1、控制變量法:就是把一個(gè)多因素影響某一物理量的問(wèn)題,通過(guò)控制某幾個(gè)因素不變,只讓其中一個(gè)因素改變,從而轉化為單一因素影響某一物理量問(wèn)題的研究方法。
2、轉換法(放大法):對于一些看不見(jiàn),摸不著(zhù)的物理現象,或不易直接測量的物理量,用一些非常直觀(guān)的現象去認識或用容易測量的物理量間接測量的方法。
3、等效替代法(等效法):在研究物理問(wèn)題時(shí),有時(shí)為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化,常用一個(gè)物理量來(lái)代替其他所有物理量,但不會(huì )改變物理效果。
4、理想模型法(抽象法、描述法):把復雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化,將抽象的物理現象用簡(jiǎn)單易懂的具體模型表示。
5、實(shí)驗推理法(科學(xué)推理法、理想實(shí)驗法):有一些物理現象,由于受實(shí)驗條件所限,無(wú)法直接驗證,需要我們先進(jìn)行實(shí)驗,再進(jìn)行合理推理得出正確結論,這也是一種常用的科學(xué)方法。
擴展資料
物理學(xué)中對于多因素(多變量)的問(wèn)題,常常采用控制因素(變量)的方法,把多因素的問(wèn)題變成多個(gè)單因素的問(wèn)題。每一次只改變其中的某一個(gè)因素,而控制其余幾個(gè)因素不變,從而研究被改變的這個(gè)因素對事物的影響,分別加以研究,最后再綜合解決。
它是科學(xué)探究中的重要思想方法,廣泛地運用在各種科學(xué)探索和科學(xué)實(shí)驗研究之中。
1、獨立變量,即一個(gè)量改變不會(huì )引起除因變量以外的其他量的改變。只有將某物理量由獨立變量來(lái)表達,由它給出的函數關(guān)系才是正確的。
2、非獨立變量,一個(gè)量改變會(huì )引起除因變量以外的其他量改變。把非獨立變量看做是獨立變量,是確定物理量間關(guān)系的一大忌。
正確確定物理表達式中的物理量是常量還是變量,是獨立變量還是非獨立變量,不但是正確解答有關(guān)問(wèn)題的前提和保障,而且還可以簡(jiǎn)化解答過(guò)程。
參考資料來(lái)源:搜狗百科-控制變量法
參考資料來(lái)源:搜狗百科-轉換法
參考資料來(lái)源:搜狗百科-等效替代法
參考資料來(lái)源:搜狗百科-理想模型法
參考資料來(lái)源:搜狗百科-理想實(shí)驗法
一、控制變量法 指在物理實(shí)驗中往往存在著(zhù)多種變化的因素,為了研究它們之間的關(guān)系可以先控制一些量不變,依次研究某一個(gè)因素的影響。
是在初中物理實(shí)驗中用的最多的研究方法,如研究影響蒸發(fā)快慢的因素實(shí)驗;探究電流與電壓、電阻關(guān)系的實(shí)驗;探究電阻與那些因素有關(guān)的實(shí)驗?;探究動(dòng)能、重力勢能與那些因素有關(guān)的實(shí)驗; 最典型的例子是高中《驗證牛頓第二運動(dòng)定律》的實(shí)驗,我們研究的方法是:先保持物體的質(zhì)量一定,研究加速度與力的關(guān)系,再保持力不變研究加速度與質(zhì)量的關(guān)系,最后綜合得出物體的加速度與它受到的合外力及物體質(zhì)量之間的關(guān)系。 二、累積法 將微小量累積后測量求平均的方法,能減小相對誤差。
實(shí)驗中也經(jīng)常涉及這一方法。例如,測一張紙的厚度可測100張紙的厚度再求一張紙的厚度;在《用單擺測定重力加速度》實(shí)驗中,需要測定單擺周期,用秒表測一次全振動(dòng)的時(shí)間誤差很大,于是采用測量30-50次全振動(dòng)的時(shí)間T,從而求出單擺的周期T=t/n(n為全振動(dòng)次數)。
