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初中物理研究方法汇总

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  物理是以观察实验为基础,掌握基本规律以及应用于实践生活的一门自然科学。下面是由学习啦小编分享的初中物理研究方法,希望对你有用。

  初中物理研究方法:控制变量法

  “控制变量法”是初中物理中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一,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。

  控制变量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。

  首先,在初中物理实验过程中,控制变量法是一种最常用的、非常有效的探索客观物理规律的科学方法。

  具体做法是根据研究目的,运用一定的手段(控制实验仪器设备等)主动干预或控制自然事物、自然现象发生发展的过程,在特定的观察条件下去探索客观规律。

  例如,在探索、研究导电体的电阻的大小同导电体的哪些特性有关时,可先故意将横截面积、长度都不同的一根镍铬合金丝和一根铜丝分别串入接有小灯泡的直流电路中,分别观察灯泡发光的亮度,并提出问题:刚才的实验现象能否说明电阻大小与导电体的某个特性有关?学生经过思考与讨论,得到的结论当然是否定的。再用横截面积和长度都不同的两根镍铬合金丝分别串入上述电路中,观察小灯泡的亮度,并让学生思考这个实验能否说明电阻大小同导电体的某种特性有关,结论同样是不能。这时就可不失时机地提出下一个问题:“那么,我们应该取怎样的两根金属丝串入上述电路来做这个实验,以研究导电体的电阻大小到底与哪些因素有关呢?”同时向学生出示课前准备好的几根金属丝让他们选择。学生经过思考并相互讨论后,有的回答:应取两根横截面积相同、但长度不同的镍铬合金丝进行上述实验;有的同学说:应取两根长度相同、但横截面积不同的镍铬合金丝进行上述实验;还有的说应取长度、横截面积均相同的一根铜丝和一根镍铬合金丝进行实验比较。这时,可适时说明上述几种方法都可以,同时指出要研究电阻的大小同导电物质的长度、横截面积、材料种类这三个因素任何一个因素间的关系,就要人为地控制另外两个因素,使它们相等,并指出这种实验的方法就是“控制变量法”,再让学生运用这一方法系统地进行上述实验,使学生在实际操作过程中去体验这一科学方法。

  在初中物理教学中还有许多概念或规律之探索和推导的实验过程中,都运用了“控制变量法”这一科学方法,如在引导学生探索“导电体中电流大小同其两端电压大小和其电阻大小之间的定性关系,最终得出欧姆定律”和探索“力的作用效果同力的哪些因素有关,最终得出力的三要素”等实验过程中都用到了这一科学方法,使学生对“控制变量法”不断加深理解,并逐步达到有意识地去应用的目的。

  其次,在利用物理知识去分析和解决一些实际问题时,如能灵活运用“控制变量法”进行分析,有时可起到事半功倍的效果。

  在初中物理中,可用”控制变量”去分析和解决的实际问题是很多的,这就为这一科学方法的教学和应用提供了很好的机会。

  例如,有这样一道题:质量相同的水和煤油,吸收相同的热量,谁的温度升高较大?对于这一道习题,初看起来似乎有一定的难度,因为这样简短的一句话中包含了四个相互关联的物理量,也就是说,要比较谁的温度升高较大,就要同时分析其它三个物理量(质量、热量、比热容)对它的综合影响,如果没有一种科学的分析方法,要解决这样一个实际问题,不仅费时费力,且准确率不高。但如能对学生加以恰当的引导,让他们考虑是否可用物理实验中常用的科学方法来解决这道实际问题,经过思考及同学间的相互讨论,许多同学便会想到用”控制变量法”结合公式Q=cmΔt来解决这个问题,思路是这样的:因为这个问题要解决的是Δt(升高的温度)的大小,所以先将此公式变成Δt=Q/cm的形式,再分析题目发现,m(质量)、Q(热量)相同,即这个问题中Δt仅取决于c(比热容),且从Δt=Q/cm这一关系式中可以看出,Δt与c成反比,而水的比热容大于煤油的比热容,因此很容易得出这个问题的答案是:“煤油升高的温度比水大”。

  可见,在解决物理问题时,如能恰当运用科学方法进行分析,确实能起到提高解题速度与准确率的良好效果.更为重要的是,通过这一实际问题的解决过程,使学生对如何应用”控制变量法”等科学方法去分析、解决问题作了有益的尝试。在初中物理(如在力学、电学、热学)中,可用“控制变量”这一科学方法去分析解决的实际问题还很多,这就为灵活应用这一科学方法解决问题提供了保证。

