实验专题复习-初中物理常见的研究方法

初中物理常见的研究方法

一、控制变量法：把一个多因素影响某一物理量的问题，通过控制其中几个因素不变，只让其中一个因素改变，从而转化为多个单一因素影响某一物理量的问题的研究方法。这种方法在实验数据的表格上反映为：某两次试验只有一个条件不相同，若两次试验结果不同，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。 实例:研究影响力的作用效果的因素 研究滑动摩檫力与哪些因素有关 研究液体内部的压强

研究影响液体蒸发快慢的因素

研究物体吸热与物质种类、质量、温度的关系 研究影响电阻大小的因素

研究电流与电压、电阻的关系 研究电功或电热与哪些因素有关

研究通电导体在磁场中的受力与哪些因素有关 研究影响感应电流的方向因素

研究动能（或重力势能）与哪些因素有关

【例题】某校研究性学习小组在探究“液体蒸发的快慢与哪些因素有关”的过程中，根据生活经验提出了以下两种猜想：

猜想一：液体蒸发的快慢可能和物质的种类有关。

猜想二：液体蒸发的快慢和液体表面空气流动的快慢有关。 针对猜想一，同学们设计的实验及观察到的现象如下：

在玻璃板上，同时用酒精和水涂一个同样大的圆斑，观察发现酒精圆斑先干了。 请你认真思考下列问题，并回答： （1）同学们通过实验得出的结论是：

（2）实验中“涂同样大的圆斑”其目的是：

（3）设计出研究猜想二的实验方案：

二、推理法（理想实验法）：有一些物理现象，由于受实验条件限制，无法直接验证，需要我们在通常的情况下进行实验，然后进行合理的推想，得出结论，达到认识事物本质的目的。这也是一种常用的科学方法——推理法。由于推理法是用通常情况下完成的实验代替了理想情况下才能完成的实验，所以推理法有时也叫理想实验法。初中物理教材中比较典型的例子是牛顿第一定律的得出。 【例题】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。

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推理的方法同样用在“研究声音的传播”实验中。在如图乙的试验中，现有的实验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？ 【分析】在“研究声音的传播”实验中，实验现象是随着罩内空气的不断抽出，听到铃声越来越弱。但最后还是能听到声音，主要原因有：实验设备总是很难将玻璃罩内抽成真空状态，以及周围的固体还能传声。这时推理就显得很重要了，它能够突破实验条件的限制，抓住主要因素，忽略次要因素，得出结论。题目的示例，既给出了学生套用的格式，又降低了考题的难度。本实验可以推理：如果罩内被抽成真空，将不能听到铃声，由此可以推出“声音不能在真空中传播”的结论。

三、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，通常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。

实例:物体发生形变或运动状态改变可证明此物受到力的作用

马得堡半球实验可证明大气压的存在 影子的形成可证明光沿直线传播 奥斯特实验可证明电流周围有磁场 指南针指南北可证明地磁场的存在 扩散现象可证明分子做无规则运动 铅块实验可证明分子间引力的存在

运动的物体能对外做功可证明它具有能 温度计的工作原理

【例题】用下图所示的实验来研究流体压强与流速的关系时，对着两纸片中间吹气 是为了 ，你是通过观察 来判断纸片间压强大小变化的。这种研究问题的方法叫做 。

【分析】对着两纸片中间吹气是为了加快两纸片间空气的流速，我们是通过观察两纸片相互靠近或远离来判断纸片间压强大小变化的。由于气体压强我们看不见、摸不着，所以我们通过这种转换法的方式感知它的存在。

四、等效法：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。 实例:等效电路

等效电阻

分力与合力等效

用排水法测量不规则小块固体的体积

转换法: 电流大小 灯泡亮度

磁场 小磁针偏转

等效法: 分力 合力

小石块体积 排开水的体积;

小结： “ 等效法 ” 中相互替代的两个物理量种类通常相同，而“转换法”中的两个物理量只是有因果关系，其性质往往并不相同。

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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。

【分析】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，并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。

五、类比法：类比在物理学中有着广泛的应用。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。从而可以帮助我们理解较复杂的实验和较难的物理知识。 实例:电压与水压

电流与水流 内能与机械能 原子结构与太阳系

六、模型法：实际中的事物都是错综复杂的，在用物理的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。

实例:研究肉眼观察不到的原子结构时建立原子核式结构模

研究连通器原理时用到液片模型 研究光现象时用到光线模型 研究磁现象时用到磁感线模型

力的示意图或力的图示是实际物体和作用力的模型 电路图是实物电路的模型

注意： 模型法有时也包含有类比法的思想，但它更突出的特点是力求将研究的对象抽象化、简单化。

七、比较法：寻找两件事物的相同和不同之处，就需要用到比较法，可以进行比较的事物和物理量很多，对不同或有联系的两个对象进行比较，我们主要从中寻找它们的不同点和相同点，从而进一步揭示事物的本质属性。 实例:质量与重力的比较 压力与重力的比较 串联与并联电路的比较 电流表和电压表用法的比较

串、并电路电压、电流、电阻的比较 功率与效率的比较 电与磁的比较

研究某些物理知识或物理规律，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。

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