初中物理科学探究方法汇总.docx
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初中物理科学探究方法汇总
初中物理科学探究方法汇总
科学方法是连接知识和能力的纽带。
“掌握一种科学方法胜过解答十个问题。
”对研究方法的学习和考查体现着一种新的教学理念，同学们只有真正掌握了研究方法，才能有效解决实际问题，真正提高自己的创新意识和能力。
《新课程标准》要求，在突出科学探究内容的同时，重视研究方法的指导，使学生在进行科学探究、学习物理知识的过程中，逐渐拓宽视野，初步领悟到科学研究方法的真谛。
因此，考查研究物理问题的方法，成为当前和今后中考的热点。
控制变量法、等效替代法、转换法推理法、模型法、比较法、类比法、图像法等，是初中物理常用的研究方法。
一.控制变量法:
所谓控制变量法,就是在研究和解决问题的过成中,对影响事物变化规律的因素和条件加以人为控制,只改变某个变量的大小,而保证其它的变量不变,最终解决所研究的问题。
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。
【典例探究1】小明在探究“弹性势能大小与哪些因素有关”时，提出了以下两种猜想：
猜想一：
弹性势能大小可能和物体的材料有关。
猜想二：
弹性势能大小可能和物体的形变程度有关.
针对猜想一，设计的实验及观察到的现象如下：
把大小和形状相同的钢尺和塑料尺弯曲相同的程度,并弹开同一个纸团,观察到纸团被弹开的远近不同。
请回答：
（1）小明同学通过实验得出的结论是：
；
（2）实验中“弯曲相同程度”其目的是：
；
【答 案】弹性势能大小可能和物体的材料有关,控制变量，使之在相同的条件下进行比较
在初中物理课本中,应用这种方法的有:
1、研究琴弦发声的音调与弦粗细、松紧、长短的关系。
（声学）
2、蒸发的快慢与哪些因素有关（热）
3.滑动摩擦力的大小与哪些因素有关（力）
4.导体的电阻与哪些因素有关（电）
二.等效替代法
在物理实验中有许多物理特征、过程和物理量要想直接观察和测量很困难，这时往往把所需观测的变量换成其它间接的可观察和测量的变量进行研究，这种研究方法就是等效法。
等效替代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……
【典例探究2】（2003陕西）如图所示，在桌面上竖立一块玻璃板，把一支点燃的蜡烛放在玻璃板前面，可以看到玻璃板面出现蜡烛的像。
要想研究玻璃板成像特点，关键的问题是设法确定像的位置。
仔细想想，实验时具体的做法是__________。
我们这样确定像的位置，凭借的是视觉效果的相同，因而可以说是采用了_________的科学方法。
解析：
虚像是无法用光屏承接的，因此虚像特点的研究成了实验的一个难题；为了准确的探究平面镜所成虚像的特点，实验中用两支完全相同的蜡烛和可透视的平面玻璃板采用等效法很好地解决了这一难题。
答案：
另外拿一只相同的蜡烛在玻璃板后面移动，直到看上去它跟像完全重合；等效替代。
三.转换法
对于不易研究或不好直接研究的物理问题，而是通过研究其表现出来的现象、效应、作用效果间接研究问题的方法叫转换法。
初中物理在研究概念、规律和实验中多处应用了这种方法。
1.研究物体内能与温度的关系（我们无法直接感知内能的变化,只能转换成测出温度的改变来说明内能的变化）；
2.在研究电热与电流\电阻的因素时,将电热的多少转换成液柱上升的高度；
3.我们在研究电功与什么因素有关的时候,将电功转换成砝码上升的高度；
4.在我们回答动能与什么因素有关时,我们将动能转化为小木块在平面上被推动的距离,距离越远则动能越大。
注意：
等效法与转换法很相似，有什么区别呢？
请观察：
转换法:
电流大小----à 灯泡亮度;
磁场----à 小磁针偏转
等效替代法:
分力 ----à 合力
小石块体积----à 排开水的体积;
小结：
“等效替代法”中相互替代的两个量种类相同，大小相等 ，而“转换法”中的两个物理量有因果关系,并且性质往往发生了改变。
四.理想模型法
实际现象和过程一般都十分复杂,涉及到众多因素,采用模型方法可起到简化和纯化的作用.忽略次要因素,从复杂事物中抽象出理想模型,合理近似的反应所研究事物的本质特征,这种研究问题的方法叫理想模型法.
