科学方法专题训练+.docx

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科学方法专题训练

一、控制变量法

自然界中发生的各种物理现象往往是错综复杂的，因此影响物理学研究对象的因素在许多情况下并不是单一的，而是多种因素相互交错、共同起作用的．譬如说某段导体中通过电流的大小不仅和其两端电压有关，还和这段导体的长度、横截面积的大小及材料种类等因素有关．所以要想精确地把握研究对象的各种特性，弄清事物变化的原因和规律，单靠自然条件下整体观察研究对象是远远不够的，还必须对研究对象施加人为的影响，造成特定的便于观察的条件，这就是“控制变量”的方法．例如为了研究某物理量同影响它的三个因素中的一个因素之间的关系，可将另外两个因素人为地控制起来，使它们保持不变，以便观察和研究该物理量与这一因素之间的关系．这种方法在实验数据的表格上的反映为：

某两次实验只有一个条件不相同，若两次实验结果不同，则与该条件有关，否则无关。

反过来，若要研究的问题是物理量与某一因素是否有关，则应只使该因素不同，而其他因素均应相同。

控制变量法是中学物理中最常用的方法，也是中考出题最多的方法。

 控制变量法在初中物理中的应用实例有：

   ⑴如何比较两个物体或两个人的运动速度？

v=s/t

   ⑵研究影响力的作用效果的因素；

   ⑶研究滑动摩檫力与哪些因素有关；

   ⑷物体对支撑面的压强与压力、受力面积的关系。

P=F/S

   ⑸研究液体内部的压强；

   ⑹物体在液体中所受浮力大小与液体密度、物体排开液体体积的关系。

   ⑺研究决定动能大小的因素

   ⑻研究决定重力势能大小的因素

   ⑼研究琴弦发声的音调与弦粗细、松紧、长短的关系；

   ⑽研究影响液体蒸发快慢的因素；

   ⑾研究物体吸热与物质种类、质量、温度的关系；

   ⑿研究决定电阻大小的因素

   ⒀研究电流与电压、电阻的关系（欧姆定律）

   ⒁研究电功与哪些因素有关；

   ⒂研究电功率与电压、电流的关系

   ⒃研究电流产生的热量与电流、电阻、时间的关系（焦耳定律）

   ⒄电磁铁磁性强弱与线圈中电流大小、线圈匝数、有无铁芯的关系。

   ⒆研究通电导体在磁场中的受力与哪些因素有关；

   ⒆研究影响感应电流的方向因素；

【热点例题1】

【热点例题1】下表是某实验小组所做的“探究摩擦力大小跟哪些因素有关”的实验记录：

实验次数

接触面的材料

压力F/N

摩擦力f摩／N

①

木块与木板

8

l.6

②

木块与木板

12

2.4

③

木块与毛巾

12

5.0

（1）分析比较序号①与②的实验数据，可得出的结论是。

（2）分析比较序号的实验数据，可得出的结论是：

压力相同时，接触面越粗糙，摩擦力越大。

（3）上述研究方法叫“拉制变量法”，下列实验中用到此方法的有（填序号）

①探究电压、电流与电阻的关系；②探究动能跟哪些因素有关；

③探究固体熔化时温度的变化规律；④研究影响电磁铁磁性强弱的因素。

【思路分析】

（1）分析比较序号①与②可看出接触面的材料是相同的，压力不同，而且压力越大摩擦力也随着变大。

（2）

与

的压力相同，接触面的材料不同。

（3）探究电压、电流与电阻的关系、探究动能跟哪些因素有关和研究影响电磁铁磁性强弱的因素这三个实验用到了拉制变量法，但是探究固体熔化时温度的变化规律没有用到拉制变量法。

