初中物理常見研究方法第1頁(yè)認(rèn)識(shí)一個(gè)科學(xué)家方法遠(yuǎn)比認(rèn)識(shí)他結(jié)果價(jià)值要大。所以我們不但要讓學(xué)生掌握基本物理概念和規(guī)律，了解物理學(xué)知識(shí)體系，同時(shí)也要介紹物理方法，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)利用正確物理方法研究問題、分析問題、處理問題。

新課程提出多維目標(biāo)中，過程與方法是其中一個(gè)主要緯度目標(biāo)。巴甫洛夫也認(rèn)為，第2頁(yè)類比法、等效法、轉(zhuǎn)換法、控制變量法、模型法、推理法、比值定義法、多因式乘積法、放大法、積累法、圖象法、圖表法、猜測(cè)法等。下面我們介紹其中一些常見研究方法。初中物理中用到科學(xué)方法有許多，比如觀察法、試驗(yàn)法、比較法、歸納法、分類法、第3頁(yè)一、控制變量法：就是把一個(gè)多原因影響某一物理量問題，經(jīng)過控制其中幾個(gè)原因不變，只讓其中一個(gè)原因改變，從而轉(zhuǎn)化為多個(gè)單一原因影響某一物理量問題研究方法。這種方法在試驗(yàn)數(shù)據(jù)表格上反應(yīng)為：某兩次試驗(yàn)只有一個(gè)條件不相同，若兩次試驗(yàn)結(jié)果不一樣，則與該條件相關(guān)，不然無(wú)關(guān)。反過來(lái)，若要研究問題是物理量與某一原因是否相關(guān)，則應(yīng)只使該原因不一樣，而其它原因均應(yīng)相同?？刂谱兞糠ㄊ侵袑W(xué)物理中最慣用方法。第4頁(yè)書中實(shí)例:研究影響力作用效果原因研究滑動(dòng)摩檫力與哪些原因相關(guān)

研究液體內(nèi)部壓強(qiáng)

研究影響液體蒸發(fā)快慢原因研究物體吸熱與物質(zhì)種類、質(zhì)量、溫度關(guān)系

研究影響電阻大小原因研究電流與電壓、電阻關(guān)系研究電功或電熱與哪些原因相關(guān)

研究通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力與哪些原因相關(guān)研究影響感應(yīng)電流方向原因研究動(dòng)能（或重力勢(shì)能）與哪些原因相關(guān)

……第5頁(yè)ABCDEFGH例1：探究決定電阻大小原因第6頁(yè)第7頁(yè)分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：（1）導(dǎo)體電阻跟導(dǎo)體材料相關(guān)；（2）導(dǎo)體材料、橫截面積，都相同時(shí)，導(dǎo)體越長(zhǎng)，電阻越大；（3）導(dǎo)體材料、長(zhǎng)度都相同時(shí)，導(dǎo)體橫截面積越小，電阻越大；（4）導(dǎo)體被加熱后，它溫度升高，電流表示數(shù)變小，表明導(dǎo)體電阻變大，這說明導(dǎo)體電阻還跟溫度相關(guān)，對(duì)大多數(shù)導(dǎo)體來(lái)說，溫度越高電阻越大。第8頁(yè)

例2：某校研究性學(xué)習(xí)小組在探究“液體蒸發(fā)快慢與哪些原因相關(guān)”過程中，依據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)提出了以下兩種猜測(cè)：

猜測(cè)一：液體蒸發(fā)快慢可能和物質(zhì)種類相關(guān)。

猜測(cè)二：液體蒸發(fā)快慢和液體表面空氣流動(dòng)快慢相關(guān)。

針對(duì)猜測(cè)一，同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)試驗(yàn)及觀察到現(xiàn)象以下：

在玻璃板上，同時(shí)用酒精和水涂一個(gè)一樣大圓斑，觀察發(fā)覺酒精圓斑先干了。

請(qǐng)你認(rèn)真思索以下問題，并回答：

（1）同學(xué)們經(jīng)過試驗(yàn)得出結(jié)論是：

（2）試驗(yàn)中“涂一樣大圓斑”其目標(biāo)是：

（3）設(shè)計(jì)出研究猜測(cè)二試驗(yàn)方案：

蒸發(fā)快慢與液體種類相關(guān)