在初中物理课本中,应用这种方法的有
1．光线（光线是看不见的,我们使用一条看得见的实线来表示,就将问题简化利用了理想化模型）
2．磁感线
3.电路图是实物电路的模型
4.力的示意图或力的图示是实际物体和作用力的模型。
5.实验室常用手摇交流发电机及挂图来研究交流发电机的原理和工作过程
6.研究连通器原理时用到液片模型。
研究肉眼观察不到的原子结构时建立原子核式结构模研究肉眼观察不到的原子结构时建立原子核式结构模型。
【典例探究3】以下是物理学习中的几个研究实例：
（1）在研究磁场时，引入磁感线;
（2）在研究物体受几个力时，引人合力；（3）在研究电流时，将它比作水流；（4）在研究光时，引入光线。
前面几个实例中，采用“建立理想模型法”的是（ ）
A.（l）（3） B.
（2）（3） C.
（1）（4） D.（3）（4）
【名师点拨】把某一个类具体事物抽象为某个物理概念的方法叫“建立理想模型法”，如把路灯看成一个点光源等。
本题中从磁场中抽象出磁感线，从光中抽象出光线，用的都是“建立理想模型法”。
【标准答案】C
五．科学推理法
推理法是根据已知物理现象和规律，通过想象和推理对未知的现象做出科学的推理和预见.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，得出结论，达到认识事物本质的目的。
理想实验是研究物理规律的一种重要的思想方法,它以大量的可靠的事实为基础,以真实的实验为原形,通过合理的推理得出物理规律.
【典例探究4】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，伽利略通过如图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？
【名师点拨】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”。
【标准答案】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”。
六.类比法
类比法是指将两个相似的事物做对比，从已知对象具有的某种性质推出未知对象具有相应性质的方法.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。
【典例探究5】19世纪末，汤姆逊发现了电子，将人们的视线引入到了原子的内部，由此，科学家们提出了多种关于原子结构的模型。
通过学习，你认为原子结构与下列事物结构最接近的是
A．西红柿 B．西瓜 C．面包 D．太阳系
解析：
大家首先要在头脑中再现学习过的原子结构的模型，再与所给的四个选项比较，确定结构最接近的事物是太阳系。
这里原子核可以类比于太阳，核外电子类比于行星，它们在空间结构和运动方式上都是相似的。
七..图象法
利用图象这种特殊且形象的数学语言工具,来表达各种物理现象的过程和规律,这种方法叫图像法.