又如在《測定金屬電阻率》的實(shí)驗中,若沒(méi)有螺旋測微器時(shí),也可把金屬在鉛筆上密繞若干圈,由線(xiàn)圈總長(cháng)度來(lái)測出金屬絲的直徑。 三、轉換法 某些物理量不容易直接測量,或某些現象直接顯示有困難,可以采取把所要觀(guān)測的變量轉換成其它變量(力、熱、聲、光、電等物理量)的相互轉換進(jìn)行間接觀(guān)察和測量,這就是轉換法,如磁鐵的磁性強弱可以通過(guò)吸引大頭針的多少來(lái)見(jiàn)接顯示;風(fēng)力的大小可以通過(guò)樹(shù)的彎曲成程度來(lái)觀(guān)察;又如卡文迪許《利用扭秤裝置測定萬(wàn)有引力恒量實(shí)驗》為例:其基本的思維方法便是等效轉換。
卡文迪許扭秤發(fā)生扭轉后,引力對T 形架的扭轉力矩與石英絲由于彈性形變產(chǎn)主的扭轉力矩這就是等效轉換,間接地達到了無(wú)法達到的目的。本實(shí)驗中轉換法還應用于石英絲扭轉角度的測量上,這個(gè)角度不是直接測出的,而是利用平面鏡反射光在刻度尺上移動(dòng)的距離間接測出的。
轉換法是一種較高層次的思維方法。是對事物本質(zhì)深刻認識的基礎上才產(chǎn)生的一種飛躍。
如變曲為直實(shí)際上就是該方法的應用。理想化法:影響物理現象的因素往往復雜多變,實(shí)驗中常可采用忽略某些次要因素或假設一些理想條件的辦法,以突出現象的本質(zhì)因素,便于深入研究,從而取得實(shí)際情況下合理的近似結果(通俗他說(shuō)就是抓大放小)。
例如在《用單擺測定重力加速度》的實(shí)驗中,假設懸線(xiàn)不可伸長(cháng),懸點(diǎn)的摩擦和小球在擺動(dòng)過(guò)程的空氣阻力不計;在電學(xué)實(shí)驗中把電壓表變成內阻是無(wú)窮大的理想電壓表,電流表變成內阻等于0的理想電流表等等實(shí)際都采用了理想化法。 四、放大法 在現象、變化、待測物理量十分微小的情況下,往往采用放大法。
根據實(shí)驗的性質(zhì)和放大對象的不同,放大所使用的物理方法也各異。例如,在《測定金屬電阻率》實(shí)驗中所便用的螺旋測微器,主尺上前進(jìn)(或后退)0.5毫米,對應副尺上有5n個(gè)等分,實(shí)際上是對長(cháng)度的機械放大;許多電表如電流表、電壓表是利用一根較長(cháng)的指針把通電后線(xiàn)圈的偏轉角顯示出來(lái)。
又比如在《卡文迪許扭實(shí)驗》,其測定萬(wàn)有引力恒量的思路最后轉移到光點(diǎn)的移動(dòng)(跟“庫侖靜電力扭枰實(shí)驗一樣),都是將微小形變放大方法的具體應用。 五、平衡法 物理學(xué)中常常利用一個(gè)量的作用與另一個(gè)(或幾個(gè))量的作用相同、相當或相反來(lái)設計實(shí)驗,制作儀器,進(jìn)行測量。
例如測量中的基本工具彈簧秤的設計是利用了力的平衡,天平的設計是根據力矩的平衡;溫度計是利用了熱的平衡。 六、留跡法 有些物理現象瞬間即逝,如運動(dòng)物體所處的位置,軌跡或圖像等,設法記錄下來(lái),以便從容地測量、比較和研究。
例如:在《測定勻變速直線(xiàn)運動(dòng)的加速度》、《驗證牛頓第二運動(dòng)定律》、《驗證機械能守恒定律》等實(shí)驗中,就是通過(guò)紙帶上打出的點(diǎn)記錄下小車(chē)(或重物)在不同時(shí)刻的位置,(位移)及所對應的時(shí)刻,從而可從容計算小車(chē)在各個(gè)位置或時(shí)刻的速度并求出加速度;對于簡(jiǎn)諧運動(dòng),則是通過(guò)擺動(dòng)的漏斗漏出的細沙落在勻速拉動(dòng)的硬紙板上而記錄下各個(gè)時(shí)刻擺的位置,從而很方便地研究簡(jiǎn)諧運動(dòng)的圖像;又如利用閃光照相記錄自由落體運動(dòng)的軌跡等實(shí)際。都采用了留跡法。
七、模擬法 有時(shí)受客觀(guān)條件限制,不能對某些物理現象送行直接實(shí)驗和測量,于是就人為地創(chuàng )造一定的模擬條件,在這樣模擬的條件下進(jìn)行實(shí)驗。例如在《電場(chǎng)中等勢線(xiàn)的描繪》實(shí)驗中,因為對靜電場(chǎng)直接測量很困難,故采用易測量的電流場(chǎng)來(lái)模擬。
又如在確定磁場(chǎng)中磁感線(xiàn)的分布,因為磁感線(xiàn)實(shí)際不存在。我們就用鐵屑的分布來(lái)模擬磁感線(xiàn)的存在。
