物理研究方法专题复习.docx
《物理研究方法专题复习.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理研究方法专题复习.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
物理研究方法专题复习
物理研究方法专题复习
科学探究的具体要求：
1．能从日常生活、自然现象或实验观察中发现与物理学有关的问题，能表述这些问题。
2．尝试对问题的成因提出猜想，对科学探究的方向和可能出现的实验结果进行推测与假设。
3．明确探究目的和已有条件，经历制定计划和设计实验的过程，尝试选择探究方法及器材，有控制变量的初步意识。
4．能收集数据和资料，尝试评估信息的科学性，会阅读说明书，能按书面说明操作，会使用简单的实验仪器，能正确记录实验数据，具有安全操作的意识。
5．能描述实验数据，能对信息进行比较，能进行简单的因果推理，尝试对探究结果进行描述和解释。
6．有评估意识，能注意假设与结果间的差异，能注意未解决的矛盾，能及时发现新问题，改进探究方案，有从评估中汲取经验教训的意识。
7．能写出简单的探究报告，有准确表达自己观点的意识。
有与人合作的意识。
一、控制变量法
在研究物理问题时，当一个物理量与多个因素有关时，为了确定这个物理量与某个因素的关系，就需要控制其它因素不变只改变这个因素，看所研究的物理量与这个因素的变化关系，这种方法就叫做“控制变量法”。
涉及知识：
1、研究物体运动的快慢；
2、研究滑动摩擦力与压力的大小和接触面的粗糙程度的关系；
3、研究物体的动能与质量和速度的关系；
4、研究压力的作用效果与压力的大小和受力面积大小的关系；
5、研究液体的压强与液体的密度和深度的关系；
6、研究液体蒸发的快慢与哪些因素有关；
7、研究不同物质的吸热能力；
8、研究电磁铁的磁性与线圈的匝数和电流大小的关系；
9、研究导体电阻大小跟导体的材料、长度、横截面积的关系；
10、研究电流与电压和电阻的关系（即欧姆定律）。
……
例1（2008年柳州市、北海市）为了比较水和煤油的吸热能力，小明设计了如下实验步骤：
A．在两个同样的烧杯中，分别装入等体积的水和煤油；
B．用两支温度计分别测出水和煤油的初温；
C．在烧杯中分别放人功率相同的电热器，加热时间相同；
D.用温度计分别测出水和煤油的末温。
小聪认为：
（1）步骤A存在的错误是：
应改为;
（2）步骤C，加热时间相同是为了使水和煤油.
（3）步骤B和D是为了得出水和煤油的.
〔解析〕由于题目中涉及到不同物质的吸热能力、质量、吸收的热量、温度变化量等多个变化因素，因而在设计该实验时应采用控制变量法。
题中通过比较“水和煤油的温度变化量”来判断“水和煤油的吸热能力”，所以应控制两种液体的质量相等以及吸收相同的热量。
（1）步骤A存在的错误是：
装入等体积的水和煤油；应改为:
装入等质量的水和煤油
（2）在烧杯中分别放人功率相同的电热器，并加热相同的时间是为了使水和煤油吸收相同的热量（3）步骤B和D是为了得出水和煤油的温度升高的度数或温度变化。
二、理想模型法
“理想模型”是物理学中的一种重要的研究方法，运用这种方法的目的
，就是为了摒弃次要条件，突出主要因素，对实际问题进行理想化处理，从而方便对物理本质的研究。
在物理学中，常常把实际研究对象或实际过程抽象成为“理想模型”。
涉及知识：
1、杠杆——杠杆在实际应用时，由于受力的作用会发生形变，但都忽略不计；
2、在研究光的传播路径和方向时，引入光线；
3、电池——在实际应用时，不考虑电池本身的电阻对电路的影响；