【答案】

（1）在接触面间材料性质相同时，压力越大。

摩擦力就越大。

（2）

（3）

二、推理法

推理法是在观察实验的基础上，忽略次要因素，进行合理的推理，可出结论，达到认识事物本质的目的。

推理法在初中物理中的应用实例有：

真空不能传声；自然界中只有两种电荷；牛顿第一定律的得出

【热点例题2】人们常用推理的方法研究物理问题。

在研究物体运动状态与力的关系时，伽利略通过方法图-1（甲）所示的实验和对实验结果的推理得到如下结论：

运动着的物体，如果不受外力作用，它的速度将保持不变，并且一直运动下去。

推理的方法同样可以用在“研究声音的传播”实验中。

如图方法图-1（乙）所示的实验中，现有的抽气设备总是很难将玻璃罩内抽成真空状态，在这种情况下，你是怎样通过实验现象推理得出“声音不能在真空中传播”这一结论的？

【思路分析】伽利略通过如图（甲）所示的实验，发现当阻力越小时，小车速度减小得就越慢，由此推理出，如果阻力为零，小车的速度将不减小，即做匀速直线运动。

在图乙这个实验中，虽不能把玻璃罩内抽成真空状态，但随着玻璃罩内空气的减少，听到的声音越来越小，由此可推理得出“声音不能在真空中传播”

【答案】随着罩内空气的不断抽出，听到铃声越来越弱，可以推理：

如果罩内被抽成真空，将听不到铃声，由此可以推出“声音不能在真空中传播”。

三、模型法

实际中的事物都是错综复杂的，在用物理规律对实际中的事物进行研究时，常需要对它们进行必要的简化，忽略次要因素，以突出主要矛盾。

用这种理想化的方法将实际中的事物进行简化，便可得到一系列的物理模型。

在研究光现象时，光线是模型。

在研究磁现象时，磁场是模型。

在研究简单机械时，杠杆是模型等。

模型法在初中物理中的应用实例有：

   ⑴表示光的传播方向的直线——光线。

即沿光的传播路线画一条直线，并在直线上画上箭头表示光的传播方向，这就叫做“光线”。

而实际上我们在观察太阳、电灯……光源所发出的光时，是看不见带箭头的直线的。

引入“光线”这一模型，只是为了研究光现象方便，如果不用光路图就很难学习光现象的知识。

   ⑵用力的示意图表示力的三要素，物体间力的作用是看不见，摸不着的，为了更好地研究物体受力，并发现其中的规律，我们用一根带箭头的线段来表示力。

   ⑶磁场模型,用磁感线表示磁场的分布。

磁场是看不见，摸不着的，为了更好地研究磁场，我们引入磁感线，磁感线的疏密表示磁场的强弱，磁感线的方向表示磁场的方向。

   ⑷研究连通器原理时用到液片模型。

   ⑸电路图是实物电路的模型。

 ⑹研究肉眼观察不到的原子结构时，建立原子核式结构模型。

【热点例题3】甲、乙两棵树的根系的深浅以及发达程度基本相同，但乙树高于甲树。

当我们想知道哪棵树容易被大风吹倒或折断时，我们可以把树看做是一个模型。

由此可判断出，树容易被吹倒或折断。

【思路分析】当我们想知道哪棵树容易被大风吹断或折断，我们可以把树看做是一个杠杆模型。

树越高，重心越高，力臂越长。

由杠杆知识可知，当作用的力相同时，乙树更容易被吹倒或折断。

在科学探究中，除了以上常用的几种方法以外，还有比较法、放大法、图象法、观察法、计算法等。

【答案】乙

四、比较法

比较法是通过观察，分析，找出研究对象的相同点和不同点，它是认识事物的一种基本方法。

比较法在初中物理中的应用

1、在学习汽化现象时，研究蒸发与沸腾的异同点

2、比较电流表与电压表在使用过程中的相同点与不同点

【热点例题4】下面是同学们做过的一些物理实验，请对这些实验分别进行分析，并得出所反映的物理规律。

如图方法图-3甲：

铅笔两端对手指的压力大小相同，但手指上肌肉的凹陷程度和感觉均不同。

说明：

在压力相同时：

。

（2）如图方法图-3乙：

同时在热水和冷水中各滴一滴墨水，热水的颜色先变均匀。

说明：

。

【思路分析】

（1）通过对比可以发现虽然铅笔两端对手指的压力大小相同，但手指上肌肉的凹陷程度和感觉均不同，说明了压力相同时，受力面积不同，压力的作用效果不同，既压力相同时，压强和受力面积的大小有关。