控制變量，使之在相同條件下進(jìn)行比較在兩個(gè)表面積相同同種液體條件下，比較不一樣空氣流動(dòng)快慢時(shí)蒸發(fā)情況

第9頁(yè)例3:小蘭在觀察提琴、吉他、二胡等弦樂器弦振動(dòng)時(shí)，猜測(cè)：即使在弦張緊程度相同條件下，發(fā)聲音調(diào)高低還可能與弦粗細(xì)、長(zhǎng)短、及弦材料相關(guān)。于是她想經(jīng)過試驗(yàn)來(lái)探究一下自己猜測(cè)是否正確。下表是她在試驗(yàn)室控制琴弦條件。第10頁(yè)假如小蘭想探究弦發(fā)聲音調(diào)與弦材料關(guān)系，你認(rèn)為她應(yīng)該選取表中編號(hào)為__________琴弦（只填寫字母代號(hào)）。探究過程通常采取以下一些步驟：①試驗(yàn)研究；②分析歸納；③提出問題（或猜測(cè)）；④得出結(jié)論等。你認(rèn)為小蘭要完成本探究全過程，所采取步驟合理次序應(yīng)該是：__________（只填寫數(shù)字代號(hào)）。在上述探究過程中，總要控制一些原因，使它們保持不變，進(jìn)而尋找出另外一些原因關(guān)系，這種研究方法叫做“控制變量法”。請(qǐng)你再寫出一個(gè)初中物理中用到這種方法試驗(yàn)名稱：__________。第11頁(yè)分析：想探究弦發(fā)聲音調(diào)與弦材料關(guān)系，應(yīng)控制弦粗細(xì)、長(zhǎng)短相同，只讓弦材料不一樣，據(jù)此找到弦D和E；第2問考查探究問題方法，答案為③①②④；第3問把學(xué)生思緒引向了整個(gè)初中物理學(xué)習(xí)內(nèi)容，同學(xué)們能夠從力、聲、熱、光、電、磁、能等方面回答。第12頁(yè)二、推理法（理想試驗(yàn)法）有一些物理現(xiàn)象，因?yàn)槭茉囼?yàn)條件限制，無(wú)法直接驗(yàn)證，需要我們?cè)谕ǔＧ闆r下進(jìn)行試驗(yàn)，然后進(jìn)行合理推想，得出結(jié)論，到達(dá)認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)目標(biāo)。這也是一個(gè)慣用科學(xué)方法——推理法。因?yàn)橥评矸ㄊ怯猛ǔＧ闆r下完成試驗(yàn)代替了理想情況下才能完成試驗(yàn)，所以推理法有時(shí)也叫理想試驗(yàn)法。初中物理教材中比較經(jīng)典例子是牛頓第一定律得出。第13頁(yè)例：人們慣用推理方法研究物理問題。在研究物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與力關(guān)系時(shí)，伽利略經(jīng)過如圖甲所表示試驗(yàn)和對(duì)試驗(yàn)結(jié)果推理得到以下結(jié)論：運(yùn)動(dòng)著物體，假如不受外力作用，它速度將保持不變，而且一直運(yùn)動(dòng)下去。小車在不一樣表面上運(yùn)動(dòng)毛巾表面棉布表面木板表面abc第14頁(yè)推理方法一樣用在“研究聲音傳輸”試驗(yàn)中。在如圖乙試驗(yàn)中，現(xiàn)有試驗(yàn)設(shè)備總是極難將玻璃罩內(nèi)抽成真空狀態(tài)，在這種情況下，你是怎樣經(jīng)過試驗(yàn)現(xiàn)象推理得出“聲音不能在真空中傳輸”這一結(jié)論？第15頁(yè)【分析】在“研究聲音傳輸”試驗(yàn)中，試驗(yàn)現(xiàn)象是伴隨罩內(nèi)空氣不停抽出，聽到鈴聲越來(lái)越弱。但最終還是能聽到聲音，主要原因有：試驗(yàn)設(shè)備總是極難將玻璃罩內(nèi)抽成真空狀態(tài)，以及周圍固體還能傳聲。這時(shí)推理就顯得很主要了，它能夠突破試驗(yàn)條件限制，抓住主要原因，忽略次要原因，得出結(jié)論。題目標(biāo)示例，既給出了學(xué)生套用格式，又降低了考題難度。本試驗(yàn)?zāi)軌蛲评恚杭偃缯謨?nèi)被抽成真空，將不能聽到鈴聲，由此能夠推出“聲音不能在真空中傳輸”結(jié)論。第16頁(yè)三、轉(zhuǎn)換法：

物理學(xué)中對(duì)于一些看不見、摸不著現(xiàn)象或不易直接測(cè)量物理量，通慣用一些非常直觀現(xiàn)象去認(rèn)識(shí)，或用易測(cè)量物理量間接測(cè)量，這種研究問題方法叫轉(zhuǎn)換法。初中物理在研究概念、規(guī)律和試驗(yàn)中多處應(yīng)用了這種方法。第17頁(yè)書中實(shí)例:物體發(fā)生形變或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變可證實(shí)此物受到力作用