物理图象不仅可以使抽象的概念直观形象，动态变化过程清晰，物理量之间的关系明确，还能表示出用语言难以表达的内涵。
【典例探究6】如图所示是A、B、C三种物质的质量m与体积V的关系图象。
由图可知，A、B、C三种物质的密度ρA、ρB、ρC之间的大小关系是（ ）
A. ρA<ρB<ρCB. ρA<ρB>ρC
C. ρA>ρB>ρC D. ρA>ρB<ρC
【标准答案】C
八、观察比较法
在对各种物理现象、物理实验进行观察的基础上，和认定的标准（或对象）进行比较，得出结论的方法叫观察比较法。
【典例探究7】 下面是小宇同学在物理学习中的几个研究实例：
（1）在学习汽化现象时，研究蒸发与沸腾的异同点；
（2）根据熔化过程的不同，将固体分为晶体和非晶体两类；（3）比较电流表与电压表在使用过程中的相同点与不同点；（4）在研究磁场时，引入磁感线对磁场进行描述。
上述几个实例中，采用的主要科学研究方法是“比较法”的为（）
A．
（1）（3） B．（3）（4） C．
（2）（3） D．
（2）（4）
答案：
A
小结：
物理中涉及这种方法的内容很多，例如运用参照物判断物体运动情况等等。
总之，考生要养成良好思维习惯，在解决问题时要尝试运用各种物理研究方法，不断提高科学素质，这既是中考热点也是以实现课程改革的目标。
物理研究方法
一、观察实验法
物理是一门以观察、实验为基础的学科。
许多物理知识是通过观察和实验认真地总结和思索得来的。
例如著名的马德堡半球实验，通过对实验现象的观察和思考，证明了大气压强的存在。
教材中大部分实验均利用的是观察法。
二、控制变量法
所谓控制变量法，就是在研究和解决问题的过程中，对影响事物变化规律的因素或条件加以人为控制，阻止其产生影响，从而使我们要研究的因素或条件按照特定的要求发生变化，最终解决所要研究的问题。
可以说任何物理实验，都要按照实验目的、原理和方法控制某些条件来研究，控制变量法是实验中的普遍方法。
相信你一定可以从书中找到很多个这样的例子。
例如：
１．电流与电压、电阻的关系
①控制电阻（导体电阻不变），改变导体两端电压，观察电流变化情况
电阻一定时,经过导体的电流随导体两瑞电压增大而增大.
经过导体的电流与导体两端电压成正比,与导体的电阻成反比.
②控制电压（导体两端电压不变），改变经过导体的电阻，观察电流变化情况
电压一定时,经过导体的电流随导体电阻增大而减小
２．影响电阻大小的因素
①控制导体材料、温度、横截面积，改变导体的长度
导体的电阻随长度的增长而增大
导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料、温度有关。
②控制导体材料、温度、长度，改变导体的横截面积
导体的电阻随横截面积的增大而增大
③控制导体长度、温度、横截面积，改变导体材料
导体的电阻随材料的改变而改变
④控制导体材料、长度、横截面积，改变导体的温度
导体的电阻随温度的升高而增大
３．影响滑动摩擦力大小的因素
①压力一定，控制接触面的粗糙程度；摩擦力大小与接触面的粗糙程度有关
摩擦力大小与接触面的粗糙程度、压力有关
②控制接触面的粗糙程度（同一物体表面），改变压力，摩擦力随压力的增大而增大．
４．影响蒸发快慢的因素
①控制温度、液体表面上方空气流动速度，改变表面积
液体的蒸发快慢与液体表面积大小有关
液体的蒸发快慢与液体表面积大小、液体表面上方空气流动速度快慢、温度高低、有关
②控制表面积、温度，液体表面上方空气流动速度
液体的蒸发快慢与液体表面上方空气流动速度快慢有关
③控制液体表面上方空气流动速度和表面积，改变温度
液体的蒸发快慢与液体有关温度
５．影响液体内部压强大小的因素
①控制液体密度、深度，改变受压方向
液体内部压强与方向无关（P=ρgh）
②控制液体密度、受压方向，改变液体深度
液体内部压强与所处深度有关
③控制液体密度受压方向、深度，改变液体密度
液体内部压强与所处密度有关