（2）热水的颜色先变均匀，说明热水的分子运动剧烈，既温度越高，分子运动越剧烈。

【答案】

（1）压强和受力面积的大小有关（或压力相同时，受力面积越小，压强越大）

（2）温度越高，分子运动越剧烈

五、类比法

类比法在物理中有广泛的应用。

所谓类比，实际上是一种从特殊到特殊或从一般到一般的推理。

它是根据两个（或两类）对象之间在某些方面的相同或相似而推出它们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维。

在物理教学中，类比方法可以帮助理解较复杂的实验和较难的物理知识。

类比法在初中物理中的应用

1、电流类比水流

2、电压类比水压

3、声波类比水波

4、分子间的作用力类比弹簧间的作用力

5、分子动能类比运动的篮球具有的动能

6、电阻与什么因素有关类比马路的宽窄、长短、路况对通过汽车时的影响

【热点例题5】如图方法图-2甲所示是水流形成图，我们对电流的成因（如图方法图-2乙）的认识是通过分析图甲中水流的成因来了解的，这种方法在物理学中称为（）

A.比较法B.类比法C.等效法D.控制变量法

【思路分析】在物理研究中，有些概念十分抽象，为了更形象的表述，常用类比的方法，与我们的实际生活相联系。

我们就是用水流类比电流来研究的。

【答案】B

六、等效法

等效法是常用的科学思维方法。

等效是指不同的物理现象、模型、过程等在物理意义、作用效果或物理规律方面是相同的。

它们之间可以相互替代，而保证结论不变。

等效的方法是指面对一个较为复杂的问题，提出一个简单的方案或设想，而使它们的效果完全相同，从而将问题化难为易，求得解决。

例如我们学过的等效电路、等效电阻、分力与合力等效以及在平面镜成像实验中用玻璃板代替平面镜等……

等效法在初中物理中的应用实例有：

:

  1、“曹冲称象”的故事中，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。

【热点例题6】探究物理规律和解决实际问题常运用到许多重要的物理思想和方法．下列过程中运用了“等效替代”方法的是（）

A．测量一张白纸的厚度B.研究电流与电压、电阻的关系

C.曹冲称象D.牛顿总结出惯性定律

【思路分析】在物理实验特别是测量中，有些物理量并不是能十分方便的测量，就要用到等效法。

如：

用另一根相同的蜡烛等效替代平面镜后的像；称象的质量并不方便，就利用浮力相等让象的质量等于石块的质量从而方便研究。

【答案】C

七、转换法

物理学中对于一些看不见、摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通过用一些非常直观的现象去认识，或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫做转换法。

初中物理在研究概念、规律和实验中多处应用了这种方法，例如利用小灯泡发光来判断电流的存在，利用煤油中温度计的液柱升高的高度来判断电流产生电热的多少，利用树叶飘起来的方向来判断风向等等

转换法在初中物理中的应用实例有：

:

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。

【热点例题7】分子运动肉眼看不见、摸不着，不便于研究，但我们可以通过研究墨水的扩散现象来认识它，这种方法在科学上叫“转换法”，下面四外实例也采用“转换法”的是（）

A.利用光线来研究光的直线传播现象

B.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，先保持电阻不变去研究电流与电压互感器的关系；然后再保持电压不变去研究电流与电阻的关系