4、电流表、电压表——在实际应用时，不考虑电流表本身的电阻对电路的影响；而“电压表”在接入电路时，则认为其“断路”；
5、在研究磁场的分布时，引入磁感线；
6、在研究原子的组成时，引入原子核式结构模型。
……
例1.物理学常常把实际的研究对象或实际的过程抽象成“物理模型”。
如用铡刀铡草时，可以把铡刀看做是一个能够绕轴转动的硬杆，而不必考虑刀的形状、刀的材质，在物理学中把它称为“杠杆”，这时“杠杆”就是铡刀的“物理模型”。
汛期，江河中的水有时会透过大坝下的底层从坝外的地面冒出来，形成“管涌”，我们学过的什么装置可以作为“管涌”的物理模型？
自行车的车把可以控制车的方向，它的“物理模型”又是什么？
管涌---连通器
车把---轮轴
三、等效替代法
将某个物理量、物理装置、物理状态（或过程），用另外一个物理量
、物理装置、物理状态（或过程）来替代，得到同样的结论，这种方法叫“等效替代法”。
涉及知识：
1、“曹冲称象”中，用石块的重量等效大象的重量；
2、测量不规则小块固体的体积时，用它排开水的体积等效固体的体积；
3、测量摩擦力的大小时，用二力平衡的原理测得拉力，从而得知摩擦力的大小；
4、托里拆利实验中，利用水银柱产生的压强与大气压等效的方法测定大气压的数值；
5、在研究平面镜成像实验中，用两根完全相同的蜡烛，其中一根等效另一根的像；
6、求多个用电器组成的串、并联电路的总电阻。
……
例1.曹冲运用物理方法巧妙地测出了不易测量的大象的体重。
下面是初中物理学习过程中遇到的几个研究实例：
A.在研究平面镜成像实验中，用一根蜡烛跟另外一根蜡烛的像重合；
B.在研究光时，引入“光线”的概念；
C.在研究多个电阻串联或并联时，引入总电阻；
D.在学习电流时，将它比作水流。
在上述几个实例中，采用了相同方法的是
和。
四、转换法
在研究看不见的物质或现象时，可以通过研究该物质或现象所产生的可见的效果，由此进一步分析物质或现象，这种方法叫转换法。
注意：
“等效替代法”虽然也包涵有转换法的思想，但其研究主体已发生转移，而转换法则是通过研究主体所产生的效果来上朔其原因的一种研究方法。
涉及知识：
1、利用小球的振动来判断发声体在振动；
2、根据苹果落地的现象证明重力的存在；
3、利用小桌陷入海绵的深度判断压力的作用效果；
4、根据小球将木块推动的远近来判断小球动能的大小；
5、利用纸片的飘动来判断气体压强的变化；
6、根据马德堡半球实验的现象证明大气压的存在；
7、通过扩散现象研究分子的热运动；
8、判断电路中是否有电流时，可通过电路中的灯泡是否
发光去确定；
9、判断磁场是否存在时，可用小磁针放在其中看是否转
动来判断；
10、电磁铁的磁性强弱通过它吸引大头针的多少来确定。
……
例1（2007年南京市）小明和小华做“探究导体电阻大小与长度关系”的实验。
他们准备在图3中的A、B两点间接入待研究的电阻丝，电源电压恒定，忽略灯丝电阻随温度变化的影响，待用电阻丝的规格如下：
（1）他们应选择序号为的两根电阻丝来探究；
（2）正确选择后，他们将所选电阻丝分别接入A、B两点间，闭合开关，通过观察灯泡的亮暗或电流表的示数来比较电阻丝电阻的大小。
实验中，两次电流表指针均有偏转，但第二次的示数小于第一次的示数，说明第二次接入电路的电阻丝的阻值（选填“较大”或“较小”），同时小华发现第二次实验中灯泡不亮，你认为原因是
（3）以上
（2）中判断电阻大小关系的方法在初中物理中经常用到，以下描述中能体现这种方法的是（）
A．水压使水管中形成水流，类似地，电压使电路中形成电流
B．根据物质在常态下的形状和体积是否固定，可将物质分为三态
C．通过观察木块被运动物体撞后移动距离的大小，可比较运动物体动能的大小