此外在中學(xué)物理實(shí)驗中還有比較法、替代法、補償法等。物理作為一門(mén)建立在實(shí)驗基礎之上的學(xué)科,由于中考和高考內容日趨拓寬,知識交叉部分(特別實(shí)行理綜考試)越來(lái)越多,能力要求也就更加突出。
所以迫切需要摒棄“實(shí)驗無(wú)關(guān)緊要”、“講比做好”等錯誤觀(guān)念,認真領(lǐng)悟實(shí)驗中的研究方法,只有這樣,才能切實(shí)抓好實(shí)驗教學(xué)工作,另外對學(xué)生整體物理水平的提高有極大的幫助。所以,我們在平時(shí)的教學(xué)中一定要重視物理實(shí)驗的研究方法,加強對學(xué)生的引導,使他們真正領(lǐng)會(huì )物理實(shí)驗方法。
物理學(xué)中部分研究方法試題歸納:一.對比(比較法):尋找幾個(gè)事物共同點(diǎn)或不同點(diǎn)的研究方法叫對比,這是一種常用的研究方法。
例研究不同色光混合及不同顏料混合;研究蒸發(fā)和沸騰的相同點(diǎn)和不同點(diǎn);研究凸透鏡和凹透鏡的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。在研究蒸發(fā)快慢的決定因素時(shí),在應用控制變量的同時(shí),也采用了對比的方法,比較哪一個(gè)蒸發(fā)快。
例1:下面是小宇同學(xué)在物理學(xué)習中的幾個(gè)研究實(shí)例: (1)在學(xué)習汽化現象時(shí),研究蒸發(fā)與沸騰的異同點(diǎn) (2)根據熔化過(guò)程的不同,將固體分為晶體和非晶體兩類(lèi) (3)比較電流表與電壓表在使用過(guò)程中的相同點(diǎn)與不同點(diǎn) (4)在研究磁場(chǎng)時(shí),引入磁感線(xiàn)對磁場(chǎng)進(jìn)行描述 上述幾個(gè)實(shí)例中,采用的主要科學(xué)研究方法是“比較法”的為( )。 A.(1)、(3) B.(3)、(4) C.(2)、(3) D.(2)、(4)二.控制變量法當研究的一個(gè)物理量與2個(gè)或2個(gè)以上的其它物理量有關(guān)時(shí),常采用只改變一個(gè)物理量,而使其余物理量保持不變,從而得出被研究物理量和改變量的關(guān)系。
如研究蒸發(fā)快慢決定因素;摩擦力大小決定因素;研究壓強和壓力、受力面積的關(guān)系;液體壓強和液體密度、深度的關(guān)系;浮力大小的決定因素。動(dòng)能大小和物體質(zhì)量、速度的關(guān)系;重力勢能大小和質(zhì)量、舉高高度的關(guān)系;物體吸熱多少和物質(zhì)種類(lèi)、質(zhì)量、升高溫度三者之間的關(guān)系;電流和電壓及電阻之間的關(guān)系;電功和電流、電壓、及通電時(shí)間的關(guān)系。
例2中:①滑動(dòng)摩擦力大小跟哪些物理量有關(guān) ②牛頓在伽利略等人的基礎上得出牛頓第一定律③電流產(chǎn)生的熱量與哪些因數有關(guān)④研究磁場(chǎng)時(shí),引入磁感線(xiàn)應用“控制變量法”進(jìn)行研究的是( )A.①和③ B.①和② C.②和④ D.③和④三.等效替代法根據作用效果相同的原理,作用在同一物體上的兩個(gè)力,我們可以用一個(gè)合力來(lái)代替它。這種“等效方法”是物理學(xué)中常用的研究方法之一,它可使我們將研究的問(wèn)題得到簡(jiǎn)化。
例3:以下幾種情況中,屬于這種“等效方法”的是( )A.在研究磁現象時(shí).用磁感線(xiàn)來(lái)描述看不見(jiàn)、摸不著(zhù)的磁場(chǎng)B.在研究電現象時(shí),用電流產(chǎn)生的磁效應來(lái)研究看不見(jiàn),摸不著(zhù)的電流C.兩個(gè)電阻并聯(lián)時(shí),可用并聯(lián)的總電阻來(lái)代替兩個(gè)電阻D.在研究電流的變化規律時(shí),用水壓和水流來(lái)類(lèi)比電壓和電流例4:將一個(gè)7Ω的電阻替換某支路中2Ω和5Ω串聯(lián)的電阻,在其他條件不變時(shí),該條支路中電流不變,說(shuō)明一個(gè)7Ω的電阻與阻值為2Ω和5Ω串聯(lián)的電阻對電流的阻礙作用是等效的,因此可用7Ω的電阻替代2Ω和5Ω串聯(lián)的電阻。在用如圖8所示電路測量未知電阻的實(shí)驗中,用的就是等效替代法。