D.研究电流时，将它比做水流

【思路分析】用形象直观的现象来展示看不到、摸不着、不便研究的现象叫做转换法。

电流看不见摸不着，转换为灯泡是否发光，为转换法。

A为模型法，C为控制变量法，D为类比法。

【答案】B

【热点精题训练】

1.对于“探究电流跟电阻的关系”和“伏安法测量电阻”的这两个实验，下列说法不正确的是

A.它们都是采用控制变量的研究方法

B.它们的实验电路在教科书中是相同的

C.前者多次测量的目的是分析多组数据，得出电流跟电阻的关系

D.后者多次测量的目的是取电阻的平均值，减小误差

答案：

A

2．通过直接感知的现象，推测无法直接感知的事实，是常用的物理方法。

下列根据现象所作出的推测符合事实的是

A．扩散现象推测

分子是运动的

B．电路中的灯泡发光推测电路中有电流

C．小磁针放在磁体旁受力偏转推测磁体周围有磁场

D．街边的路

灯同时亮、灭推测路灯是串联的

答案：

D

3．

根据实验事实和一定的理论推理，揭示自然规律是研究科学的重要方法。

如图所示，从斜面上同一高度下滑的小车。

①在铺有毛巾的水平面上，运动路程很短②如果在没有摩擦的水平面上，将做匀速直线运动③如果在较光滑的水平面上，运动路程很长④在铺有棉布的水平面上，运动路程较短⑤在水平平整的木板表面上，运动路程较长。

则下面的判断和排列次序正确的是（）

A.事实①④⑤，推论②③B.事实①④⑤，推论③②

C.事实①②③，推论④⑤D.事实①③②，推论⑤④

答

如图7所示，小明用手使劲捏玻璃瓶，细玻璃管内的水面就会上升，通过观察细玻璃管内水柱高度的变化，就能判断玻璃瓶受压后发生了微小形变。

这种把微小量放大有利于观察的方法在物理学里称为“微小量放大法”。

图8各实验中应用了与此相同实验方法的是

答案：

A

5、在初中物理学习中，当要研究三个量之间的关系时，常采用控制变量法。

则下列哪个实验研究不是应用控制变量法?

答案：

D

7、人类在探索自然规律的过程中，总结出了许多科学研究方法，如：

“控制变量法”、“等效替代法”、“类比法”、“理想模型法”等。

下面是初中物理中的几个研究实例：

①研究电流时，把电流比作水流；

②研究磁场时，引入“磁感线”；

③研究动能与速度的关系时，让物体的质量保持不变；

④研究光的传播时，引入“光线”。

其中，采用了相同研究方法的是

A．①和②B．②和③C．②和④D．③和④

答案：

C

8．科学研究需要进行实验，得到事实，并在此基础上进行必要的推理。

因此，在学习科学过程中我们需要区分事实与推论。

则关于表述：

①在气体扩散实验中，抽去玻璃板后，红棕色的NO2气体进入到空气中；②在液体扩散实验中，红墨水滴人热水，热水很快变红；③扩散现象表明，一切物质的分子都在不停地做无规则运动；④温度越高，分子的无规则运动越剧烈，正确的是

A．①②是事实，③④是推论B．①②④是事实，③是推论

C．①是事实，②③④是推论D．③④是事实，①②是推论

答案：

A

9．人类在探索自然规律的过程中，总结出了许多科学研究方法，如：

“控制变量”、“类比”、“模型”等，下面两个例子都运用了上述的方法说明分子也具有动能和势能。

答案：

类比

10．通过物理知识的学习，同学们不难发现：

（1）当要研究的物理量不易直接测量时，都要想办法把它们的大小间接表示出来。

例如：

在探究摩擦力与什么因素有关的实验中（如图17所示）

，用弹簧测力计拉动木块时，必须让木块在水平面上做运动，通过读取弹簧测力计上的示数可间接知道摩擦力的大小；又如，在研究“牛顿第一定律”的实验中（如图18所示），让同一小车从斜面上相同的高度由静止滚下，在粗糙程度不同的平面上运动，小车在水平方向上受力的大小可通过小车表现出来。

（2）当要研究某个物理量与多个因素的关系时，一般要采用　　法。

例如：

在探究摩擦力与什么因素有关的实验中，要研究摩擦力的大小与压力大小关系，就要多次改变，同时保持接触面的粗糙程度不变。

答案：

（1）匀速直线运动；在水平面上移动的距离的大小（或S的大小）

（2）控制变量法；压力大小（或砝码的个数）。

11．我们常常将看似无关的两个事物或现象联系起来，进行“类比”。

“类比法”可以帮助我们理解概念、巩固知识，以下是两个“类比”学习案例：

（1）将如图12所示的“水路”模型类比基本电路，可以发现：

①叶轮机在“水路”中的作用与下面哪个元件在电路中的作用相当?