D．研究滑动摩擦力大小与压力大小的关系，应控制接触面粗糙程度相同
五、类比法
在研究某些较为抽象的物理问题时，往往用具体的、形象的事物来进行类比说明，找出共性的特点，使得被研究对象变得易于理解，这种方法叫做类比法。
进行类比的两个对象应具备共同点或相似之处。
1、水波类比声波；
2、水流类比电流；
3、弹簧作用力类比分子作用力；
……
涉及知识：
图7
例1.自从汤姆逊发现了电子，人们开始研究原子内部结构。
科学家提出了许多原子结构的模型，在二十世纪上半叶，最为大家接受的原子结构与图7中哪个图最相似（）
六、推理法
推理法是在大量可靠事实的基础上，以实际的实验过程为原形，通过合理的推理总结出结论，从而深刻地揭示物理规律的本质。
这种方法是物理学中进行研究的一种重要方法。
涉及知识：
1、研究真空中不能传声；
2、研究牛顿第一定律。
……
例1（2008年泰州市）实验探究和推理都是科学研究的基本方法。
比如科学猜想，往往是以一定的事实和已有知识为依据，通过推理而提出来的。
（1）用放大镜观察素描炭笔的笔迹，观察到微小的颗粒；麦粒碾成面粉，面粉揉成面团……大量类似事实，为我们想象物质的结构模型提供了依据，终于认识到：
是由大量分子构成的。
向冷、热不同的清水中各滴一滴墨水，观察到墨水扩散的快慢不一样……大量类似现象使我们推想到：
分子无规则运动的快慢与有关。
（2）物理学把“物体内所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能”。
请你根据这个意思，结合所学知识，就“影响物体内能大小的因素”提出合理猜想、给出推理性结论、说明推理依据（参照示例）：
示例：
①物体内能的大小可能与物体的温度有关。
推理性结论：
一个物体的温度越高，内能越大。
推理依据：
温度越高，分子运动越快，分子动能越大。
（3）由于推理性结论具有一定的事实和理论依据，所以在科学研究中，有时就运用它来初步解释相关问题——同学们也来尝试一下：
七、图象法
借助于图象来研究物理问题，是物理学中对数据进行处理的常用方法。
目的是使问题形象化，做图最基本的方法是描点法。
即在坐标系中，先找出对应的点，用平滑的曲线（或直线）连接各点，从而直观的反应出物理量之间的变化。
1、研究固体的熔化过程；
2、研究水的沸腾过程的特点；
3、研究同种物质质量与体积的关系；
4、研究重力与质量的关系
……
涉及知识：
例1（2008年常州市）2008年南方雪灾，给人民群众的生活、生产带来很多困难。
（1）冰雪道路上，车辆应减速行驶，其原因是：
汽车具有，当路面有冰雪时，轮胎与地面间的摩擦会变（大／小），汽车在紧急刹车后滑行的距离将比路面没有冰雪时（长／短）。
（2）看到抢险队员在冰雪覆盖的道路上洒大量的盐，小亮同学产生疑问：
含盐浓度不同的冰，熔化特点有无区别？
为此，小亮同学用纯水、淡盐水、浓盐水制得质量均为lkg的纯冰、淡盐冰、浓盐冰，在相同加热条件下测量三者的温度变化，并得到三条温度变化曲线（纯冰对应曲线①、淡盐冰对应曲线②、浓盐冰对应曲线③）。
根据曲线图可知，含盐浓度越高的冰，比热容越（大／小），熔化前升温越（快／慢），并能在更（高／低）的温度熔化。
八、归纳分类法
归纳与分类是研究事物的重要方法之一。
在物理实验中，经常要对实验现象或实验数据进行归纳总结；对于要分类的事物，应当进行仔细的分析，找到它们之间相同之处与不同的特点，就不难正确的进行分类了。
归纳与分类是科学研究中最常用的方法，归纳与分类往往是从事物的某一特征出发，而不能有双重标准。
涉及知识：
1、声的产生与传播；
2、液体的压强。
……