馬得堡半球試驗(yàn)可證實(shí)大氣壓存在

影子形成可證實(shí)光沿直線傳輸奧斯特試驗(yàn)可證實(shí)電流周圍有磁場(chǎng)指南針指南北可證實(shí)地磁場(chǎng)存在

擴(kuò)散現(xiàn)象可證實(shí)分子做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)鉛塊試驗(yàn)可證實(shí)分子間引力存在運(yùn)動(dòng)物體能對(duì)外做功可證實(shí)它含有能

……溫度計(jì)工作原理第18頁(yè)例：用下列圖所表示試驗(yàn)來(lái)研究流體壓強(qiáng)與流速關(guān)系時(shí)，對(duì)著兩紙片中間吹氣是為了

，你是經(jīng)過觀察

來(lái)判斷紙片間壓強(qiáng)大小改變。這種研究問題方法叫做

。

加緊兩紙片間空氣流速

兩紙片相互靠近或遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)換法第19頁(yè)【分析】對(duì)著兩紙片中間吹氣是為了加緊兩紙片間空氣流速，我們是經(jīng)過觀察兩紙片相互靠近或遠(yuǎn)離來(lái)判斷紙片間壓強(qiáng)大小改變。因?yàn)闅怏w壓強(qiáng)我們看不見、摸不著，所以我們經(jīng)過這種轉(zhuǎn)換法方式感知它存在。

第20頁(yè)四、等效法：等效是指不一樣物理現(xiàn)象、模型、過程等在物理意義、作用效果或物理規(guī)律方面是相同。它們之間能夠相互替換，而確保結(jié)論不變。等效方法是指面對(duì)一個(gè)較為復(fù)雜問題，提出一個(gè)簡(jiǎn)單方案或構(gòu)想，而使它們效果完全相同，從而將問題化難為易，求得處理。第21頁(yè)書中實(shí)例:等效電路

等效電阻

分力與協(xié)力等效

……用排水法測(cè)量不規(guī)則小塊固體體積第22頁(yè)請(qǐng)觀察：轉(zhuǎn)換法:

電流大小燈泡亮度磁場(chǎng)小磁針偏轉(zhuǎn)等效法:分力協(xié)力小石塊體積排開水體積;小結(jié)：“等效法”中相互替換兩個(gè)物理量種類通常相同，而“轉(zhuǎn)換法”中兩個(gè)物理量只是有因果關(guān)系，其性質(zhì)往往并不相同。放大法？累積法？第23頁(yè)〖例〗如圖所表示，在桌面上豎立一塊玻璃板，把一支點(diǎn)燃蠟燭放在玻璃板前面，能夠看到玻璃板面出現(xiàn)蠟燭像。要想研究玻璃板成像特點(diǎn)，關(guān)鍵問題是設(shè)法確定像位置。仔細(xì)想想，試驗(yàn)時(shí)詳細(xì)做法是__________。我們這么確定像位置，憑借是視覺效果相同，因而能夠說是采取了_________科學(xué)方法。第24頁(yè)【分析】虛像是無(wú)法用光屏承接，所以虛像特點(diǎn)研究成了試驗(yàn)一個(gè)難題；為了準(zhǔn)確探究平面鏡所成虛像特點(diǎn)，試驗(yàn)中用兩支完全相同蠟燭和可透視平面玻璃板，并采取等效法很好地處理了這一難題。答案：另外拿一只相同蠟燭在玻璃板后面移動(dòng)，直到看上去它跟像完全重合；等效替換。第25頁(yè)五、類比法：

類比在物理學(xué)中有著廣泛應(yīng)用。所謂類比，實(shí)際上是一個(gè)從特殊到特殊或從普通到普通推理。它是依據(jù)兩個(gè)（或兩類）對(duì)象之間在一些方面相同或相同而推出它們?cè)谄渌矫嬉部赡芟嗤蛳嗤粋€(gè)邏輯思維。從而能夠幫助我們了解較復(fù)雜試驗(yàn)和較難物理知識(shí)。第26頁(yè)書中實(shí)例:電壓與水壓電流與水流

