17种科学方法.docx

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17种科学方法

一、科学方法（17种）

在教学与检测中，要求学生记住下面17种科学方法的名称、常见实例，并会运用这些方法解决问题。

这些科学方法也是中考考查的内容。

1．控制变量法：

（1）定义：

在研究一个量与多个因素关系时，将一些因素固定不变，分别只研究该量与一个因素的关系，从而使问题简化。

（2）举例：

研究电流与电压、电阻关系时，先将电阻固定不变，研究电流与电压的关系，然后再将电压固定不变，研究电流与电阻的关系。

2．转换法：

（1）定义：

将看不见、摸不着、不便于研究的问题或因素，转换成看得见、摸得着、便于研究的问题或因素。

（2）举例：

磁场看不见，我们撒上铁粉，通过铁粉的有序排列“看见”磁场并进行研究。

3．放大法：

（1）定义：

放大、扩大、变大或增加某些因素使问题更容易解决。

许多情况下可以认为这是一种特殊的转换法。

（2）举例：

将带有细玻璃管的塞子插到装满水的瓶口，显示玻璃瓶的微小形变。

4．换元法（替代法）：

（1）定义：

换元法就是运用替换或代换的方法去进行创造的方法。

（2）举例：

研究平面镜成像时，用平面玻璃代替平面镜进行研究。

研究透镜时，用冰块去代替玻璃制作简易的透镜。

5．等效法：

（1）定义：

两种现象在效果上一样，因此可以进行相互替代。

可以认为这是一种特殊的替代法。

（2）举例：

做功和热传递在改变物体内能上是等效的。

6．分类法：

（1）定义：

将许多东西根据一定的规则进行分组。

（2）举例：

将汽化现象分为蒸发、沸腾两类。

7．比较法：

（1）定义：

找到两种东西（现象、物理量等）的相同点、不同点。

（2）举例：

蒸发和沸腾的异同点。

8．类比法：

（1）定义：

由两种东西的一部分相似之处，推测其他部分也可能相似。

（2）举例：

研究功率时，想到功率表示做功快慢、速度表示运动快慢这一相似性，推测功率在定义、定义式、单位等方面也可能与速度相似。

9．拟人类比法：

（1）定义：

拟人类比又称“亲身类比”或“角色扮演”。

在解决问题时，让学生设想自己变成了问题中的某些事物，从而去设身处地、亲临其境地感受问题的本质，解决问题。

是一种特殊的类比法。

（2）举例：

在研究分子热运动时，可以让学生设想自己就是一个个的分子。

10．模型法：

（1）定义：

将研究的问题在抓住要点的基础上进行简化、抽象，建立模型，运用模型去更方便地研究问题。

（2）举例：

为研究光现象，引入“光线”这一模型。

11．等价变换法：

（1）定义：

让学生把有关知识的数据、形象、动作、符号、公式、实例、文字叙述等各种信息自由地变换表示，培养学生联想能力。

（2）例如，在研究压强时，将压强定义式变换为定义的文字叙述，或相反。

12．逆向思考法：

（1）定义：

对研究的问题从相反方向思考，从而受到启发或得出结论。

（2）举例：

由“电能生磁”，引导学生反过来想一想，“磁能否生电？

”

13．缺点列举法：

（1）定义：

以挑剔的眼光去看待被研究的问题，找到它的缺点或不完美之处，然后针对这些缺点找到解决的方法。

（2）举例：

在研究了“弹簧测力计”之后，就可以对弹簧测力计进行改进：

首先，让学生找出普通弹簧测力计的缺点：

　　不能记忆数据（一旦指针回零，就不能再显示刚才的数据）；不能在暗处读数；不能测压力。

然后，让学生协作学习、分组讨论，就可能解决上述问题：

　　在针轨上加一塑料泡沫片；加一个小灯泡电路；将弹簧测力计顶部打开，接入一受力装置与指针和弹簧连接。

14．缺点利用法：

（1）定义：

针对所研究内容中的缺点和不足，将错就错、变害为利、变废为宝，找到知识的应用途径。

（2）举例：

重力的方向竖直向下易使物体下落破碎是缺点，但同时也可以利用这一点制成打桩机、重锤，悬挂物体等等。

再如，导体中电流过大，产生大量热量而引起火灾是缺点，但正是据此制成了电热器来为我们服务。

15．组合法：

（1）定义：

通过不同原理、不同技术、不同方法、不同现象、不同器材等组合，去设计创造、解决问题。

（2）举例：

将电流表、电压表组合使用，去测量电阻。

16．逐渐逼近法：

（1）定义：

是指在解决某些问题时，让学生设计逐渐逼近的实验及其过程，然后根据实验现象的发展趋势和走向，进行理想化推理，从而推出结论或规律。

（2）举例：

在研究“牛顿第一定律”时，可以让学生设计阻力逐渐减小的三个斜面实验，根据实验现象得出“阻力越小，速度变化越慢”，最终进行理想化推理，得到“当阻力为零时物体做匀速直线运动的结论”。