其中Rx只是待測電阻(阻值大約幾百歐),R是滑動(dòng)變阻器,R0是電阻箱(電阻箱的最大電阻大于Rx)。 請根據實(shí)驗電路圖把下列主要實(shí)驗步驟中的空白填齊。
①按電路圖連好電路,并將電阻箱R0的阻值調至最大。②閉合開(kāi)關(guān)S1前,滑片P置于 端(填“a”或“b”)。
③閉合開(kāi)關(guān)S1。④閉合開(kāi)關(guān) ,調節滑片戶(hù),使電流表指針指在適當的位置,記下此時(shí)電流表的示數I。
⑤先斷開(kāi)開(kāi)關(guān)______,再閉合開(kāi)關(guān)______,保持______的電阻不變.調節______,使電流表的示數仍為I。⑥實(shí)驗結果,待測電阻Rx的大小為 。
四.實(shí)驗推理法(理想化實(shí)驗)人們常用推理的方法研究物理問(wèn)題。在研究物體運動(dòng)狀態(tài)與力的關(guān)系時(shí),伽利略通過(guò)如圖(甲)所示的實(shí)驗和對實(shí)驗結果的推理得到如下結論:運動(dòng)著(zhù)的物體,如果不受外力作用,它的速度將保持不變,并且一直運動(dòng)下去。
推理的方法同樣可以用在“研究聲音的傳播”實(shí)驗中。如圖(乙)所示的實(shí)驗中,現有的抽氣設備總是很難將玻璃罩內抽成真空狀態(tài),在這種情況下,你是怎樣通過(guò)實(shí)驗現象推理得出“聲音不能在真空中傳播”這下結論的?例5:在研究真空能否傳聲的時(shí)候,把鬧鐘放在玻璃罩內,用抽所機逐漸抽出罩內空氣,聽(tīng)到鈴聲逐漸減小,實(shí)驗中無(wú)法達到絕對真空,但可以通過(guò)鈴聲的變化趨勢,推測出聲音不能在真空中傳播,這種方法稱(chēng)為“理想化實(shí)驗”。
英國的物理學(xué)家牛頓曾經(jīng)研究過(guò)這樣一個(gè)問(wèn)題:從高山上用不同的水平速度拋出物體,拋出速度大,落地就離山腳越遠,當速度越來(lái)越大時(shí),物體將如何運動(dòng)呢?當時(shí)他無(wú)法使物體達到很大的速度,但他通過(guò)科學(xué)的推測得出了一個(gè)重要的結論。請你根據以上提示及牛頓當年所繪制的草圖推測出這個(gè)結論: 。
現代科技領(lǐng)域中應用這個(gè)結論制成了: 。伽利略等人利用相似的推理方法對力和運動(dòng)的關(guān)系進(jìn)行了研究,牛頓在此基礎上總結出了著(zhù)名的 定律。
五.轉換法對于看不見(jiàn),摸不著(zhù)的東西或不易直接觀(guān)察認識的問(wèn)題,我們可以通過(guò)它所產(chǎn)生的作用或其他途徑來(lái)認識它,這是物理學(xué)中常用的一種方法—轉換法 例6:聲音是由發(fā)聲體振動(dòng)產(chǎn)生的,有些發(fā)聲體的振動(dòng)是人眼不易觀(guān)察的,如用手敲打桌面時(shí)聽(tīng)到了聲音,但看不到桌面的振動(dòng),對于這種問(wèn)題該采用什么方法來(lái)解決呢?答:例7:下面幾個(gè)研究實(shí)例,其中運用的方法跟運用電流通過(guò)導體產(chǎn)生的效應的大小來(lái)研究電流大小這種方法相同的是( )A研究動(dòng)能的大小跟哪些因素有關(guān);B人們認識自然界只有兩種電荷C用擴散現象認識分子的運動(dòng)例8:愛(ài)因斯坦曾說(shuō)過(guò):“磁場(chǎng)大物理學(xué)家看來(lái)正如他坐的。
實(shí)驗設計的三個(gè)要素
作為一種特定的研究方式,實(shí)驗法有著(zhù)三對基本要素。分別是:
·實(shí)驗組與控制組;
·前測與后測;
·自變量與因變量。
任何一項實(shí)驗研究,一般都會(huì )涉及到這些基本要素。可以說(shuō),實(shí)驗研究的這三種基本要素,構成了實(shí)驗研究所具有的獨特的語(yǔ)言。
(1)自變量與因變量
