初中物理研究方法.docx

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初中物理研究方法

初中物理科学研究方法

初中教材中渗透着大量的科学研究方法，这些方法的掌握和应用对学生学习知识、提升能力、提高科学素质有非常重要的意义！

现将教材中的常见的方法归类整理，供教师们参考。

　一、比较法

　　“比较”是人们常用的思维方法，是找出事物之间的差异点和共同点的思维方法，通过事物间相同特征或相异特征的比较，提示事物的本质和区别。

人们认识事物往往是从区别事物的本质特征开始的。

而要区别就要有比较，有比较才有鉴别。

事物之间在现象上和本质上都存在着同一性和差异性。

现象上的同一和差异一般来说是容易识别的，而本质上的同一和差异就不那么容易识别。

物理学中有许多物理思维和物理规律具有可比性，运用比较法可帮助学生接受新概念并加深对概念的理解，尤其在复习课上运用，能使知识融会贯通，开拓学生的思维，并培养学生的知识迁移能力。

在物理教学中，既要求学生找出差异性极大的物理现象或物理概念之间本质上的共同点，又要求学生找出表面上极为相似的物理现象和物理概念之间本质上的差异。

　　比较法教学对于学生的概念学习有所帮助，比较实验可以加强直观教学，有助于学生建立概念，理解规律，突破难点。

例如，为了证明大气压的存在，可用一只底部开有小圆孔的塑料杯子，用右手手指按住小圆孔，在杯口向上时将塑料杯里盛满水，用纸片把杯口盖严，左手按住纸片把杯子倒过来使杯口向下，放开左手后，纸片不会掉下来，杯子里的水也不会流出来。

这时，有学生认为“纸片是被水粘住了”，然后老师拿掉按住小圆孔的右手指，结果纸片掉下来了，水也流出来了。

这样通过手指按住小圆孔和不按住小圆孔两次实验的比较，使学生观察到两次实验中纸片都与水接触，所不同的是后一次实验是杯底与大气相通。

从而解除了“纸片是被粘住了”的误解。

提高了“大气压存在”这个结论的可信度。

　　二、控制变量法

　　　“控制变量法”是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。

　　在物理实验过程中，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，在引导学生探索、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，让学生分别观察灯泡发光的亮度，并问学生：

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问学生：

　“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，教师可适时指出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问的关系，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。

控制变量法

这是初中物理中最常用的一种研究方法，可能也是学生最熟悉的研究方法。

也是河北省中考必考的内容。

例如：

为了研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关，保证压力相同时，研究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系；保证接触面粗糙程度相同时，研究滑动摩擦力与压力的关系。