17．反证法：

（1）定义：

是指在解决某些问题时，若直接证明该问题的存在有困难，可以让学生设计该问题不存在的情景，通过该情景不成立，从而推出原来问题的存在。

（2）举例：

在研究“二力平衡条件”时，直接证明二力平衡必须在同一物体上很困难，可以设计一个可以分为两半的物体，当将该物体分为两个物体后，发现二力不平衡了，从而说明了一对平衡力必须作用在同一个物体上。

二、人教版新《物理》教材各章节科学方法应用举例

如下是在人教版新《物理》教材各章节中，运用上述17种科学方法的例子，其中还包括“归纳法”、“演绎法”这两种基本方法，以及“假说——检验模式”和“猜想——反驳模式”这两种基本思维程序的举例，以供老师们在教学中参考。

注意：

1．下面用“★”表示的是17种科学方法之外的参考内容；用“▲”表示的是17种科学方法中不要求学生掌握的实例。

其余的17种方法的实例均要求学生掌握。

2．下面举例中要求学生掌握的例子，是指中考前能够达到的要求，并非初二或初三第一学期对学生的要求，切忌开始时要求过多。

3．下面内容不涉及课内阅读内容、课外阅读内容。

科学之旅

节

方法

内容

科学之旅

★探究思维程序之一（假说——检验模式）

★提出问题——建立假说（猜想）——实验检验——得出结论（伽利略吊灯）

（后面不再举例）

第一章机械运动

节

方法

内容

一、长度和时间的测量

★累积法

★长度的特殊测量方法

★附着法

▲组合法

二、运动的描述

★归纳法（基本方法之一）

★通过各种运动现象找出共性，得到机械运动概念

（后面很多，不再举例！

）

三、运动的快慢

比较法

▲比较得出速度的物理意义

控制变量法

得出速度公式

分类法

机械运动的分类

等价变换法

速度定义、定义式、图像互相变换

四、测平均速度

组合法

测量方法组合、器材组合进行测量

第二章声现象

节

方法

内容

一、声音的产生与传播

放大法

振动发声

逐渐逼近法

真空不传声

比较法

▲声速表

二、声音的特性

控制变量法

研究音调与振动快慢；响度与振动幅度关系

第三章物态变化

节

方法

内容

一、温度

放大法

▲温度计玻璃管的作用

缺点列举法

设计制作温度计

二、熔化和凝固

分类法

物态变化的分类；固体的分类

转换法

吸收热量转换为加热时间

逆向思考法

通过熔化过程想象凝固过程

比较法

比较晶体、非晶体熔化、凝固的异同点

等价变换法

熔化、凝固规律可以用图像表示

三、汽化和液化

转换法

研究沸腾时吸收热量转换为加热时间

等价变换法

水沸腾规律可以用图像表示

分类法

汽化分为蒸发、沸腾两种

比较法

蒸发、沸腾的异同点，▲蒸发吸热致冷两支温度计

控制变量法

研究蒸发快慢因素

逆向思考法

由汽化吸热想到液化放热，加快蒸发想到减慢蒸发

四、升华和凝华

逆向思考法

由升华吸热想到凝华放热

第四章光现象

节

方法

内容

一、光的传播

模型法

光线

二、光的反射

分类法

反射的分类

比较法

▲比较入射角和反射角大小；两种反射比较

反证法

研究三线共面问题

★探究思维程序之二（猜想——反驳模式）

★提出问题——建立假说（猜想）——实验反驳——得出结论（研究三线共面问题）

（后面不再举例！

）

三、平面镜成像

换元法

用平面玻璃代替平面镜

等效法

用相同的蜡烛与像重合

四、光的折射

类比法

▲类比光的反射研究光的折射

比较法

▲比较入射角和折射角大小

第五章透镜及其应用

节

方法

内容

一、透镜

分类法

透镜的分类

比较法

▲两类透镜对光线的作用

二、生活中的透镜

分类法

实像、虚像

比较法

比较实像和虚像

三、凸透镜成像的规律

比较法

比较4种成像情况

分类法

成像4种情况的分类

第六章质量与密度

节

方法

内容

一、质量

等价变换法

▲天平两边物体质量相等

二、密度

比较法

▲密度物理意义、概念建构、密度表

等价变换法

密度定义、定义式、图像之间的变换

三、测量物质的密度

分类法

▲分为测量固、液体

组合法