自變量是引起其他變量變化的變量,故也稱(chēng)作原因變量。而因變量則稱(chēng)作結果變量。在實(shí)驗研究中,自變量又稱(chēng)作實(shí)驗刺激(experimental stimulus),而因變量則往往是研究所測量的變量。實(shí)驗研究的中心目標是探討變量之間的因果關(guān)系,其基本內容是考察自變量對因變量的影響,即考察實(shí)驗剌激對因變量的影響。與一般意義上的自變量有所不同的是,實(shí)驗中的自變量通常都是二分變量,即它通常只有兩個(gè)取值:有和無(wú),即給予實(shí)驗刺激或不給予實(shí)驗剌激。
(2)前測與后測
在一項實(shí)驗設計中,通常需要對因變量(或結果變量)進(jìn)行前后兩次相同的測量。第一次在給予實(shí)驗剌激之前,稱(chēng)為前測(pretest)。第二次則在給予實(shí)驗剌激之后,稱(chēng)為后測(posttest)。研究者通過(guò)比較前測和后測的結果,來(lái)衡量因變量在給予實(shí)驗刺激前后所發(fā)生的變化,反映實(shí)驗刺激(自變量)對因變量所產(chǎn)生的影響。這種測量既可以是一次問(wèn)卷調查,也可以是一項測驗。
(3)實(shí)驗組與控制組
實(shí)驗組(experimental group)是實(shí)驗過(guò)程中接受實(shí)驗剌激的那一組對象。即使是在最簡(jiǎn)單的實(shí)驗設計中,也至少會(huì )有一個(gè)實(shí)驗組。控制組(control group)也稱(chēng)為對照組,它是各方面與實(shí)驗組都相同,但在實(shí)驗過(guò)程中并不給予實(shí)驗刺激的一組對象。控制組的作用是向人們顯示,如果不接受實(shí)驗刺激那樣的處理,那么將會(huì )怎樣,與實(shí)驗組形成比較。在實(shí)驗研究過(guò)程中,研究者不僅觀(guān)察接受刺激的實(shí)驗組,同時(shí)他們也觀(guān)察沒(méi)有接受實(shí)驗剌激的控制組。并通過(guò)比較對這兩組對象的觀(guān)察結果,來(lái)分析和說(shuō)明實(shí)驗刺激的作用和影響。
試驗設計的三個(gè)基本原則
(1)設置重復:同一處理在試驗中出現的次數稱(chēng)為重復。重復的作用有二,一是降低試驗誤差,擴大試驗的代表性;二是估計試驗誤差的大小,判斷試驗可靠程度。
(2)隨機化:試驗單元的分配和各個(gè)試驗進(jìn)行的次序都是隨機確定的,這個(gè)原理稱(chēng)為隨機化。隨機化是試驗分析使用數理統計方法的基石。隨機排列是指處理安排到哪一個(gè)試驗單元是隨機的,不應受人的主觀(guān)意識所影響。
(3)局部控制:是將整個(gè)試驗空間分成若干個(gè)各自相對均勻的局部,每個(gè)局部叫做一個(gè)區組。將要比較的全部或部分處理安排在同一區組中,從而增加區組內處理間的可比性,這種用區組來(lái)控制和減少試驗誤差的方法,叫做局部控制。
控制變量法 探究電阻大小與材料、長(cháng)度、粗細的關(guān)系;探究琴弦音調的高低與弦的材料、長(cháng)度、粗細、松緊的關(guān)系。
轉換法 通過(guò)燈光的亮、暗判斷電流的大小 通過(guò)乒乓球被彈起的幅度判斷音叉振幅的大小
等效替換法 曹沖稱(chēng)象 用電阻箱測未知電阻阻值
類(lèi)比法 用水流來(lái)研究電流
注:轉換法與等效替換法的區別,轉換法是用一個(gè)物理量的現象來(lái)判斷另一個(gè)物理量,如亮暗判斷電流;而等效替換法相互替換的是同一個(gè)物理量,石塊的浮力替換象的浮力
類(lèi)比法與轉換法的區別:轉換法有因果關(guān)系,即電流大,燈泡亮;而類(lèi)比法之間沒(méi)有因果聯(lián)系,如水流的大小與電流的大小沒(méi)有關(guān)系。
中考物理實(shí)驗探究題方法類(lèi)試題研究 《初中物理考試命題導向研究》課題組 物理方法既是科學(xué)家研究問(wèn)題的方法,也是學(xué)生在學(xué)習物理中常用的方法,新課標也要求學(xué)生掌握一些探究問(wèn)題的物理方法。