  初中物理研究方法: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”。如:分子的运动,电流的存在等。

  如:空气看不见、摸不到,我们可以根据空气流动(风)所产生的作用来认识它;分子看不见、摸不到,不好研究,可以通过研究墨水的扩散现象去认识它;电流看不见、摸不到,判断电路中是否有电流时,我们可以根据电流产生的效应来认识它;磁场看不见、摸不到,我们可以根据它产生的作用来认识它。

  再如,有一些物理量不容易测得,我们可以根据定义式转换成直接测得的物理量。在由其定义式计算出其值,如电功率(我们无法直接测出电功率只能通过P=UI利用电流表、电压表测出U、I计算得出P)、电阻、密度等。

  中学物理课本中,测不规则小石块的体积,我们转换成测排开水的体积;我们测曲线的长短时,转换成细棉线的长度;在测量滑动摩擦力时,转换成测拉力的大小;大气压强的测量,无法直接测出大气压的值,转换成求被大气压压起的水银柱的压强;测硬币的直径时,转换成测刻度尺的长度;测液体压强,我们将液体的压强转换成我们能看到的液柱高度差的变化;

  通过电流的效应来判断电流的存在(我们无法直接看到电流);通过磁场的效应来证明磁场的存在(我们无法直接看到磁场);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;在研究电热与电流、电阻的因素时,我们将电热的多少转换成液柱上升的高度;在我们研究电功与什么因素有关的时候,我们将电功的多少转换成砝码上升的高度。

  密度、功率、电功率、电阻、压强(大气压强)等物理量都是利用转换法测得的。

  在我们回答动能与什么因素有关时,我们回答说小球在平面上滑动的越远则动能越大,就是将动能的大小转换成了小球运动的远近。以上列举的这些问题均应用了这种科学方法。

  例:分子运动看不见、摸不着,不好研究,但科学家可以通过研究墨水的扩散现象去认识它,这种方法在科学上叫做“转换法”。下面是小明同学在学习中遇到的四个研究实例,其中采取的方法与刚才研究分子运动的方法相同的是:( )

  A.利用磁感应线去研究磁场问题;

  B.电流看不见、摸不着,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,先使电阻不变去研究电流与电压的关系:然后再让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。

  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 ---- 灯泡亮度;

  磁场---- 小磁针偏转

  等效替代法: 分力 ---- 合力

  小石块体积---- 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。

  初中物理研究方法:放大法

  物理学是一门以实验为基础的学科。物理学家研究物理问题时,需要利用各种实验设备来进行物理实验。在物理实验中常常遇到一些微小物理量的测量。物理工作者为提高被测物理量精度,常选用特殊的测量装置将被测物理量放大后再进行测量。我们把提高测量精度、使物理量的数值变大、作用时间延长、作用空间扩展的方法叫做物理量的放大法。下面按物理学内容把放大方法分类如下:

  (1)数值变大:

  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。比如产生声音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。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。

  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积累放大法。

  要测量出一张邮票的质量、测量出心跳一下的时间,测量出导线的直径,均可用积累法来完成。

  (2)时间延长:

  伽利略的斜面实验实现的是“冲淡引力”。实际上,是把物体下降一定高度的时间予以拉长,也就是放大。

  在物理实验中,很多个实验题目需要测定周期大小。由于测量周期多数使用秒表来测定,由于用秒表测量单个周期的误差较大,一般采用一次测量n次周期的时间,若为t,则周期T=t/n,也就是说采用时间累积放大法,既解决了可测问题,又提高了测量的精度。

  (3)空间扩展:

  使被测物通过光学装置放大视角形成放大像,便于观察判别,从而提高测量精度。例如放大镜、显微镜、望远镜等。

  初中物理研究方法: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。如电流的形成、电压的作用通过以熟悉的水流的形成,水压使水管中形成了水流进行类比,从而得出电压是形成电流的原因的结论。学生在学习电学知识时,在老师的引导下,联想到:水压迫使水沿着一定的方向流动,使水管中形成了水流;类似的,电压迫使自由电荷做定向移动使电路中形成了电流。抽水机是提供水压的装置;类似的,电源是提供电压的装置。水流通过涡轮时,消耗水能转化为涡轮的动能;类似的,电流通过电灯时,消耗的电能转化为内能。

  我们学习分子动能的时候与物体的动能进行类比;学习功率时,将功率和速度进行类比。

  例:某同学在学习电学知识时,在老师的引导下,联想力学实验现象,进行比较并找出了一些相类似的规律,其中不准确的是:( )

  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.抽水机是提供水压的装置;类似地,电源是提供电压的装置;

  C.抽水机工作时消耗水能;类似地,电灯发光时消耗电能;