例1（2008年青岛市）下列知识结构中，错误的是：
（）
A、 B、
电路
串联电路
并联电路
固体
熔化过程
电流路径
一条
两条或多条
是否吸热
温度是否升高
有无熔点
有无节点
无
无
晶体
是
否
无
各用电器是否影响
互相影响
互不影响
非晶体
是
是
有
C、 D、
物体受力情况
运动状态
物距u
凸透镜成像的特点
不受力
改变
U>2f
倒立
缩小
实像
受力
受平衡力
改变
2f>u>f
倒立
放大
实像
受不平衡力
不改变
U＜f
正立
放大
虚像
上述几种方法是初中教材中常用到的物理方法，值得注意的是，方法不是孤立的，很多物理规律的发现、实验过程的设计都用到了多种研究方法。
例如在研究“物体动能的大小与质量和速度的关系”实验中，根据小球将木块推动的远近来判断小球动能的大小，应用的是转换法；在研究动能的大小与质量的关系时，要控制小球的速度不变，用到了控制变量法等等。
物理方法贯穿于初中物理教材，物理方法的教育也应该贯穿于课堂教学之中。
但是，如果把物理方法作为一种物理知识教给学生，必将加重学生的负担，与新课程的理念是背道而驰的。
所以，我们倡导的是渗透教育。
在课堂教学中，凡是能用到物理方法的，该讲的一定要讲出来，该用的一定要用上。
久而久之，学生在思考问题和解决问题时，就会有意无意地应用物理方法。
——润物细无声，这就是我们倡导的物理方法的渗透教育。
浅谈新教材中物理方法的渗透教育（叶晓军）
作者：
学科专家 发布时间：
2011-02-18
作者：
叶晓军 郑州市教育局教学研究室
科学探究的具体要求：
1．能从日常生活、自然现象或实验观察中发现与物理学有关的问题，能表述这些问题。
2．尝试对问题的成因提出猜想，对科学探究的方向和可能出现的实验结果进行推测与假设。
3．明确探究目的和已有条件，经历制定计划和设计实验的过程，尝试选择探究方法及器材，有控制变量的初步意识。
4．能收集数据和资料，尝试评估信息的科学性，会阅读说明书，能按书面说明操作，会使用简单的实验仪器，能正确记录实验数据，具有安全操作的意识。
5．能描述实验数据，能对信息进行比较，能进行简单的因果推理，尝试对探究结果进行描述和解释。
6．有评估意识，能注意假设与结果间的差异，能注意未解决的矛盾，能及时发现新问题，改进探究方案，有从评估中汲取经验教训的意识。
7．能写出简单的探究报告，有准确表达自己观点的意识。
有与人合作的意识。
转换法
一、控制变量法
在研究物理问题时，当一个物理量与多个因素有关时，为了确定这个物理量与某个因素的关系，就需要控制其它因素不变只改变这个因素，看所研究的物理量与这个因素的变化关系，这种方法就叫做“控制变量法”。
涉及知识：
1、研究物体运动的快慢；
2、研究滑动摩擦力与压力的大小和接触面的粗糙程度的关系；
3、研究物体的动能与质量和速度的关系；
4、研究压力的作用效果与压力的大小和受力面积大小的关系；
5、研究液体的压强与液体的密度和深度的关系；
6、研究液体蒸发的快慢与哪些因素有关；
7、研究不同物质的吸热能力；
8、研究电磁铁的磁性与线圈的匝数和电流大小的关系；
9、研究导体电阻大小跟导体的材料、长度、横截面积的关系；
10、研究电流与电压和电阻的关系（即欧姆定律）。
……
例1（2008年柳州市、北海市）为了比较水和煤油的吸热能力，小明设计了如下实验步骤：
A．在两个同样的烧杯中，分别装入等体积的水和煤油；
B．用两支温度计分别测出水和煤油的初温；
C．在烧杯中分别放人功率相同的电热器，加热时间相同；
D.用温度计分别测出水和煤油的末温。
小聪认为：
（1）步骤A存在的错误是：
应改为;
（2）步骤C，加热时间相同是为了使水和煤油.
