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專題十六 物理學(xué)方法 初中階段 需要掌握的科學(xué)研究方法主要有 控制變量法 類比法 等效替代法 科學(xué)推理法 物理模型法 理想實(shí)驗(yàn)法 歸納法等 1 控制變量法 物理學(xué)中一個(gè)物理量往往同時(shí)與多個(gè)因素有關(guān) 研究該物理量與這些影響因素間的關(guān)系時(shí) 常常控制其中一個(gè)或幾個(gè)相關(guān)因素不變 只改變其中一個(gè)相關(guān)因素 得出該物理量與這個(gè)相關(guān)因素的關(guān)系 這種方法叫控制變量法 控制變量法把多因素的問(wèn)題轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)單因素的問(wèn)題 分別加以研究 最后再綜合解決 控制變量法是學(xué)習(xí)初中物理使用最多的物理學(xué)方法 也是中考方法題中出現(xiàn)次數(shù)最多的 2 轉(zhuǎn)換法 物理學(xué)中對(duì)于一些看不見(jiàn) 摸不著的現(xiàn)象或不易直接測(cè)量的物理量 通常用一些非常直觀的現(xiàn)象去認(rèn)識(shí) 或用易測(cè)量的物理量間接測(cè)量 這種研究問(wèn)題的方法叫轉(zhuǎn)換法 初中物理在研究概念 規(guī)律和實(shí)驗(yàn)中多處應(yīng)用了這種方法 3 物理模型法 實(shí)際中的事物都是錯(cuò)綜復(fù)雜的 在用物理的規(guī)律對(duì)實(shí)際中的事物進(jìn)行研究時(shí) 常需要對(duì)它們進(jìn)行必要的簡(jiǎn)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(shí)際中的事物進(jìn)行簡(jiǎn)化 便可得到一系列的物理模型 4 科學(xué)推理法 在分析和歸納實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上 把物體置于一種臨界的理想狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)推理 得出用實(shí)驗(yàn)無(wú)法直接得到的物理結(jié)論 5 等效替代法 如果兩個(gè)物理對(duì)象或過(guò)程在某一方面產(chǎn)生的效果相同 可用一個(gè)量式或一個(gè)過(guò)程代替 通過(guò)聯(lián)想把陌生的 復(fù)雜的 用常規(guī)手段不易解決的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)熟悉的 簡(jiǎn)單的問(wèn)題 并且保證結(jié)論不變 這種方法叫等效替代法 曹沖稱象時(shí)就使用了等效替代法 分析電路時(shí)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(shí)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(gè)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?cè)谄渌矫嬉部赡芟嗤蛳嗨频耐评矸椒?大家學(xué)習(xí)電壓時(shí)與水壓類比 學(xué)習(xí)比熱容時(shí)與密度類比 都收到了事半功倍的效果 命題點(diǎn) 在物理學(xué)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(guò)這一方法起主導(dǎo)作用罷了 例如實(shí)驗(yàn)方法 在根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)行設(shè)計(jì) 操作以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析時(shí) 同時(shí)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(duì)這方面內(nèi)容考查正逐漸加強(qiáng) 涉及到的一些具體方法有 猜想法 觀察法 實(shí)驗(yàn)法 分析法 綜合法 歸納法 分類法 隔離法 假設(shè)法 比較法 等效 替代 法 建立理想模型法 控制變量法 實(shí)驗(yàn)推理法 轉(zhuǎn)換法 類比法等研究物理問(wèn)題的方法 下面是幾種實(shí)用性強(qiáng) 近幾年中考中?？嫉降目茖W(xué)研究方法 考點(diǎn)1 控制變量法 例如 1 研究滑動(dòng)摩擦力與壓力和接觸面之間的關(guān)系 2 研究壓力的作用效果 壓強(qiáng) 與壓力和受力面積的關(guān)系 3 研究物體的壓強(qiáng)與液體密度和深度的關(guān)系 4 研究物體的動(dòng)能與質(zhì)量和速度的關(guān)系 5 研究物體的勢(shì)能與質(zhì)量和高度的關(guān)系 6 研究弦樂(lè)器的音調(diào)與弦的松緊 長(zhǎng)短和粗細(xì)的關(guān)系 7 研究電流與電阻 電壓之間的關(guān)系 即歐姆定律 8 研究導(dǎo)體電阻的大小跟導(dǎo)體的材料 長(zhǎng)度 橫截面積的關(guān)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(guān)系 10 研究電磁鐵的磁性與線圈的匝數(shù)和電流大小的關(guān)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(dòng)快慢的關(guān)系 例1 臨沂 中考 在探究 影響浮力大小的因素 時(shí) 同學(xué)們做了如圖所示的一系列實(shí)驗(yàn) 請(qǐng)你根據(jù)圖中所標(biāo)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等信息回答下列問(wèn)題 1 物體全部浸入水中受到的是N 2 根據(jù)圖 a b c 實(shí)驗(yàn)可得出浮力的大小與有關(guān) 3 根據(jù)圖實(shí)驗(yàn)可得出浮力的大小與液體體積有關(guān) 答案 1 1 8 2 液體密度 3 a b c 或者只填 b c 考點(diǎn)2 轉(zhuǎn)換法 例如 1 電流看不見(jiàn) 摸不著 判斷電路中是否有電流 我們可通過(guò)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(yīng)來(lái)判斷 2 分子運(yùn)動(dòng)看不見(jiàn) 摸不著 不好研究 但可以通過(guò)研究擴(kuò)散現(xiàn)象認(rèn)識(shí)它 3 磁場(chǎng)看不見(jiàn) 摸不著 判斷磁場(chǎng)是否存在時(shí) 用小磁針?lè)旁谄渲锌词欠褶D(zhuǎn)動(dòng)來(lái)確定 4 判斷電磁鐵的磁性強(qiáng)弱時(shí) 用電磁鐵吸引大頭針的多少來(lái)確定 例2 宿遷 中考 在科學(xué)探究中 常把直接測(cè)量有困難的量轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量來(lái)研究 這種方法稱之為轉(zhuǎn)換法 例如在探究物質(zhì)吸熱升溫的屬性時(shí) 沙子和水吸收熱量的多少不便直接測(cè)量 可以通過(guò)測(cè)量加熱時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)比較吸熱的多少 