1、 PAGE 4淺談常見物理科學(xué)方法在物理中應(yīng)用新沂市高流初級(jí)中學(xué)(221411) 馬建新 摘要： 作用效果相同的原理，化抽象為具體，化陌生為熟悉，多因素問題轉(zhuǎn)化為多個(gè)單因素問題，邏輯思維的論證和檢驗(yàn)。關(guān)鍵詞： 等效 類比 控制變量 理想實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)處理 物理新課程標(biāo)準(zhǔn)指出：“讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法，提倡多樣化的教學(xué)方法，將教法與學(xué)法融合，統(tǒng)籌設(shè)計(jì)教學(xué)流程?！币虼耍仨殞?duì)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法進(jìn)行有效的指導(dǎo)。 一、等效法 等效法是一種常見的科學(xué)方法，是根據(jù)作用效果相同的原理，在物理問題中是指兩個(gè)物理對(duì)象或過程，在某方面產(chǎn)生的效果相同從而在這方面有相同屬性，因等效涉及兩個(gè)物理對(duì)象，所

2、以利用等效觀點(diǎn)，可以由已知對(duì)象的某種屬性獲知與它等效的另一個(gè)同種屬性。于是等效法成為研究物理問題的基本方法。 例1以下集幾種情況下，屬于這種“等效方法的是( ) A、在研究磁現(xiàn)象時(shí)，用磁感線來描述看不見，摸不著的磁場(chǎng) B、在研究磁現(xiàn)象時(shí)，用電流產(chǎn)生的效應(yīng)來研究看不見，摸不著的電流 C、兩個(gè)電阻并聯(lián)時(shí)，可用并聯(lián)的總電阻來代替兩個(gè)電阻 D、在研究電流的變化規(guī)律時(shí)，用水壓和水流來類比電壓和電流 分析與解：研究磁時(shí)，因入“磁感線”主要是為了研究方面，使磁更具體化。點(diǎn)是我們?nèi)庋劭床坏健⒚恢?，電流的效?yīng)是點(diǎn)的客觀體現(xiàn)。選項(xiàng)D是用類比方法把水流類比成水壓。故正確答案選C。二、類比(比較)法 在物理學(xué)研究

3、中，把熟悉的物理對(duì)象與待研究的物理對(duì)象，相比較；找出它們已知的共同點(diǎn)、相似點(diǎn)或相聯(lián)系的地方，據(jù)此推導(dǎo)出研究問題的方法叫類比法，運(yùn)用類比法可化抽象為具體、化陌生為熟悉，有利于降低問題的難度。 例2同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)電學(xué)知識(shí)時(shí)，在老師的引導(dǎo)下聯(lián)想到力學(xué)中水流形成的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，進(jìn)而比較并找出相類似的規(guī)律，其中不正確的是( ) A水壓使水管中形成水流；類似地，電壓使電路中形成電流 B抽水機(jī)是提供水壓的裝置：類似地，電源是提供電壓的裝置 C抽水機(jī)工作時(shí)消耗水能：類似地，電燈發(fā)光時(shí)消耗電能 D.水流通過渦輪，消耗水能轉(zhuǎn)化為渦輪的動(dòng)能；類似地，電流通過電燈時(shí)，消耗電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、光能。 析與解：抽水機(jī)工作時(shí)，葉片的

4、轉(zhuǎn)動(dòng)并不靠水沖，它是在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)的，所以抽水機(jī)工作時(shí)，消耗的不是水能而是電能，選項(xiàng)c是錯(cuò)誤的，本題實(shí)質(zhì)就是考察類比法的具體應(yīng)用。 三、控制變量法 物理學(xué)中，很多物理問題都是多個(gè)因素(即多個(gè)變量)有關(guān)，對(duì)這類問題我們采用控制因素(變量)的方法，即把多因素問題轉(zhuǎn)化為多個(gè)單因素問題，分別加以研究，最后再綜合解決，這類方法叫控制變量法。 例3“育才”中學(xué)的物理興趣小組，想探究水平拋出的小球，從拋出到落地的時(shí)間與哪些因素有關(guān)，大家經(jīng)過討論，提出了以下猜想； (1)猜想I：小球從拋出到落地時(shí)間。可能與小球的質(zhì)量有關(guān) （2）猜想2：小球從拋出到落地的時(shí)間?？赡芘c小球水平射出的速度有關(guān)； (3)猜想3

5、：小球從拋出到落地的時(shí)間?？赡芘c小球下落的高度有關(guān)。 為了檢驗(yàn)上述猜想是否正確，他們找來精密計(jì)時(shí)器、一個(gè)可將小球任意所需速度射出的彈射器，并將彈射器水平固定在鐵架臺(tái)上，按圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到下表中數(shù)據(jù)：實(shí)驗(yàn)序號(hào)小球質(zhì)量m/g水平射出速度c/m.s小球下落高度h/m從射出到落地時(shí)間t/s1100.51.51.552101.01.01.453101.51.50.554101.01.50.555201.01.00.456301.01.00.457101.02.00.65 請(qǐng)你通過分析，回答下列問題： 1.為驗(yàn)證猜想l，應(yīng)選用序號(hào)為_、_、_的實(shí)驗(yàn)。 為驗(yàn)證猜想2，應(yīng)選用序號(hào)為_、_、_的實(shí)驗(yàn)。 為驗(yàn)

