沸騰情況的實(shí)驗(yàn)中,就是運(yùn)用圖象法來(lái)處理數(shù)據(jù)的。它形象直觀地表示了物質(zhì)溫度的變化情況,學(xué)生在親歷實(shí)驗(yàn)自主得出數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,通過(guò)描點(diǎn)、連線繪出圖象就能準(zhǔn)確地把握住晶體和非晶體的熔化特點(diǎn)、液體的沸騰特點(diǎn)了。
六、理想化方法
理想化方法是指在物理教學(xué)中通過(guò)想象建立模型和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的一種科學(xué)方法??煞譃槔硐牖P秃屠硐牖瘜?shí)驗(yàn)。
理想化模型就是指把復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化,把研究對(duì)象的一些次要因素舍去,抓住主要因素,對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行理想化處理去再現(xiàn)原形的本質(zhì)的東西,構(gòu)成理想化的物理模型。這是一種重要的物理研究方法。例如探究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn),杠桿就是一種理想化的模型。杠桿在使用時(shí),由于受到力的作用,都會(huì)引起或多或少的形變,然而在研究中把此時(shí)的形變忽略不計(jì),這里我們就把杠桿經(jīng)過(guò)理想化的處理,認(rèn)為它無(wú)形變,視為一個(gè)硬棒,從而使學(xué)生在研究時(shí)不被細(xì)枝末節(jié)的因素影響,順利地得出杠桿平衡原理。
物理中探究實(shí)驗(yàn)的方法有:一.對(duì)比(比較法):尋找?guī)讉€(gè)事物共同點(diǎn)或不同點(diǎn)的研究方法叫對(duì)比,這是一種常用的研究方法。
例研究不同色光混合及不同顏料混合;研究蒸發(fā)和沸騰的相同點(diǎn)和不同點(diǎn);研究凸透鏡和凹透鏡的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。在研究蒸發(fā)快慢的決定因素時(shí),在應(yīng)用控制變量的同時(shí),也采用了對(duì)比的方法,比較哪一個(gè)蒸發(fā)快。
二.控制變量法當(dāng)研究的一個(gè)物理量與2個(gè)或2個(gè)以上的其它物理量有關(guān)時(shí),常采用只改變一個(gè)物理量,而使其余物理量保持不變,從而得出被研究物理量和改變量的關(guān)系。如研究蒸發(fā)快慢決定因素;摩擦力大小決定因素;研究壓強(qiáng)和壓力、受力面積的關(guān)系;液體壓強(qiáng)和液體密度、深度的關(guān)系;浮力大小的決定因素。
動(dòng)能大小和物體質(zhì)量、速度的關(guān)系;重力勢(shì)能大小和質(zhì)量、舉高高度的關(guān)系;物體吸熱多少和物質(zhì)種類、質(zhì)量、升高溫度三者之間的關(guān)系;電流和電壓及電阻之間的關(guān)系;電功和電流、電壓、及通電時(shí)間的關(guān)系。三.等效替代法根據(jù)作用效果相同的原理,作用在同一物體上的兩個(gè)力,我們可以用一個(gè)合力來(lái)代替它。
這種“等效方法”是物理學(xué)中常用的研究方法之一,它可使我們將研究的問(wèn)題得到簡(jiǎn)化。四.實(shí)驗(yàn)推理法(理想化實(shí)驗(yàn))人們常用推理的方法研究物理問(wèn)題。
在研究物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與力的關(guān)系時(shí),伽利略通過(guò)如圖實(shí)驗(yàn)和對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的推理得到如下結(jié)論:運(yùn)動(dòng)著的物體,如果不受外力作用,它的速度將保持不變,并且一直運(yùn)動(dòng)下去。推理的方法同樣可以用在“研究聲音的傳播”實(shí)驗(yàn)中。