（）

A．电源B．开关

C．用电器D．导线

②类比“水路"模型中“水压是使水管中水定向运动形成水流的原因”，我们很容易理解电压是使电路中定向运动形成的原因。

（2）运用“类比法”，我们还可以将实验室交流发电机和直流电动机列表比较，请完成表中的三处填空（将答案直接写在横线上）。

机种

类比项

交流发电机

直流电动机

工作原理

不同构造

两个铜环

两个半环

相同构造

（定子）、线圈（转子）、电刷等

答案：

（1）①C。

②电荷，电流。

（2）

机种

类比项

交流发电机

直流电动机

工作原理

电磁感应原理

磁场对通电导体具有力的作用

不同构造

两个铜环

两个半环

相同构造

磁体（定子）、线圈（转子）、电刷等

12.小明想探究足球滚动的快慢和什么因素有关

（1）小明想到自行车轮胎充气不足时很难骑快，于是猜想：

足球充的气越足，滚动就越_____.

（2）如图所示，小明在一处斜坡上进行实验.他测出足球在A处从静止释放，滚动10m到B处所用的时间为8s；将足球用球针放掉一些气后，在B处从静止释放，测出足球滚动10m到C处所用的时间为14s.小明在实验时需要用到的测量工具有秒表和.

（3）足球在AB段的平均速度为m/s.

（4）小明实验中存在不足之处，请你指出一点：

.

答案：

（1）快

（2）刻度尺（3）1.25

（4）没有从同一位置释放足球（没有控制变量；没有进行多次实验）

13.物理学研究方法很多，请将下列研究方法和所研究的问题连线

控制变量法利用扩散现象研究分子运动

转换法研究合力的效果

等效（等量）替代法研究电阻的大小与哪些因素有关

模型法研究磁场时引入磁感线

答案：

控制变量法利用扩散现象研究分子运动

转换法研究合力的效果

等效（等量）替代法研究电阻的大小与哪些因素有关

模型法研究磁场时引入磁感线

14.在探究“平面镜成像特点”的试验中

（1）如图所示，在玻璃板前面放置一支点燃的蜡烛，再拿一支没有点燃的相同的蜡烛，在玻璃板后面移动，直到跟前面那支蜡烛的像。

若用光屏替换玻璃板后面的蜡烛，在玻璃板后面观察光屏，将（选填“能”或“不能”）观察到玻璃板前面点燃蜡烛的像。

实验中用两只相同的蜡烛是用了___________________研究方法。

（2）实验数据如下表：

实验表明：

平面镜所成像是虚像，像与物的大小，像到平面镜的距离物体到平面镜的距离

答案：

（1）重合不能类比法

（2）相等等于

15、在学校实验室开放时．同学们对手摇发电机非常感兴趣，他们想：

发电机产生感应电流大小跟哪些因素有关呢?