6、證猜想3，應(yīng)選用序號(hào)為_、_、_的實(shí)驗(yàn)。 2.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：小球從拋出到落地時(shí)間與_有關(guān)。 析與解：在研究小球從拋出到落地時(shí)間與哪些因素有關(guān)時(shí)，采用保持其中的兩個(gè)量不變，改變第三個(gè)量，研究它的變化對(duì)小球落地時(shí)間有無影響，有什么關(guān)系的方法進(jìn)行分析比較。要研究小球落地時(shí)間與質(zhì)量有無關(guān)系，需保持水平射出的速度和小球下落的高度相同，對(duì)表格中的數(shù)據(jù)，只有第2、5、6實(shí)驗(yàn)滿足，同理可得：為驗(yàn)證猜想2，只有1、3、4實(shí)驗(yàn)滿足，為驗(yàn)證猜想0，只有第2、4、7實(shí)驗(yàn)滿足。經(jīng)過研究，綜合分析解決，得知：小球從拋出到落地時(shí)間跟小球下落高度有關(guān)。 四、理想實(shí)驗(yàn)法 利用已知的科學(xué)原理對(duì)未知的自然現(xiàn)象，及其規(guī)律做出預(yù)言的方法叫

7、理想實(shí)驗(yàn)法，理想實(shí)驗(yàn)不同于無根據(jù)的幻想，而必須經(jīng)過邏輯思維的論證和檢驗(yàn)。因此，這類試題有利于同學(xué)們養(yǎng)成勤于思考的習(xí)慣，造就善于思考的本領(lǐng)，激發(fā)同學(xué)們的創(chuàng)新想象力。 例4假如沒有摩擦力，我們生活將出現(xiàn)現(xiàn)象。(寫出兩種你能想象出來的情景) 析與解：本題是一道考察想象力的開放性試題，它的特點(diǎn)是不受約束，使答案向各個(gè)方向發(fā)散，獲得盡可能多個(gè)設(shè)想。人、汽車能在地上運(yùn)動(dòng)，這些是我們熟知的現(xiàn)象，在是因?yàn)槿撕推嚩际艿搅四Σ亮?，?dāng)摩擦力消失后，一切物體表面都是光滑的時(shí)候，人不能行，汽車無法起動(dòng)，我們不能拿起物體，房屋將倒塌，人類將無法飲食，這些現(xiàn)象都會(huì)出現(xiàn)。另外，說明聲音在真空中不能傳播的“鐘罩實(shí)驗(yàn)”；研究蘋

8、果下落時(shí)，忽略空氣阻力等次要因素，都屬于這種研究方法。 五、數(shù)據(jù)處理(科學(xué)歸納)法 對(duì)實(shí)驗(yàn)中收集到的一些論證進(jìn)行分析，從中發(fā)現(xiàn)它們的變化規(guī)律，再歸納成科學(xué)結(jié)論的方法叫數(shù)據(jù)處理(科學(xué)歸納)法。加強(qiáng)這類習(xí)題的訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)同學(xué)們分析、處理信息的能力。 例5在國(guó)際單位制中采用熱力學(xué)溫標(biāo)，熱力學(xué)溫標(biāo)的單位是開爾文(K)。下列是一組熱力學(xué)溫度T與攝氏溫度t的對(duì)照表。熱力學(xué)溫度T/K073123173223273323373423攝氏溫度t/ c-273-200-150-100-50050100150分析表中熱力學(xué)溫度與攝氏溫度相對(duì)應(yīng)的數(shù)量關(guān)系，你能發(fā)現(xiàn)什么?請(qǐng)寫出兩條結(jié)論。 析與解：本題是一道數(shù)據(jù)處理

9、題。解答本題時(shí)，首先對(duì)表中的橫向數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，熱力學(xué)溫度的變化是從OK升高73K后，每升高50K記錄一次數(shù)據(jù)；與之相對(duì)應(yīng)的攝氏溫度是從一273升高73后，每升高50記錄一次數(shù)據(jù)。從中看出熱力學(xué)溫度變化的數(shù)值和攝氏溫度變化的數(shù)值是相同的，從而得出1K的大小與1的大小相同。然后再對(duì)表中的縱向數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，熱力學(xué)溫度與攝氏溫度之間有一個(gè)固定的差值是273，即熱力學(xué)溫度的數(shù)值比攝氏溫度的數(shù)值大273，所以可得出它們之間的數(shù)量關(guān)系是T=273+t。 數(shù)據(jù)處理是科學(xué)探究過程中的一個(gè)十分重要的組成部分，如果不具備數(shù)據(jù)處理的能力，將會(huì)使科學(xué)探究工作前功盡棄。 以上分析了五種科學(xué)方法試題，只是在紙上談兵，同學(xué)們領(lǐng)會(huì)科學(xué)方法的精髓，關(guān)鍵還在于實(shí)踐，只有實(shí)踐才能出真知，也只有在實(shí)踐的過程中，才能真正領(lǐng)會(huì)，