初中階段有哪些物理方法需要學(xué)生熟悉?在中考的實(shí)驗探究題將以何種形式考查這些科學(xué)方法呢? 一、常見(jiàn)的物理研究方法 模型法:即將抽象的物理現象用簡(jiǎn)單易懂的具體模型表示。如用太陽(yáng)系模型代表原子結構,用簡(jiǎn)單的線(xiàn)條代表杠桿等。
疊加放大法:物理學(xué)中常常把微小的、不易測量的同一物理量疊加放大,如用鏡面反射激光方法,來(lái)將音叉微小振動(dòng)的幅度放大等。控制變量法:自然界發(fā)生的各種現象,往往是錯綜復雜的。
決定某一個(gè)現象的產(chǎn)生和變化的因素常常也很多。為了弄清事物變化的原因和規律,必須設法把其中的一個(gè)或幾個(gè)因素用人為的方法控制起來(lái),使它保持不變,然后來(lái)比較,研究其他變量之間的關(guān)系,這種研究問(wèn)題的科學(xué)方法就是“控制變量法”。
初中物理實(shí)驗大多都用到了這種方法,如通過(guò)導體的電流I受到導體電阻R和它兩端電壓U的影響,在研究電流I與電阻R的關(guān)系時(shí),需要保持電壓U不變;在研究電流I與電壓U的關(guān)系時(shí),需要保持電阻R不變。例題:(2007年深圳)小斌同學(xué)在做“探究斜面長(cháng)度是否影響斜面的機械效率”的實(shí)驗時(shí),他用彈簧秤拉同一木塊,沿高度相同、長(cháng)度不同的斜面,從斜面底端勻速拉至斜面頂端,下表是他記錄的實(shí)驗數據。
請你計算出下列表格中“①”、“②”的機械效率(結果保留三個(gè)有效數字)。并將結果入答題卡中指定答題區域內。
分析上表數據,你得到的結論是:將同一重物沿粗糙程度相同的斜面移動(dòng)相同的高度,斜面長(cháng)度越 ③ 時(shí),機械效率越 ④ 。(2007年莆田)探究杠桿平衡的條件(1)請將下列步驟填完整:a、調節杠桿兩端的螺母,使杠桿在____位置平衡;b、改變動(dòng)力或動(dòng)力臂的大小;c、調節_________________________的大小,使杠桿重新平衡(2)實(shí)驗獲得的數據如下表:實(shí)驗次數 動(dòng)力/N 動(dòng)力臂/cm 阻力/N 阻力臂/cm1 4 5 2 102 1.5 10 3 53 2 15 3 104 l 20 1 20 分析上表,用F1、F2、L1和L2分別表示動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂和阻力臂,杠桿平衡條件可表示為:___________________________。
實(shí)驗+推理法:有一些物理現象,由于受實(shí)驗條件所限,無(wú)法直接驗證,需要我們先進(jìn)行實(shí)驗,再進(jìn)行合理推理得出正確結論,這也是一種常用的科學(xué)方法。如將一只鬧鐘放在密封的玻璃罩內,當罩內空氣被抽走時(shí),鐘聲變小,由此推理出:真空不能傳聲。
例題:(2007年株洲)在機械制造中有一個(gè)給大飛輪定重心的工序,該工序的目的是使飛輪的重心發(fā)生微小的位移,以使它準確位于軸心上。如圖13所示,一個(gè)質(zhì)量為M=80kg、半徑為R=0.6m的金屬大飛輪可在豎直平面內繞軸心(圖中兩虛線(xiàn)的交點(diǎn))自由轉動(dòng)。
用力推動(dòng)一下大飛輪,飛輪轉動(dòng)若干周后停止。多次試驗,發(fā)現飛輪邊緣上的標記F總是停在圖示位置。
(1)根據以上情況,可以初步確定飛輪重心P可能在圖中 。A.軸心正下方的某一位置 B.軸心左側的某一位置 C.軸心右側的某一位置 (2)工人在飛輪邊緣上的某點(diǎn)E處,焊接上質(zhì)量為m=0.4 kg的金屬后,再用力推動(dòng)飛輪,當觀(guān)察到 的現象時(shí),說(shuō)明飛輪的重心已調整到軸心上了。
(3)請在圖13中標出E的位置。(4)試求調整前飛輪的重心P到軸心的距離l。
(提示:利用杠桿平衡條件) 轉換法:一些看不見(jiàn),摸不著(zhù)的物理現象,不好直接認識它,我們常根據它們表現出來(lái)的看的見(jiàn)、摸的著(zhù)的現象來(lái)間接認識它們。如在物理教學(xué)過(guò)程中常常根據電流的熱效應來(lái)認識電流大小,根據磁場(chǎng)對磁體有力的作用來(lái)認識磁場(chǎng)等。