實(shí)驗(yàn)中,現(xiàn)有的抽氣設(shè)備總是很難將玻璃罩內(nèi)抽成真空狀態(tài),在這種情況下,你是怎樣通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推理得出“聲音不能在真空中傳播”這下結(jié)論的?五.轉(zhuǎn)換法對(duì)于看不見(jiàn),摸不著的東西或不易直接觀察認(rèn)識(shí)的問(wèn)題,我們可以通過(guò)它所產(chǎn)生的作用或其他途徑來(lái)認(rèn)識(shí)它,這是物理學(xué)中常用的一種方法—轉(zhuǎn)換法 六.類比的方法兩類不同事物之間某種關(guān)系上的相似叫類似,從兩類不同事物之間找出某些相似的關(guān)系的思維方法,叫類比。借助類比,常能創(chuàng)造性地解決一些十分陌生、十分困難的問(wèn)題,在物理學(xué)中,現(xiàn)象、屬性、概念、規(guī)律、理論和描述手段等涉及的種種關(guān)系,都可以是類比的對(duì)象。
七、模型法①為了研究的需要,把物理實(shí)體或物理過(guò)程經(jīng)過(guò)科學(xué)抽象轉(zhuǎn)化為一定的模型,這種轉(zhuǎn)化忽略了一些次要因素,突出主要因素,所以這種模型叫“假想模型法”又叫“理想模型”。它是物理教學(xué)的基礎(chǔ),可使物理教學(xué)簡(jiǎn)單化,形象直觀化,又可使具體問(wèn)題普遍化,便于學(xué)生發(fā)揮抽象思維、形象思維、發(fā)散思維。
②建立模型可以幫助人們透過(guò)現(xiàn)象,忽略次要因素,從本質(zhì)認(rèn)識(shí)和處理問(wèn)題;建立模型還可以幫助人們顯示復(fù)雜事物及過(guò)程,幫助人們研究不易甚到無(wú)法直接觀察的現(xiàn)象。例如:①研究分子、原子結(jié)構(gòu)時(shí),提出一種結(jié)構(gòu)模型的猜想——原子核式模型(行星模型);②研究撬棒撬石塊時(shí),把撬棒當(dāng)做是杠桿模型。
八、觀察法 觀察法是指人們?cè)谧匀淮嬖诘臈l件下,對(duì)自然、實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和過(guò)程,通過(guò)人的感覺(jué)器官或借助科學(xué)儀器對(duì)有關(guān)物理現(xiàn)象,有目的、有計(jì)劃地進(jìn)行觀察、研究的一種基本方法。 所謂“自然存在的條件”,是指對(duì)觀察對(duì)象不加控制、不加干預(yù)、不影響其常態(tài),所謂“有目的、有計(jì)劃”,是指根據(jù)科學(xué)研究的任務(wù),對(duì)于觀察對(duì)象、觀察范圍、觀察條件和觀察方法作了明確的選擇,而不是觀察能作用于人感官的任何事物。
九、探究法:探究法是指用科學(xué)的方法深入探討、反復(fù)研究事物的本質(zhì)和規(guī)律它既是一種研究方法,也是一種學(xué)習(xí)方法十、累積法: 在測(cè)量的量很小時(shí),將很多規(guī)格、性質(zhì)相同的物體累加起來(lái)測(cè)量,然后除以個(gè)數(shù)算出平均值以減小誤差的方法就叫累積法。十一、比值法 17. 物理學(xué)常用“比值法”來(lái)定義物理量。
請(qǐng)你參照下面給出的題例再舉兩個(gè)例子 (需說(shuō)明定義的物理量名稱及其數(shù)學(xué)表達(dá)式,講明是什么物理量與什么物理量的比值及這個(gè)比值的物理意義) 例 速度 ,是路程與時(shí)問(wèn)的比值;它表示物體運(yùn)動(dòng)的快慢。 十二、分析歸納法歸納方法是透過(guò)現(xiàn)象抓本質(zhì),將一定的物理事實(shí)(現(xiàn)象、過(guò)程)歸入某個(gè)范疇,并找到支配的規(guī)律性。
完成這一歸納任務(wù)的方法是:在觀察和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過(guò)審慎地考察各種事例,并運(yùn)用比較、分析、綜合、抽象、概括以及探究因果關(guān)系等一系列邏輯方法,推出一般性猜想或假說(shuō),然后再運(yùn)用演繹對(duì)其進(jìn)行修正和補(bǔ)充,直至最后得到物理學(xué)的普遍性結(jié)論。 十三、假設(shè)法物理解題中的假設(shè),從內(nèi)容要素看有參量假設(shè)、現(xiàn)象假設(shè)和過(guò)程假設(shè)等,從運(yùn)用策略看有極端假設(shè)、反面假設(shè)等.利用假設(shè),我們可以方便地對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析、推理、判斷,恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用假設(shè),可以起到化拙為巧、化難為易的效果。
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