表1初中物理控制变量法的知识点

滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关

研究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关系

动能、重力势能大小与哪些因素有关

电流的热效应与哪些因素有关

压力的作用效果与那些因素有关

电流做功的多少跟哪些因素有关系

液体压强与哪些因素有关

电流与哪些因素有关

研究浮力大小与哪些因素有关

导体的电阻大小与哪些因素有关

蒸发的快慢与哪些因素的有关

物体吸收热量多少与哪些因素有关

影响弦乐器音调高低的因素

力的作用效果与哪些因素有关

（07年中考）小明在体育课上打排球时，发现每次排球落地的远近不同。

于是，他沿水平方向击打排球，对球落地的情况做了统计，统计结果如下表：

击球点高度h/m

1.85

1.21

0.8

击球力度

轻击

重击

轻击

重击

轻击

重击

落地点与击球点水平距离s/m

3

7

2

5

1.5

3

分析表格可得出结论：

（1）；

（2）。

（09年河北中考）．小明在用单摆做动能和势能转化的实验中，感到小球往返摆动的时间很有规律。

于是猜想，小球往返摆动一次的时间可能与小球的质量、摆长l以及摆动的幅度s有关。

小明用图16所示的装置，对猜想进行探究。

（1）用一小球，使其摆动，记下小球往返摆动次数和所用的时间；在摆长不变的条件下，用质量不同的小球，重复实验。

小明经计算分析得出结论：

在摆长不变的条件下，小球往返摆动一次所用的时间与小球的质量无关。

针对猜想，小明在实验过程中可能忽视的一个因素是：

。

（2）为了研究小球往返摆动一次所用时间与摆长的关系，请你写出实验方法。

。

【答案】

（1）小球摆动的幅度应保持不变（或摆动幅度）

（2）用同一小球，再保持摆动幅度不变的条件下，比较摆长不同时，小球往返摆动一次所用的时间。

三、模型法与等效替代法

建立模型法是一种高度抽象的理想客体和形态用物理模型，用物理模型可以使抽象的假说理论加以形象化，便于想象和思考研究问题。

物理学的发展过程可以说就是一个不断建立物理模型和用新的物理模型代替旧的或不完善的物理模型的过程。

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。

“曹冲称象”的故事流传至今，最为称道的是曹冲采用了此方法。

表2初中物理模型法和等效替代法的知识点与解析

方法

知识点

解析

模

型

法

光线

用光线来描述光的传播径迹和方向

磁感线

研究磁场是用到磁感线模型

杠杆

简单的线条代表实际杠杆

力的示意图

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

电路图实物电路的模型

等

效

替

代

法

平面镜成像

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。

总电阻

串联并联电路总电阻代替各部分电阻

电路分析

复杂电路简化成为较为简单的等效电路

四、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容易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。

在探究液体压强规律时，用U管的液面差来显示液体压强的大小

表3初中物理转换法的知识点与解析

知识点

解析

研究动能的大小与哪些因素有关

把物体具有能量的大小转换为它能够对外做功的大小反应出来，也就是看小车被撞的距离。

大气压强的测量

大气压的值无法直接测出，转换成求被大气压压起的水银柱的压强

磁性的强弱

磁性的强弱无法直接测量，转换吸引大头针的数量

影响电阻的因素

电阻的大小转换成电流表的示数（或灯泡的亮度）

电流做功的多少跟哪些因素有关

电流做功的多少转换成液体温度变化的大小（或液柱上升的高度）

电功率与哪些因素有关

电功率的大小转换成灯泡的亮度

五、对比法与类比法

类比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他们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维。

类比法是提出科学假说做出科学预言的重要途径，物理学发展史上的许多假说是运用类比方法创立的，开普勒也曾经说过：

“我们珍惜类比推理胜于任何别的东西”。

在物理教学中，它可以帮助我们理解较复杂的实验和较难的物理知识。

比较法是确定研究对象之间的差异点和共同点的思维过程和方法，各种物理现象和过程都可以通过比较确定它们的差异点和共同点。

比较是抽象与概括的前提，通过比较可以建立物理概念总结物理规律。

通过对易混易错的相近知识进行比较，以加深学生对知识的理解。

表4初中物理类比法和比较法的知识点与解析

方法

知识点

解析

类

比

法

电压和电流

用水压类比电压，用水流的形成类比电流的形成

声波

用水波类比声波

比热容

用饭量类比比热容的大小，饭量大的人吃很多饭菜也没有什么感觉，就好象由比热容大的物质作成的物体，吸很多的热量，自身的温度变化不大。

内能

分子动能的时候与物体的动能进行类比

比

较

法

而汽油机和柴油机

从它们的构造、吸入的气体、点火方式、使用范围进行比较。

蒸发与沸腾

比较两者的相同点都是汽化过程。

不同点从发生时液体的温度、发生所在的部位及现象都不同。

重力与质量

比较重力与质量的概念、单位，它们之间的关系。

晶体与非晶体

比较晶体与非晶体分子结构、熔化过程的区别

音调与响度

比较音调与响度的区别

平衡力、作用力与反作用力

从力的三要素对比二者的区别和相同点

串联与并联

串并联电路电流、电压、电阻等规律的对比

六、归纳法

就是从总体中选出做够数量且有代表性的样本，通过样本信息来推断总信息的方法。

如：

铁铜银锌等导电归纳出金属导电

在验证杠杆平衡条件时，反复多做几次试验，归纳出平衡条件等。

七推理法

把观察到的现象同以往的知识经验结合起来进行推理概括，得出符合逻辑的结论地方法。

如：

在研究牛顿第一定律时，进行推理：

如果物体在绝对光滑的面上运动时，他将做的是匀速直线运动。

在真空不能传声的试验中，发现空气越来月稀薄时，传出的声音越来越小，我们就推理，真空不传声。

除上述研究方法外，还有积累法。

总之，对研究方法的学习和考查体现着一种新的教学理念，它有利于培养学生的科学探究精神、实践能力、和创新意识。

随着新课程改革的深入，研究方法题是今后中考命题的热点，有的时候是几种方法的总和应用，在教学时应引起教师的高度重视。