（3）步骤B和D是为了得出水和煤油的.
〔解析〕由于题目中涉及到不同物质的吸热能力、质量、吸收的热量、温度变化量等多个变化因素，因而在设计该实验时应采用控制变量法。
题中通过比较“水和煤油的温度变化量”来判断“水和煤油的吸热能力”，所以应控制两种液体的质量相等以及吸收相同的热量。
（1）步骤A存在的错误是：
装入等体积的水和煤油；应改为:
装入等质量的水和煤油
（2）在烧杯中分别放人功率相同的电热器，并加热相同的时间是为了使水和煤油吸收相同的热量（3）步骤B和D是为了得出水和煤油的温度升高的度数或温度变化。
二、理想模型法
“理想模型”是物理学中的一种重要的研究方法，运用这种方法的目的，就是为了摒弃次要条件，突出主要因素，对实际问题进行理想化处理，从而方便对物理本质的研究。
在物理学中，常常把实际研究对象或实际过程抽象成为“理想模型”。
涉及知识：
1、杠杆----杠杆在实际应用时，由于受力的作用会发生形变，但都忽略不计；
2、在研究光的传播路径和方向时，引入光线；
3、电池----在实际应用时，不考虑电池本身的电阻对电路的影响；
4、电流表、电压表----在实际应用时，不考虑电流表本身的电阻对电路的影响；而“电压表”在接入电路时，则认为其“断路”；
5、在研究磁场的分布时，引入磁感线；
6、在研究原子的组成时，引入原子核式结构模型。
……
例1.物理学常常把实际的研究对象或实际的过程抽象成“物理模型”。
如用铡刀铡草时，可以把铡刀看做是一个能够绕轴转动的硬杆，而不必考虑刀的形状、刀的材质，在物理学中把它称为“杠杆”，这时“杠杆”就是铡刀的“物理模型”。
汛期，江河中的水有时会透过大坝下的底层从坝外的地面冒出来，形成“管涌”，我们学过的什么装置可以作为“管涌”的物理模型？
自行车的车把可以控制车的方向，它的“物理模型”又是什么？
管涌---连通器
车把---轮轴
三、等效替代法
将某个物理量、物理装置、物理状态（或过程），用另外一个物理量、物理装置、物理状态（或过程）来替代，得到同样的结论，这种方法叫“等效替代法”。
涉及知识：
1、“曹冲称象”中，用石块的重量等效大象的重量；
2、测量不规则小块固体的体积时，用它排开水的体积等效固体的体积；
3、测量摩擦力的大小时，用二力平衡的原理测得拉力，从而得知摩擦力的大小；
4、托里拆利实验中，利用水银柱产生的压强与大气压等效的方法测定大气压的数值；
5、在研究平面镜成像实验中，用两根完全相同的蜡烛，其中一根等效另一根的像；
6、求多个用电器组成的串、并联电路的总电阻。
……
例1.曹冲运用物理方法巧妙地测出了不易测量的大象的体重。
下面是初中物理学习过程中遇到的几个研究实例：
A.在研究平面镜成像实验中，用一根蜡烛跟另外一根蜡烛的像重合；
B.在研究光时，引入“光线”的概念；
C.在研究多个电阻串联或并联时，引入总电阻；
D.在学习电流时，将它比作水流。
在上述几个实例中，采用了相同方法的是和。
四、转换法
在研究看不见的物质或现象时，可以通过研究该物质或现象所产生的可见的效果，由此进一步分析物质或现象，这种方法叫转换法。
注意：
“等效替代法”虽然也包涵有转换法的思想，但其研究主体已发生转移，而转换法则是通过研究主体所产生的效果来上朔其原因的一种研究方法。
涉及知识：
1、利用小球的振动来判断发声体在振动；
2、根据苹果落地的现象证明重力的存在；
3、利用小桌陷入海绵的深度判断压力的作用效果；
4、根据小球将木块推动的远近来判断小球动能的大小；
5、利用纸片的飘动来判断气体压强的变化；
6、根据马德堡半球实验的现象证明大气压的存在；