６．影响液体浮力大小的因素
①控制液体密度、物体浸入液体的深度，改变物体浸入液体中的体积
浸入液体中的物体受到浮力的大小与物体浸入液体中的体积有关（F浮=ρ液gv排）
②控制物体浸入液体中的体积、物体浸入液体的深度，改变液体密度
浸入液体中的物体受到浮力的大小与物体浸入液体的密度有关
③控制液体密度、物体浸入液体中的体积，改变物体浸入液体的深度
浸入液体中的物体受到浮力的大小与物体浸入液体中的深度无关
７．影响压力作用效果（压强）大小的因素
①控制受力面积的大小，改变压力的大小
压力作用效果（压强）大小与压力的大小成正比（P=F/S）
②控制的压力大小，改变受力面积的大小
压力作用效果（压强）大小与受力面积的大小成反比
８．影响电功大小的因素
①控制电流、电压，改变通电时间
电功的多少与通电时间成正比（w=UIt）
②控制电流、通电时间，改变电压
电功的多少与电压成正比
③控制通电时间、电压，改变电流
电功的多少与电流成正比
９．影响电磁铁磁性大小的因素
①控制电磁铁线圈匝数，改变通过电磁铁的电流的大小
电磁铁磁性大小与通过电磁铁的电流的大小成正比
电磁铁磁性大小与通过电磁铁的电流的大小、电磁铁线圈匝数有关
②控制通过电磁铁的电流的大小，改变电磁铁线圈匝数
电磁铁磁性大小与电磁铁线圈匝数成正比
１０．影响电流热效应大小的因素
①控制发热体两端电压、通过发热体的电流，改变导体电阻
电流通过导体时产生的热量与导体的电阻成正比（Q=I２Rt）
②控制发热体两端电阻、通电时间，改变通过发热体的电流
电流通过导体时产生的热量与通过的电流成正比
③控制通过发热体的电流、通电时间，改变发热体两端电压
电流通过导体时产生的热量与导体两端电压成正比
三、类比法
在我们学习一些十分抽象的，看不见、摸不着的物理量时，由于不易理解我们就拿出一个大家能看见的与之很相似的量来进行对照学习，称为类比法。
注意：
类比法的两个对象只有一个是研究对象，并且前后两者往往是本质不相同、没有直接联系的。
例如：
研究对象：
电流的形成、电压的作用
类比对象：
水流的形成，水压对水流的作用
特点分析：
在某一方面有相似之处，但本质完全不同，毫无联系。
电源是提供电压的装置；抽水机是提供水压的装置
如：
１.学习功率的定义，速度的定义
２.学习分子动能，物体的动能
四、比较法（对比法）
当我们想寻找两件事物的相同和不同之处，加深对它们的理解和区别，进一步揭示事物的本质属性，就需要用到比较法。
注意：
与类比法不同的是，比较法的两个对象都是要研究的对象，既要找出相同点又要找出不同点，而且两者往往本质相同，或有较近的关系。
例如：
研究对比对象：
蒸发和沸腾
特点分析：
为了强化印象都值得研究，既有不同点也有相同点。
如：
发电机和电动机；电压表和电流表；晶体熔化非晶体熔化
五、转换法
一些比较抽象的看不见、摸不着的物质的微观现象，要研究它们的运动等规律，使之转化为学生熟知的看得见、摸得着的宏观现象来认识它们。
这种方法在科学上叫做“转换法”。
注意：
前后两者本质是相同或有联系的。
例如：
１.空气的运动看不见、摸不到------>通过风所产生的作用来认识它；
２.分子运动看不见、摸不到------>通过研究墨水的扩散现象去认识它；
３.电流看不见、摸不到，判断是否有电流时------>通过电流产生的效应来认识它；
４.磁场看不见、摸不到------>通过它对小磁针产生的作用来认识它。
再如，有一些物理量不容易直接测得，而我们可以通过测量其他物理量。
再根据它的计算公式间接计算出该物理量，这也是一种转换法的体现。
例如：
１.电功率无法直接测出------>通过P＝UI，先利用电压表和电流表测出U、I再计算得出P。
（电阻、密度等均是如此）
２.测不规则小石块的体积------>测排开水的体积
３.测曲线的长短------>测细棉线的长度
４.测量滑动摩擦力------>测拉力的大小