  D.水流通过涡轮时,消耗水能转化为涡轮的动能:类似地,电流通过电灯时,消耗电能转化为内能和光能。

  通过类比,用大家熟悉的水流、水压的直观认识,使得看不见、摸不着的抽象的电流、电压等知识跃然纸面,栩栩如生。

  初中物理研究方法:理想化物理模型法

  理想化方法是指在物理教学中通过想象建立模型和进行实验的一种科学方法。可分为理想化模型和理想化实验。

  理想化模型就是指把复杂的问题简单化,把研究对象的一些次要因素舍去,抓住主要因素,对实际问题进行理想化处理去再现原形的本质的东西,构成理想化的物理模型。例如探究杠杆平衡条件的实验,杠杆就是一种理想化的模型。杠杆在使用时,由于受到力的作用,都会引起或多或少的形变,然而在研究中把此时的形变忽略不计,这里就把杠杆经过理想化的处理,认为它无形变,视为一个硬棒,从而使学生在研究时不被细枝末节的因素影响,顺利地得出杠杆平衡条件。

  如何引导学生选择合适的研究方法,去发现问题和解决问题,是培养学生创新精神,提高学生素质的关键。老师在日常的教学过程中要多引导学生采取合适的方法去研究问题并进行归纳总结,可以达到“授之以渔”的目的。当然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。物理的研究方法无法细致的分类,只能根据题意看题中强调的是哪一个过程,来具体分析解答。

  实际现象和过程一般都十分复杂的,涉及到众多的因素,采用模型方法对学习和研究起到了简化和纯化的作用。但简化后的模型一定要表现出原型所反映出的特点、知识。模型法有较大的灵活性。每种模型有限定的运用条件和运用的范围。

  中学课本中很多知识都应用了这个方法,比如有:

  液柱、(比如在求液体对竖直的容器底的压强的时候,我们就选了一个液柱作为研究的对象简化,简化后的模型依然保留原来的特点和知识)

  光线、(在我们学习光线的时候光线是一束的,而且是看不见的,我们使用一条看的见的实线来表示就是将问题简化,利用了理想化模型)

  液片、(在我们研究连通器的特点,求大气压时我们都在某一位置取了一个液面,研究该液面所受到的压强和压力,也是将问题简化,利用理想化模型法)

  光沿直线传播;(在我们学习中我们知道真正的空气是各处都不均匀的,比如越往上空气越稀薄,在比如因为空气各处不均匀形成了风,而在光是沿直线传播一节中我们将问题简化,只取一个简单的模型,一条光线在均匀的介质中传播)

  匀速直线运动;(生活中很少有一个物体真正的做匀速直线运动,在我们研究问题的时候匀速直线运动只是一个模型)

  磁感线(磁感线是不存在的一条线,但是我们为了便于研究磁场我们人为的引入了一条线,将我们研究的问题简化。)

  例:在我们学习物理知识的过程中,运用物理模型进行研究的是:(  )

  A.建立速度概念;     B.研究光的直线传播;

  C.用磁感应线描述磁场;  D.分析物体的质量。

  初中物理研究方法: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。

  当你在对观察到的现象进行解释的时候就是在进行推理,或说是在做出推论,例如当你家的狗在叫的时,你可能会推想有人在你家的门外,要做出这一推论,你就需要把现象(狗的叫声)与以往的知识经验,即有陌生人来时狗会叫结合起来。这样才能得出符合逻辑的答案。

  如:在进行牛顿第一定律的实验时,当我们把物体在越光滑的平面运动的就越远的知识结合起来我们就推理出,如果平面绝对光滑物体将永远做匀速直线运动。

  如:在做真空不能传声的实验时,当我们发现空气越少,传出的声音就越小时,我们就推理出,真空是不能传声的。

  初中物理研究方法:等效替代法

  替代等效法亦称“等效法”,是科学研究中常用的思维方法之一。掌握等效方法及应用,体会物理等效思想的内涵,有助于提高考生的科学素养,初步形成科学的世界观和方法论,为终身的学习、研究和发展奠定基础。新高考的选拔愈来愈注重考生的能力和素质,其命题愈加明显地渗透着物理思想、物理方法的考查,等效思想和方法作为一种迅速解决物理问题的有效手段,仍将体现于高考命题的突破过程中。

  等效方法是在保证某种效果(特性和关系)相同的前提下,将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法。

  运用等效方法处理问题的一般步骤为:

  (1)分析原事物(需研究求解的物理问题)的本质特性和非本质特性。

  (2)寻找适当的替代物(熟悉的事物),以保留原事物的本质特性,抛弃非本质特性。

  (3)研究替代物的特性及规律。

  (4)将替代物的规律迁移到原事物中去。

  (5)利用替代物遵循的规律、方法求解,得出结论。

  例:在水平方向的匀强电场中,有一质量为m的带电小球,用长为L的细线悬于O点,当小球平衡时,细线和竖直方向成θ角,现给小球一个冲量,冲量的方向和细线垂直,使小球恰能在竖直平面内做圆周运动。问:

  ①小球做圆周运动的过程中,在哪个位置有最小速度?并求这个速度值。

  ②施加的冲量值至少为多大?