下述實(shí)驗(yàn)中采用了轉(zhuǎn)換法的是 A 在探究影響動(dòng)能大小的因素時(shí) 動(dòng)能大小的比較方法B 在探究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響時(shí) 推理出物體不受阻力時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)C 在探究串聯(lián)電路電流特點(diǎn)時(shí) 換用不同燈泡及改變電源電壓 多次實(shí)驗(yàn)D 在探究壓力對(duì)滑動(dòng)摩擦力的影響時(shí) 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(dòng)能大小的因素時(shí) 采用的是轉(zhuǎn)換法 動(dòng)能大小不便直接測(cè)量 可以通過(guò)小球推動(dòng)木塊的距離的長(zhǎng)短來(lái)比較動(dòng)能大小的 在探究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響時(shí) 采用的是科學(xué)推理法 即在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上合理假設(shè) 推理出物體不受阻力時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 在探究串聯(lián)電路電流特點(diǎn)時(shí) 換用不同燈泡及改變電源電壓 多次實(shí)驗(yàn) 是為了多測(cè)幾組數(shù)據(jù) 使得出的結(jié)論更具有普遍性 在探究壓力對(duì)滑動(dòng)摩擦力的影響時(shí) 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(yùn)動(dòng) 就是一種理想模型 在實(shí)際生活中嚴(yán)格的勻速直線運(yùn)動(dòng)是無(wú)法找到的 但有很多的運(yùn)動(dòng)情形都近似于勻速直線運(yùn)動(dòng) 按勻速直線運(yùn)動(dòng)來(lái)處理 大大簡(jiǎn)化了難度 得出的結(jié)果又具有極高的精度 在允許的誤差范圍內(nèi)與實(shí)際相吻合 2 杠桿也是一種理想模型 杠桿在實(shí)際使用時(shí) 由于受力的作用 都會(huì)引起或大或小的形變 可忽略不計(jì) 因此 我們就把杠桿理想化 認(rèn)為它無(wú)形變 3 汛期 江河中的水有時(shí)會(huì)透過(guò)大壩下的底層從壩外的地面冒出來(lái) 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(lái)的 但它們卻直觀 形象地表述物理情境與事實(shí) 方便地解決問(wèn)題 通過(guò)磁感線研究磁場(chǎng)的分布 通過(guò)光線研究光線傳播的路徑和方向 考點(diǎn)3 物理模型法 例3 蕪湖 中考 為了研究問(wèn)題的方便 物理學(xué)家創(chuàng)造性地引入了一系列科學(xué)概念 譬如 在研究光的傳播時(shí)引入了 光線 在研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)時(shí)引入了 原子 在研究物質(zhì)導(dǎo)電性能時(shí)引入了 絕緣體 在研究磁場(chǎng)時(shí)引入了 磁感線 在研究人類聽(tīng)覺(jué)范圍時(shí)引入了 超聲 屬于科學(xué)家假想而實(shí)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(xué)家通常采用 模型 法把它描繪出來(lái) 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(shí)際上并不存在 磁感線 是為了形象的描述磁場(chǎng)而引入的假象的曲線 實(shí)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(jié)論 是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行推理得出來(lái)的 考點(diǎn)4 科學(xué)推理法 例4 崇明縣 二模 在實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上 通過(guò)科學(xué)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(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上 通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析 并進(jìn)一步通過(guò)推理得出的 實(shí)際上不受摩擦力的物體根本不存在 所以該實(shí)驗(yàn)主要是利用了實(shí)驗(yàn)推理法形成了牛頓第一定律 此選項(xiàng)符合題意 B 安培定則可以直接通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 此選項(xiàng)不符合題意 C 阿基米德原理可以直接通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 此選項(xiàng)不符合題意 D 歐姆定律可以運(yùn)用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證 此選項(xiàng)不符合題意 故選A 考點(diǎn)5 等效替代法 例如 1 在力的合成中 若干個(gè)共同作用的分力就可以等同于作用效果相同的一個(gè)合力 相反 一個(gè)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(gè)電阻 可以等效為一個(gè)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(shí)驗(yàn)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(shí) 用 磁感線 來(lái)描述看不見(jiàn) 摸不著的磁場(chǎng)B 研究電現(xiàn)象時(shí) 用電流產(chǎn)生的效應(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)的總電阻代替兩個(gè)電阻D 研究電流變化規(guī)律時(shí) 用水壓和水流來(lái)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(zhuǎn)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(diǎn)6 類比法 例如 1 研究電流時(shí)用水流比作電流 2 用 水壓 類比 電壓 3 用抽水機(jī)類比電源 4 研究做功快慢時(shí)與運(yùn)動(dòng)快慢進(jìn)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(yùn)動(dòng)的 用籃球類比分子 籃球具有動(dòng)能 分子也應(yīng)該具有動(dòng)能 乙圖中用可以觀察到的蘋(píng)果類比分子 得出了分子具有勢(shì)能 丙圖用彈簧類比分子 得出了分子具有勢(shì)能 所以答案應(yīng)為 類比 結(jié)束語(yǔ) 用自己的信心 耐心 決心去創(chuàng)造一段奇跡