于是他们开展了探究，以下是他们所用的发电机和实验记录表：

（1）根据表格可知，他们准备研究发电机产生感应电流的大小是否与有关。

‘

（2）手摇发电机在发电时将能转化为电能。

·

（3）他们根据小灯泡的亮度来判断电路中感应电流的大小，像这种用能直接观测的量来显示不易直接观测的量的方法叫“转换法”。

下列方法属于“转换法”的是（填序号）①根据磁铁吸引大头针的多少来判断磁性的强弱；②根据能否进行新陈代谢来区分生物与非生物；③根据纯净物中元素种类的多少来区分单质与化合物。

（4）判断电流大小，除了借助小灯泡观察之外，实验室常用表来测量。

答案：

（1）线圈转速和线圈转向

（2）机械（动）（3）①（4）电流

16.为了探究电流产生的热量跟什么因素有关，王军设计了如下图所示的家甲、乙两种装置，他将两端阻值不同的电阻丝（R1

（1）在这个实验中，电流产生的热量多少是通过体现出来的，像这种用能直接观测的量来显示不容易直接观测的量的方法叫“转换法”，这种方法在物理学研究中经常用到，请举一例：

（2）甲装置可探究电流产生的热量与的关系。

（3）在装置甲、乙的来两次实验中，通过比较相同时间里气球B与D的变化情况可探究电流产生的热量与的关系。

（4）在甲、乙两装置同时实验，在相同的通电时间里，与气球（填气球字母标号）相通的电阻丝产生热量最多。

（5）教材上的实验装置如图丙所示（烧瓶与图中的相同）。

比较甲、乙和丙图所示的两种不同的实验装置，你认为较好的装置是，理由是：

答案：

（1）气球膨胀的程度大小（1分）例如：

①研究声音是由振动产生的，用乒乓球的振动来显示音叉的振动②研究分子运动时，用固体、液体、气体的扩散推测分子的热运动③用吸引大头针的多少观测磁铁的磁性强弱。

（2）电阻（3）电流（4）C

（5）若选用图甲乙理由是：

气体的热胀冷缩效果比固液态更明显，实验现象更直观，时间更短。

（或：

选择丙，理由是：

用温度计能较准确地测出煤油的温度变化，便于定量研究。

）

17．在测定一个未知电阻RX的阻值时，小明和小亮设计了如图甲所示的实验电路，其中R1是电阻箱，S1为单刀积掷开关。

（1）闭合开关S后，把开关S1接到触点1，调节滑动变阻器R，使电压表有个合适的示数U；把开关S1接到触点2后，小明和小亮采取了不同的实验操作。

小明的操作：

保持滑片P的位置不变，只调节电阻箱R1，直到电压表示数为U；

小亮的操作：

同时调节滑动变阻器R和电阻箱R1，直到电压表表示数为U。

你认为两人的操作中，_________的操作是正确的。

（2）选择正确的实验操作后，电阻箱R1上各旋钮的位置如图乙所示，其读数为______Ω，则待测电阻RX的阻值应为______Ω。

（3）下列实验中，所用方法与上述相同的是（）

A．探究二力的合成时，用合力来代替两个力的作用效果

B．探究摩擦力与接触面粗糙程度的关系时，保持压力一定

C．探究力与运动的关系时，推理出小车在不受力时的运动情况

D．探究液体内部的压强时，用U型管两侧液面的高度差来体现液体压强的大小

答案：

（1）小明

（2）108108（3）A

18.某同学在“探究浮力大小跟什么因素有关系”时，做了图19所示的实验。

（1）请将表格内容填写完整。

（2）由实验数据可以得出：

浸在液体中的物体所受的浮力与有关系。

次数

1

2

3

4

G/N

3.65

3.60

3.50

F/N

0

（3）实验中他采用了的研究方法。

答案：

次数

1

2

3

4

G/N

4.0

F/N

0.35

0.40

0.50

（1）

（2）液体的密度

（3）控制变量

19．（2010黄冈）欣儿手头上有完全相同的l元硬币10枚，为了测出其中一枚硬币的密度，她设计了一个小实验．实验器材有空金属筒、量杯和水；主要的实验步骤如下：

A．将10枚硬币全部放入水中，此时量杯中水面处刻度如上图所示；

B．将10枚硬币放入金属筒中，让金属筒漂浮在量杯中，记下此时水面处的刻度值为53mL；

C．将空金属筒放入盛有适量水的量杯中，让其漂浮，记下此时水面处的刻度值为22mL．

（1）合理的实验顺序是________（只填字母序号）