  解题方法与技巧:要求在竖直平面运动的过程中最小速度及所在位置,一般先要分析小球的受力情况,分析其运动性质,若是曲线运动,则往往要根据能量关系来确定动能变化。此过程中,小球受线的拉力、重力和电场力,拉力不做功,重力和电场力方向相互垂直,所做的功是正是负不能确定,由于重力和电场力都是恒力,则可以用它们的合力来代替之,分析其等效合外力对小球做功的情况,若等效合力做正功,则小球动能增大,反之小球动能减少。

  提升:分力和其合力是等效替代关系,此题用等效场力代替重力和电场力,将小球在重力场和电场中的运动情况转化为类似于只在重力场中运动的一般情况,将问题大大简化。

  提升:分力和其合力是等效替代关系,此题用等效场力代替重力和电场力,将小球在重力场和电场中的运动情况转化为类似于只在重力场中运动的一般情况,将问题大大简化。

  比如在研究合力时,一个力与两个力使弹簧发生的形变是等效的,那么这一个力就替代了两个力所以叫等效替代法,在研究串、并联电路的总电阻时,也用到了这样的方法。在平面镜成像的实验中我们利用两个完全相同的蜡烛,验证物与像的大小相同,因为我们无法真正的测出物与像的大小关系,所以我们利用了一个完全相同的另一根蜡烛来等效替代物体的大小。

  初中物理研究方法:归纳法

  归纳法是通过样本信息来推断总体信息的技术。要做出正确的归纳,就要从总体中选出的样本,这个样本必须足够大而且具有代表性。在我们买葡萄的时候就用了归纳法,我们往往先尝一尝,如果都很甜,就归纳出所有的葡萄都很甜的,就放心的买上一大串。

  比如铜能导电,银能导电,锌能导电则归纳出金属能导电。在实验中为了验证一个物理规律或定理,反复的通过实验来验证他的正确性然后归纳、分析整理得出正确的结论。

  在阿基米德原理中,为了验证F浮=G排,我们分别利用石块和木块做了两次实验,归纳、整理均得出F浮=G排,于是我们验证了阿基米德原理的正确性,使用的正是这种方法。

  在验证杠杆的平衡条件中,我们反复做了三次实验来验证F1×L1=F2×L2也是利用这种方法。

  一切发声体都在振动结论的得出(在实验中对多种结论进行分析整理并得出最后结论时),都要用到这一方法。

  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,也是将实验的结论整理到一起后归纳总结得出的。

  在所有的科学实验和原理的得出中,我们几乎都用到了这种方法。

  初中物理研究方法:比较法

  当你想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。

  如,比较蒸发和沸腾的异同点;

  如,比较汽油机和柴油机的异同点;

  如,电动机和热机;

  如,电压表和电流表的使用。

  利用比较法不仅加深了对它们的理解和区别,使同学们很快地记住它们,还能发现一些有趣的东西。

  例如: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)。

  初中物理研究方法:图象法

  图象是一个数学概念,用来表示一个量随另一个量的变化关系,很直观。由于物理学中经常要研究一个物理量随另一个物理量的变化情况,因此图象在物理中有着广泛的应用。在实验中,运用图象来处理实验数据,探究内在的物理规律,具有独特之处。如:在探究固体熔化时温度的变化规律和水的沸腾情况的实验中,就是运用图象法来处理数据的。它形象直观地表示了物质温度的变化情况,学生在经历实验、得出数据的基础上,通过描点、连线绘出图象就能准确地把握住晶体和非晶体的熔化特点、液体的沸腾特点了。

  在其他的实验中,也可以有意识地采用图象来处理数据。例如在探究串联电路中电流规律实验中,把各点作为横轴、电流为纵轴,作出的图象为水平直线,很直观表示出串联电路中各点电流相等的规律。这样有助于理解和记忆。在探究通过电阻的电流跟电阻两端电压的关系、同种物质的质量与体积的关系、重力大小跟质量的关系等实验中都运用到图象法。这样把数形结合、图形与文字结合起来处理数据、描述物理规律,能很好地促进学生处理数据能力和分析问题能力的提高。

  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。

  所有用公式表示出来的物理量之间的定量关系,都可以用图象的方式呈现。

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