等效法:在研究物理問(wèn)題時(shí),有時(shí)為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化,常用一個(gè)物理量來(lái)代替其他所有物理量,但不會(huì )改變物理效果。如用合力替代各個(gè)分力,用總電阻替代各部分電阻,浮力替代液體對物體的各個(gè)壓力等。
描述法:為了研究問(wèn)題的方便,我們常用線(xiàn)條等手段來(lái)描述各種看不見(jiàn)的現象。如用光線(xiàn)來(lái)描述光,用磁感線(xiàn)來(lái)描述磁場(chǎng),用力的圖示描述力等。
類(lèi)比法:在認識一些物理概念時(shí),我們常將它與生活中熟悉且有共同特點(diǎn)的現象進(jìn)行類(lèi)比,以幫助我們理解它。如認識電流大小時(shí),用水流進(jìn)行類(lèi)比。
認識電壓時(shí),用水壓進(jìn)行類(lèi)比。二、在中考中出現的考題賞析 例題:(2005年安徽)建立物理模型是物理學(xué)習研究問(wèn)題的一種重要方法。
例如:研究平靜水面產(chǎn)生的反射現象時(shí),可以將水面看成平面鏡。同理,定滑輪可以看成是__________。
解析:定滑輪可以看成等臂杠桿。(2005年長(cháng)沙)物理學(xué)研究中常常用到“控制變量法”、“等效法”、“類(lèi)比法”等科學(xué)方法。
在下列研究實(shí)例中,運用了控制變量法的是( ) A.研究電流的形成原因時(shí),將電流與水流相比較,從分析水流的形成來(lái)入手分析電流的形成。B.研究電流的大小時(shí),根據電流產(chǎn)生的效應大小來(lái)判斷電流的大小。
C.研究多個(gè)電阻組成的電路時(shí),求出電路的總電阻,用總電阻產(chǎn)生的效果來(lái)代替所有電阻產(chǎn)生的總效果。D.研究電流與電壓大小關(guān)系時(shí),保持電阻大小不變,改變電阻兩端的電壓值,觀(guān)察電流如何隨電壓變化而變化。
解析:A為類(lèi)比法。
物理中探究實(shí)驗的方法有:一.對比(比較法):尋找幾個(gè)事物共同點(diǎn)或不同點(diǎn)的研究方法叫對比,這是一種常用的研究方法。
例研究不同色光混合及不同顏料混合;研究蒸發(fā)和沸騰的相同點(diǎn)和不同點(diǎn);研究凸透鏡和凹透鏡的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。在研究蒸發(fā)快慢的決定因素時(shí),在應用控制變量的同時(shí),也采用了對比的方法,比較哪一個(gè)蒸發(fā)快。
二.控制變量法當研究的一個(gè)物理量與2個(gè)或2個(gè)以上的其它物理量有關(guān)時(shí),常采用只改變一個(gè)物理量,而使其余物理量保持不變,從而得出被研究物理量和改變量的關(guān)系。如研究蒸發(fā)快慢決定因素;摩擦力大小決定因素;研究壓強和壓力、受力面積的關(guān)系;液體壓強和液體密度、深度的關(guān)系;浮力大小的決定因素。
動(dòng)能大小和物體質(zhì)量、速度的關(guān)系;重力勢能大小和質(zhì)量、舉高高度的關(guān)系;物體吸熱多少和物質(zhì)種類(lèi)、質(zhì)量、升高溫度三者之間的關(guān)系;電流和電壓及電阻之間的關(guān)系;電功和電流、電壓、及通電時(shí)間的關(guān)系。三.等效替代法根據作用效果相同的原理,作用在同一物體上的兩個(gè)力,我們可以用一個(gè)合力來(lái)代替它。
這種“等效方法”是物理學(xué)中常用的研究方法之一,它可使我們將研究的問(wèn)題得到簡(jiǎn)化。四.實(shí)驗推理法(理想化實(shí)驗)人們常用推理的方法研究物理問(wèn)題。
在研究物體運動(dòng)狀態(tài)與力的關(guān)系時(shí),伽利略通過(guò)如圖實(shí)驗和對實(shí)驗結果的推理得到如下結論:運動(dòng)著(zhù)的物體,如果不受外力作用,它的速度將保持不變,并且一直運動(dòng)下去。推理的方法同樣可以用在“研究聲音的傳播”實(shí)驗中。
