第12講 物理研究方法專題復(fù)習(xí)

龐非

初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中指出，要提倡學(xué)習(xí)多樣化，注重科學(xué)探究.控制變量法、轉(zhuǎn)換法、等效替代法、推理法、理想模型法、類比法等研究物理問題的方法，散見于初中物理課本中.由于教材中沒有關(guān)于這些方法的系統(tǒng)介紹，所以同學(xué)們在遇到此類問題時，會感覺無從下手.而這幾年中招考試，對這方面內(nèi)容的考查呈現(xiàn)逐漸加強(qiáng)的趨勢，因此掌握這些研究方法是非常關(guān)鍵的，下面我們一起來學(xué)習(xí)初中物理實驗中常用的研究方法，

第1節(jié) 控制變量法

重點(diǎn)考點(diǎn)

事物之間都是相互聯(lián)系的，物理量也不例外，當(dāng)我們研究某個物理量與其他若干個因素（物理量）之間的關(guān)系時，為了確定這個物理量與其中一個因素的關(guān)系，就需要控制其他因素不變，來研究這個物理量與其中一個因素變化的關(guān)系，這種方法就叫作控制變量法.初中物理教材中，很多物理概念的形成、規(guī)律的產(chǎn)生、實驗的設(shè)計等，都采用了控制變量法，

在初中物理課本中，用到“控制變量法”的實驗比較多，例如：

（1）研究音調(diào)與頻率的關(guān)系、響度與振幅的關(guān)系.

（2）研究滑動摩擦力的大小與壓力的大小和接觸面的粗糙程度的關(guān)系.

（3）研究壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積大小的關(guān)系.

（4）研究電磁鐵的磁性強(qiáng)弱與線圈的匝數(shù)和電流大小的關(guān)系.

（5）研究導(dǎo)體電阻大小跟導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積的關(guān)系.

（6）研究電流與電壓和電阻的關(guān)系（即歐姆定律）.

（7）研究電流產(chǎn)生的熱量與電流、電阻、通電時間的關(guān)系（即焦耳定律）.

（8）研究物體動能的大小與質(zhì)量和速度的關(guān)系.

（9）研究物體重力勢能的大小與質(zhì)量和高度的關(guān)系.

（10）研究不同物質(zhì)的吸熱能力.

第2節(jié) 轉(zhuǎn)換法

重點(diǎn)考點(diǎn)

在研究看不見的物質(zhì)或現(xiàn)象時，可以通過研究該物質(zhì)或現(xiàn)象所產(chǎn)生的可見效果，進(jìn)一步分析物質(zhì)或現(xiàn)象，這種方法叫轉(zhuǎn)換法，值得注意的是，等效替代法雖然也包含有轉(zhuǎn)換法的思想，但其研究主體已發(fā)生轉(zhuǎn)移，而轉(zhuǎn)換法則是通過研究主體所產(chǎn)生的效果來上溯其原因的一種研究方法.

在初中物理課本中，用到轉(zhuǎn)換法的實驗比較多，例如：

（1）利用小球的振動來判斷發(fā)聲體在振動.

（2）判斷電路中是否有電流通過時，可通過電路中的燈泡是否發(fā)光來確定.

（3）通過擴(kuò)散現(xiàn)象研究分子的熱運(yùn)動.

（4）電磁鐵的磁性強(qiáng)弱可通過它吸引大頭針的多少來確定.

（5）判斷磁場是否存在時，可通過觀察放在其中的小磁針是否轉(zhuǎn)動來確定.

（6）利用小桌陷入海綿的深度判斷壓力的作用效果.

（7）根據(jù)小球?qū)⒛緣K推動的遠(yuǎn)近來判斷小球動能的大小.

第3節(jié) 等效替代法

重點(diǎn)考點(diǎn)

將某個物理量、物理裝置、物理狀態(tài)（或過程），用另外一個物理量、物理裝置、物理狀態(tài)（或過程）來替代，得到同樣的結(jié)論，這種方法叫等效替代法.在間接測量中，有許多物理量的測量都是利用了等效替代法，

在初中物理課本中，用到等效替代法的實驗有：

（1）求多個用電器組成的串、并聯(lián)電路的總電阻.

（2）測量不規(guī)則且不溶于水的小塊固體的體積時，用它排開水的體積替代固體的體積.

（3）托里拆利實驗中，利用水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)與大氣壓相等測定大氣壓的數(shù)值.

（4）“兩表缺一”時，測電阻或電功率的實驗，

中考常見題型

例 （2019.棗莊）圖1甲是探究“平面鏡成像特點(diǎn)”的實驗裝置圖.

（1）實驗時，不采用平面鏡而采用透明薄玻璃板，不僅能觀察到蠟燭的像，也便于____.