7、通过扩散现象研究分子的热运动；
8、判断电路中是否有电流时，可通过电路中的灯泡是否发光去确定；
9、判断磁场是否存在时，可用小磁针放在其中看是否转动来判断；
10、电磁铁的磁性强弱通过它吸引大头针的多少来确定。
……
例1（2007年南京市）小明和小华做“探究导体电阻大小与长度关系”的实验。
他们准备在图3中的A、B两点间接入待研究的电阻丝，电源电压恒定，忽略灯丝电阻随温度变化的影响，待用电阻丝的规格如下：
（1）他们应选择序号为的两根电阻丝来探究；
（2）正确选择后，他们将所选电阻丝分别接入A、B两点间，闭合开关，通过观察灯泡的亮暗或电流表的示数来比较电阻丝电阻的大小。
实验中，两次电流表指针均有偏转，但第二次的示数小于第一次的示数，说明第二次接入电路的电阻丝的阻值（选填“较大”或“较小”），同时小华发现第二次实验中灯泡不亮，你认为原因是
（3）以上
（2）中判断电阻大小关系的方法在初中物理中经常用到，以下描述中能体现这种方法的是（）
A．水压使水管中形成水流，类似地，电压使电路中形成电流
B．根据物质在常态下的形状和体积是否固定，可将物质分为三态
C．通过观察木块被运动物体撞后移动距离的大小，可比较运动物体动能的大小
D．研究滑动摩擦力大小与压力大小的关系，应控制接触面粗糙程度相同
五、类比法
在研究某些较为抽象的物理问题时，往往用具体的、形象的事物来进行类比说明，找出共性的特点，使得被研究对象变得易于理解，这种方法叫做类比法。
进行类比的两个对象应具备共同点或相似之处。
1、水波类比声波；
2、水流类比电流；
3、弹簧作用力类比分子作用力；
……
涉及知识：
图7
例1.自从汤姆逊发现了电子，人们开始研究原子内部结构。
科学家提出了许多原子结构的模型，在二十世纪上半叶，最为大家接受的原子结构与图7中哪个图最相似（）
六、推理法
推理法是在大量可靠事实的基础上，以实际的实验过程为原形，通过合理的推理总结出结论，从而深刻地揭示物理规律的本质。
这种方法是物理学中进行研究的一种重要方法。
涉及知识：
1、研究真空中不能传声；
2、研究牛顿第一定律。
……
例1（2008年泰州市）实验探究和推理都是科学研究的基本方法。
比如科学猜想，往往是以一定的事实和已有知识为依据，通过推理而提出来的。
（1）用放大镜观察素描炭笔的笔迹，观察到微小的颗粒；麦粒碾成面粉，面粉揉成面团……大量类似事实，为我们想象物质的结构模型提供了依据，终于认识到：
是由大量分子构成的。
向冷、热不同的清水中各滴一滴墨水，观察到墨水扩散的快慢不一样……大量类似现象使我们推想到：
分子无规则运动的快慢与有关。
（2）物理学把“物体内所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和叫做物体的内能”。
请你根据这个意思，结合所学知识，就“影响物体内能大小的因素”提出合理猜想、给出推理性结论、说明推理依据（参照示例）：
示例：
①物体内能的大小可能与物体的温度有关。
推理性结论：
一个物体的温度越高，内能越大。
推理依据：
温度越高，分子运动越快，分子动能越大。
（3）由于推理性结论具有一定的事实和理论依据，所以在科学研究中，有时就运用它来初步解释相关问题----同学们也来尝试一下：
七、图象法
借助于图象来研究物理问题，是物理学中对数据进行处理的常用方法。
目的是使问题形象化，做图最基本的方法是描点法。
即在坐标系中，先找出对应的点，用平滑的曲线（或直线）连接各点，从而直观的反应出物理量之间的变化。
1、研究固体的熔化过程；
2、研究水的沸腾过程的特点
升级会员 