實(shí)驗中,現有的抽氣設備總是很難將玻璃罩內抽成真空狀態(tài),在這種情況下,你是怎樣通過(guò)實(shí)驗現象推理得出“聲音不能在真空中傳播”這下結論的?五.轉換法對于看不見(jiàn),摸不著(zhù)的東西或不易直接觀(guān)察認識的問(wèn)題,我們可以通過(guò)它所產(chǎn)生的作用或其他途徑來(lái)認識它,這是物理學(xué)中常用的一種方法—轉換法 六.類(lèi)比的方法兩類(lèi)不同事物之間某種關(guān)系上的相似叫類(lèi)似,從兩類(lèi)不同事物之間找出某些相似的關(guān)系的思維方法,叫類(lèi)比。借助類(lèi)比,常能創(chuàng )造性地解決一些十分陌生、十分困難的問(wèn)題,在物理學(xué)中,現象、屬性、概念、規律、理論和描述手段等涉及的種種關(guān)系,都可以是類(lèi)比的對象。
七、模型法①為了研究的需要,把物理實(shí)體或物理過(guò)程經(jīng)過(guò)科學(xué)抽象轉化為一定的模型,這種轉化忽略了一些次要因素,突出主要因素,所以這種模型叫“假想模型法”又叫“理想模型”。它是物理教學(xué)的基礎,可使物理教學(xué)簡(jiǎn)單化,形象直觀(guān)化,又可使具體問(wèn)題普遍化,便于學(xué)生發(fā)揮抽象思維、形象思維、發(fā)散思維。
②建立模型可以幫助人們透過(guò)現象,忽略次要因素,從本質(zhì)認識和處理問(wèn)題;建立模型還可以幫助人們顯示復雜事物及過(guò)程,幫助人們研究不易甚到無(wú)法直接觀(guān)察的現象。例如:①研究分子、原子結構時(shí),提出一種結構模型的猜想——原子核式模型(行星模型);②研究撬棒撬石塊時(shí),把撬棒當做是杠桿模型。
八、觀(guān)察法 觀(guān)察法是指人們在自然存在的條件下,對自然、實(shí)驗的現象和過(guò)程,通過(guò)人的感覺(jué)器官或借助科學(xué)儀器對有關(guān)物理現象,有目的、有計劃地進(jìn)行觀(guān)察、研究的一種基本方法。 所謂“自然存在的條件”,是指對觀(guān)察對象不加控制、不加干預、不影響其常態(tài),所謂“有目的、有計劃”,是指根據科學(xué)研究的任務(wù),對于觀(guān)察對象、觀(guān)察范圍、觀(guān)察條件和觀(guān)察方法作了明確的選擇,而不是觀(guān)察能作用于人感官的任何事物。
九、探究法:探究法是指用科學(xué)的方法深入探討、反復研究事物的本質(zhì)和規律它既是一種研究方法,也是一種學(xué)習方法十、累積法: 在測量的量很小時(shí),將很多規格、性質(zhì)相同的物體累加起來(lái)測量,然后除以個(gè)數算出平均值以減小誤差的方法就叫累積法。十一、比值法 17. 物理學(xué)常用“比值法”來(lái)定義物理量。
請你參照下面給出的題例再舉兩個(gè)例子 (需說(shuō)明定義的物理量名稱(chēng)及其數學(xué)表達式,講明是什么物理量與什么物理量的比值及這個(gè)比值的物理意義) 例 速度 ,是路程與時(shí)問(wèn)的比值;它表示物體運動(dòng)的快慢。 十二、分析歸納法歸納方法是透過(guò)現象抓本質(zhì),將一定的物理事實(shí)(現象、過(guò)程)歸入某個(gè)范疇,并找到支配的規律性。
完成這一歸納任務(wù)的方法是:在觀(guān)察和實(shí)驗的基礎上,通過(guò)審慎地考察各種事例,并運用比較、分析、綜合、抽象、概括以及探究因果關(guān)系等一系列邏輯方法,推出一般性猜想或假說(shuō),然后再運用演繹對其進(jìn)行修正和補充,直至最后得到物理學(xué)的普遍性結論。 十三、假設法物理解題中的假設,從內容要素看有參量假設、現象假設和過(guò)程假設等,從運用策略看有極端假設、反面假設等.利用假設,我們可以方便地對問(wèn)題進(jìn)行分析、推理、判斷,恰當地運用假設,可以起到化拙為巧、化難為易的效果。
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