（2）在豎立的玻璃板前點(diǎn)燃蠟燭A，可以看到蠟燭A在玻璃板后面的像，取一支外形相同但不點(diǎn)燃的蠟燭B在玻璃板后面移動，直至看上去它跟蠟燭A的像完全重合.在比較像與物的大小關(guān)系時，蠟燭B替代的是____（填“蠟燭A”或“蠟燭A的像”）.從玻璃板上看到的蠟燭是由光的____（填“反射”或“折射”）形成的.

（3）移去蠟燭B，在其原來位置上放置一塊光屏，光屏上____（填“能”或“不能”）呈現(xiàn)蠟燭A的像.

（4）實驗過程中如果玻璃板沒有垂直架在紙上，而是如圖1乙所示傾斜，蠟燭A的像應(yīng)是圖中的___（填“Ai”“A2”或“A3”）.

思路分析：（1）該實驗采用透明薄玻璃板代替日常使用的平面鏡，觀察到蠟燭A的像的同時，也能觀察到蠟燭B.當(dāng)蠟燭B和蠟燭A的像重合時，蠟燭B的位置便是蠟燭A的像的位置.（2）在豎立的玻璃板前點(diǎn)燃蠟燭A，拿未點(diǎn)燃的蠟燭B在玻璃板后面移動，直至看上去它與蠟燭A的像完全重合.在比較像與物的大小關(guān)系時，蠟燭B替代的是蠟燭A的像，從玻璃板上看到的蠟燭是由光的反射形成的.（3）移去后面的蠟燭，并在所在位置上放一光屏，由于平面鏡所成的像是虛像，所以光屏上不能接收到蠟燭的像.（4）實驗過程中如果玻璃板沒有垂直架在紙上，而是如圖1乙所示傾斜，物與像關(guān)于鏡面對稱，蠟燭A的像應(yīng)是圖中的A2.

答案：（1）確定像的位置（2）蠟燭A的像反射（3）不能 （4）A2

第4節(jié) 推理法

重點(diǎn)考點(diǎn)

在大量可靠事實的基礎(chǔ)上，以實際的實驗過程為原形，通過合理的推理總結(jié)出結(jié)論，從而深刻地揭示物理規(guī)律的本質(zhì)，這種方法叫推理法.

在初中物理課本中，用到推理法的實驗不多，例如：

（1）研究真空不能傳聲.

（2）研究牛頓第一定律，

第5節(jié) 理想模型法

重點(diǎn)考點(diǎn)

理想模型法是物理學(xué)中的一個重要的研究方法，運(yùn)用這種方法的目的是為了摒棄次要條件，突出主要因素，對實際問題進(jìn)行理想化、簡單化處理，從而方便對物理本質(zhì)進(jìn)行研究.在物理學(xué)中，常常把實際研究對象或?qū)嶋H過程抽象成為理想模型.

在初中物理課本中，用到理想模型法的實驗和模型有：

（1）在研究磁場的分布時，引入磁感線.

（2）在研究光的傳播路徑和方向時，引入光線.

（3）將光滑表面看作是沒有摩擦的理想表面.

（4）電流表、電壓表在使用時也進(jìn)行了理想化處理.在實際應(yīng)用時，不考慮電流表本身的電阻對電路的影響;而電壓表在接入電路時，則視其為“斷路”，不考慮通過電壓表的電流.

（5）電源自身也有電阻，但在實際應(yīng)用時，不考慮電源本身的電阻對電路的影響.

（6）在研究分子運(yùn)動時，將分子看作是小球，而不再考慮分子內(nèi)部的實際結(jié)構(gòu).

第6節(jié) 類比法

重點(diǎn)考點(diǎn)

在研究某些較為抽象的物理問題時，往往用具體的、形象的事物來進(jìn)行類比說明，找出共性，使被研究對象變得易于理解，這種方法叫作類比法，進(jìn)行類比的兩個對象應(yīng)具備較多的共同點(diǎn)或相似之處.

在初中物理課本中，用到類比法的有：

（1）用水波類比聲波.

（2）在學(xué)習(xí)電流時，將它比作水流.

（3）在研究原子的結(jié)構(gòu)時，可以將原子結(jié)構(gòu)類比太陽系的結(jié)構(gòu)，

上面六種方法是初中物理課本中常用到的研究方法.值得一提的是，很多物理規(guī)律的形成、實驗過程的設(shè)計用到了多種研究方法，例如，在研究物體動能的大小與質(zhì)量和速度的關(guān)系實驗中，根據(jù)小球?qū)⒛緣K推動的遠(yuǎn)近來判斷小球動能的大小，用到了轉(zhuǎn)換法;在研究動能的大小與質(zhì)量的關(guān)系時，要控制小球的速度不變，用到了控制變量法.同學(xué)們在平時的學(xué)習(xí)中應(yīng)重視這些方法的使用過程，逐步提高對它們的應(yīng)用能力。