５.大气压强的测量------>被大气压压起的水银柱的压强
６.内能的变化------>测出温度的改变
７.研究电热与电流、电阻的关系，将电热的多少------>液柱上升的高度
８.将动能的大小------>小球运动的远近
以上列举的这些问题均应用了这种科学方法。
六、等效替代法
“等效法”就是在保证效果相同的前提下，将复杂的、难处理的物理量用容易的、易处理的同种物理量来替代。
注意：
前后相替代的两个物理量，应是本质完全相同的两个。
例如：
１.在研究合力时，一个力与另两个力使弹簧发生的形变是等效的，那么这一个力就可以等效替代了另两个力。
（“力”替代“力”）
２.在研究串、并联电路的总电阻时，在保证总电流相同的前提下，用总电阻来替代串联或并联的其他所有电阻。
（“电阻”替代“电阻”）
３.在平面镜成像的实验中，我们利用完全相同的另一根蜡烛来等效替代物体的大小，从而验证物与像的大小相同。
（“蜡烛”替代“蜡烛”）
七、假想模型法
有时为了研究的需要，把物理实体或物理过程经过科学抽象转化为一定的模型，这种转化忽略了一些次要因素，突出主要因素，所以这种模型又叫“理想模型”。
它可以使问题简单化，形象直观化，便于学生发挥各种思维能力。
例如：
１.为了描述磁场而假想引入的“磁感线”是假想的物理模型。
２.为了研究光的传播而假想引入的“光线”，是假想的物理模型。
３.为了研究轮子滚上台阶时用力的情况，将其看成杠杆，是一种抽象的物理模型。
八、归纳法（总结法）
归纳法是通过收集大量有代表性的样本信息来推断总体信息，分析整理得出正确结论的一种方法。
例如：
１.通过铜能导电，银能导电，锌能导电……，归纳出金属能导电。
２.在验证杠杆的平衡条件中，通过三次实验来验证F1×L1＝F2×L2。
３.在验证导体的电阻与什么因素有关的时候，经过多次的实验我们得出了导体的电阻与长度，材料，横截面积，温度有关，最后将实验的结论整理到一起后归纳总结得出的。
４.通过对发声物体的研究，归纳出一切发声体都在振动的结论等等，都要用到这一方法。
九、科学推理法（推导法）
当我们在对观察到的现象进行分析总结之后，根据一定的科学依据，对一些难以验证的现象或情况做出合理的推论，这种方法叫科学推理法。
它是比归纳法更能体现物理学本质的一种方法。
例如：
１.物体在越光滑的平面运动的就越远------>平面绝对光滑物体将永远做匀速直线运动。
２.做传声的实验时，空气越少，传出的声音就越小------>真空是不能传声的。
十、放大法
在有些实验中，实验的现象我们是能看到的，但是不容易观察。
我们就将产生的效果进行放大再进行研究。
例如：
１.音叉的振动很不容易观察，所以我们利用小泡沫球将其现象放大。
２.观察压力对玻璃瓶的作用效果时我们将玻璃瓶密闭，装水，插上一个小玻璃管，将玻璃瓶的形变引起的液面变化放大成小玻璃管液面的变化。
３.观察桌面的形变，通过观察放置在桌面上的平面镜反射光束位置的变化来判断等。
十一、累积法
在测量微小量的时候，我们常常将微小的量积累成一个比较大的量、比如在测量一张纸的厚度的时候，我们先测量100张纸的厚度在将结果除以100，这样使测量的结果更接近真实的值就是采取的累积法。
例如：
测量一张邮票的质量、心跳一下的时间，导线的直径等，均可用累积法来完成。
有时，在研究某些物理知识或物理规律时，往往要同时用到几种研究方法。
如在研究电阻的大小与哪些因素有关时，我们同时用到了观察法（观察电流表的示数）、转换法（把电阻的大小转换成电流的大小、通过研究电流的大小来得到电阻的大小）、归纳法（将分别得出的电阻与材料、长度、横截面积、温度有关的信息归纳在一起）、和控制变量法（在研究电阻与长度有关时控制了材料、横截面积）等方法。
可见，物理的科学方法无法细致的分类。
只能根据题意看题中强调的是哪一过程，来分析解答。
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