测量方法组合、器材组合进行测量

四、密度与社会生活

★演绎法（基本方法之二）

★解决综合计算题的思路

第七章力

节

方法

内容

一、力

分类法

▲力的作用效果；▲力的三要素

放大法

显示微小形变

逆向思考法

▲力的作用是相互的

模型法

力的示意图

二、弹力弹簧测力计

转换法

▲弹簧测力计原理

分类法

▲塑性、弹性

三、重力

转换法

显示重力的方向

等价变换法

重力与质量关系的内容、公式、图像

第八章运动和力

节

方法

内容

一、牛顿第一定律

逐渐逼近法

斜面实验设计

比较法

▲比较三个斜面实验的异同点

逆向思考法

▲由惯性的利用想到危害

二、二力平衡

反证法

研究二力平衡的条件

三、摩擦力

控制变量法

研究摩擦力有关因素

分类法

摩擦分类、摩擦方法分类

比较法

▲比较滑动摩擦和滚动摩擦

逆向思考法

由增大摩擦想到减小摩擦

第九章压强

节

方法

内容

一、压强

比较法

▲压强的物理意义；▲小桌实验的比较

控制变量法

研究压力效果两个因素

分类法

增减压强的方法

转换法

通过小桌下陷情况显示压强大小

逆向思考法

由增大压强想到减小压强

二、液体压强

转换法

显示液体压强的各种方法

控制变量法

研究液体压强规律

比较法

▲每一个规律的研究过程

等价变换法

规律和公式的变换

模型法

▲将规律变换为公式的过程

★演绎法

★将规律变换为公式的过程

类比法

将水分子比作苹果

拟人类比法

将水分子比作人

三、大气压强

转换法

大气压的存在，托里拆利实验过程

缺点列举法

托里拆利实验过程

逆向思考法

托里拆利实验过程

换元法

托里拆利实验过程

四、流体压强与流速的关系

转换法

流体压强大小的显示

第十章浮力

节

方法

内容

一、浮力

★演绎法

▲浮力产生的原因

转换法

浮力的方向显示

二、阿基米德原理

控制变量法

研究阿基米德原理

比较法

▲原理中的每一个因素

等价变换法

原理和公式，▲V排和V液面下

★演绎法

★从浮力产生原因退出阿基米德原理公式的推导

三、浮力的应用

分类法

物体浮沉条件、应用的几种情况

★演绎法

★从浮沉条件推出密度关系

缺点列举法

▲空心问题研究

模型法

轮船、潜水艇的研究

第十一章功和机械能

节

方法

内容

一、功

分类法

▲功的二要素，不做功的几种情况

等价变换法

▲功的定义和公式

二、功率

比较法

▲功率的物理意义；▲研究做功快慢各因素情况比较

类比法

类比速度研究功率

控制变量法

研究做功快慢因素

等价变换法

功率定义和定义式

三、动能和势能

分类法

机械能分类

转换法

动能、势能大小的显示

控制变量法

研究动能、势能有关因素

比较法

▲研究每一个因素的比较

四、机械能及其转化

逆向思考法

转化方向可逆

转换法

▲动能、势能变化的显示

第十二章简单机械

节

方法

内容

一、杠杆

分类法

3种杠杆

比较法

3种杠杆的特点

逆向思考法

由杠杆的优点想到缺点

二、滑轮

缺点列举法

▲滑轮的引入

分类法

滑轮的分类

比较法

定滑轮、动滑轮的比较

逆向思考法

由滑轮的优点想到缺点，反之

等价变换法

滑轮组规律的内容和公式

三、机械效率

比较法

▲机械效率的引入、▲物理意义

组合法

滑轮组机械效率的测量原理、器材

第十三章热和能

节

方法

内容

一、分子热运动

转换法

分子热运动——扩散

类比法

分子类比为小球

拟人类比法

分子类比为学生

比较法

固、液、气分子特性比较

模型法

用弹簧连接两个小球研究分子间力

二、内能

分类法

改变内能的方法

比较法

▲改变内能的方法

逆向思考法

由增加内能想到减小内能

等效法

改变内能两种方法等效

三、比热容

比较法

▲比热容的物理意义

控制变量法

比热容概念的建构

转换法

▲吸热能力大小的显示

等价变换法

比热容定义与定义式

第十五章电流和电路

节

方法

内容

一、电荷摩擦起电

转换法

带电

分类法

电荷分类，导体和绝缘体

逆向思考法

▲由同种电荷作用想到异种电荷作用

二、电流和电路

模型法

电路图、电路符号

转换法

灯泡亮显示电流存在

分类法

▲电路3种状态

比较法

▲电路3种状态

三、串联和并联

分类法

串联电路、并联电路

比较法

串联电路、并联电路的比较

模型法

串联电路、并联电路电路图

四、电流的强弱

比较法

▲电流强度的物理意义

放大法

▲电流表的指针

五、串、并联电路电压的规律

比较法

▲实验数据比较得出结论

等价变换法

规律和公式的变换

第十六章电压电阻

节

方法

内容

一、电压

类比法

▲引入电压概念

放大法

▲电压表的指针

二、串、并联电路电压的规律

类比法

▲类比研究电流规律的实验方法

比较法

▲实验数据比较得出结论

等价变换法

规律和公式的变换

三、电阻

类比法

▲电阻概念的引入

转换法

▲通过电流表、灯泡等显示电阻大小

比较法

▲电阻的物理意义

模型法

电阻电路符号

控制变量法

研究电阻大小的因素

逆向思考法

▲增大、减小电阻的方法

四、变阻器

缺点列举法

设计制作滑动变阻器

第十七章欧姆定律

节

方法

内容

一、电阻上电流跟两端电压的关系

控制变量法

研究电流与电压、电阻关系

比较法

▲比较数据表格得出每一个结论

组合法

电流表与电压表组合；简单电路与滑动变阻器组合

等价变换法

结论、图像、公式之间的变换

二、欧姆定律

等价变换法

规律、图像、公式之间的变换

★演绎法

★规律运用解决问题

三、电阻的测量

组合法

原理组合：

测电压与测电流组合，器材组合：

电压表和电流表组合

四、电阻的串联与并联

等效法

总电阻的概念

★演绎法

★数学推导串、并联电阻公式

第十八章电功率

节

方法

内容

一、电能

转换法

电能以及其他能的显示

等价变换法

▲电功与电压、电流、时间关系和公式表示

逆向思考法

电能转化为其他能，反过来其他能转化为电能

二、电功率

类比法

▲电功率与功率类比

比较法

▲电功率的物理意义

等价变换法

电功率定义与定义式

三、测量小灯泡的电功率

组合法

原理组合：

测电压与测电流组合；器材组合：

电压表和电流表组合

比较法

▲比较得出电功率与亮度关系

四、焦耳定律

控制变量法

电热与各个因素关系的研究

比较法

▲电热与各个因素关系的研究

转换法

电热的显示

等价变换法

焦耳定律文字与公式

逆向思考法

电热利用、电热防止

缺点利用法

电热危害引出电热器

第十九章生活用电

节

方法

内容

一、家庭电路

模型法

▲运用家庭电路模型进行研究

分类法

▲表格归纳家庭电路中各元件的作用

缺点列举法

保险装置

二、家庭电路中电流过大的原因

分类法

家庭电路电流过大两个原因

比较法

▲保险丝材料的选择

三、安全用电

分类法

▲触电的种类；▲安全用电的原则

第二十章电与磁

节

方法

内容

一、磁现象磁场

转换法

显示磁力、磁场、磁场方向等

模型法

磁感线

分类法

▲磁极分为N、S极；▲磁极间作用

逆向思考法

▲同名磁极间作用与异名磁极间作用

二、电生磁

转换法

显示电流磁效应

类比法

通电螺线管磁场与条形磁铁磁场

三、电磁铁电磁继电器

转换法

显示磁性强弱

控制变量法

研究电磁铁磁性强弱与电流、匝数关系

比较法

▲铁芯的作用；▲电磁铁磁性强弱与电流、匝数关系

模型法

电磁继电器示意图

四、电动机

控制变量法

▲通电导体在磁场中的受力方向研究

逆向思考法

▲通电导体在磁场中的受力方向研究中改变电流方向、对调磁极

五、磁生电

控制变量法

产生感应电流条件；感应电流方向因素的研究

逆向思考法

由电生磁到磁生电；▲感应电流方向的研究中的因素对调

比较法

磁场对电流的作用、电磁感应的比较

第二十二章能源与可持续发展

节

方法

内容

一、能量的转化和守恒

转换法

显示各种能量及其转化

分类法

能量的分类

逆向思考法

各种能量之间的相互转化