內(nèi)能與機(jī)械能

……原子結(jié)構(gòu)與太陽(yáng)系第27頁(yè)例：為了讓同學(xué)們了解把幾個(gè)電阻串聯(lián)起來(lái)和并聯(lián)起來(lái)對(duì)總電阻影響，老師作了這么一個(gè)“類比”：某學(xué)校同學(xué)想從小河南岸到北岸參加植樹活動(dòng)，他們利用若干塊相同木板搭成如圖所表示三種橋梁，請(qǐng)大家想一想，要想讓全校學(xué)生安全地過河，按哪一個(gè)方法搭建橋梁最方便快捷呢？而哪一個(gè)方法又是最不合理呢？同學(xué)們必定會(huì)很快地判斷出：第三種方法是最方便快捷，因?yàn)樗鼧蛎孀顚?；而第二種方法是最不合理，因?yàn)樗坏珱]有增加橋面寬度，反而加長(zhǎng)了橋面長(zhǎng)度！第28頁(yè)現(xiàn)在我們將上例中每一塊木板當(dāng)成一個(gè)電阻，則第二種方法相當(dāng)于將三個(gè)電阻

聯(lián)，第三種方法相當(dāng)于將三個(gè)電阻

聯(lián)，于是同學(xué)們就很輕易經(jīng)過對(duì)比三種橋效果得出這么結(jié)論：把幾個(gè)電阻串聯(lián)起來(lái)，相當(dāng)于增加了導(dǎo)體

，所以總電阻

（填“變大”、“變小”、“不變”）；把幾個(gè)電阻并聯(lián)起來(lái)，相當(dāng)于增加了導(dǎo)體

，所以總電阻

（填“變大”、“變小”、“不變”）。請(qǐng)你也試著舉一個(gè)這么“類比”研究科學(xué)問題例子：

。第29頁(yè)【分析】第二種方法相當(dāng)于將三個(gè)電阻串聯(lián)，第三種方法相當(dāng)于將三個(gè)電阻并聯(lián)。對(duì)比三種橋效果能夠得出這么結(jié)論：把幾個(gè)電阻串聯(lián)起來(lái)，相當(dāng)于增加了導(dǎo)體長(zhǎng)度，所以總電阻變大；把幾個(gè)電阻并聯(lián)起來(lái)，相當(dāng)于增加了導(dǎo)體橫截面積，所以總電阻變小。這么“類比”研究科學(xué)問題例子除了上文提到還有：波紋在水面?zhèn)鬏旑惐嚷暡ㄐ纬桑谎芯柯暡〞r(shí)，能夠用彈簧做類比試驗(yàn)，將彈簧平放于桌面，往返運(yùn)作，會(huì)形成密部和疏部；細(xì)水管喝水比粗吸管喝水時(shí)間要慢，就好比粗導(dǎo)體中電阻比細(xì)導(dǎo)體電阻?。淮髿鈮簭?qiáng)就好象無(wú)數(shù)雨點(diǎn)打在傘上一樣；……

第30頁(yè)六、模型法：

實(shí)際中事物都是錯(cuò)綜復(fù)雜，在用物理規(guī)律對(duì)實(shí)際中事物進(jìn)行研究時(shí)，常需要對(duì)它們進(jìn)行必要簡(jiǎn)化，忽略次要原因，以突出主要矛盾．用這種理想化方法將實(shí)際中事物進(jìn)行簡(jiǎn)化，便可得到一系列物理模型。

第31頁(yè)書中實(shí)例:研究肉眼觀察不到原子結(jié)構(gòu)時(shí)建立原子核式結(jié)構(gòu)模

研究連通器原理時(shí)用到液片模型研究光現(xiàn)象時(shí)用到光線模型研究磁現(xiàn)象時(shí)用到磁感線模型力示意圖或力圖示是實(shí)際物體和作用力模型電路圖是實(shí)物電路模型……第32頁(yè)注意：模型法有時(shí)也包含有類比法思想，但它更突出特點(diǎn)是力爭(zhēng)將研究對(duì)象抽象化、簡(jiǎn)單化。第33頁(yè)〖例〗蕪湖長(zhǎng)江大橋是座當(dāng)前我國(guó)科技含量較高特大型公、鐵兩用斜拉索橋梁。大橋建設(shè)，用到了很多物理學(xué)知識(shí)和研究方法。（1）在鐵路橋引橋靠近居民住宅區(qū)一側(cè)，建有高3米左右板墻（如圖所表示），其作用是____________________。（2）汽車過橋時(shí)，每隔一段距離會(huì)有顯著顛簸，這是大橋橋面上縫隙所致。這些縫隙是（）A．一個(gè)交通標(biāo)志，用于確認(rèn)距離，防止發(fā)生追尾事故B．來(lái)往車輛過多，造成路面損毀C．防止司機(jī)開車因?yàn)檫^分平穩(wěn)而瞌睡D．伸縮縫，用于允許路面膨脹和收縮

第34頁(yè)（3）將大橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，取其部分可抽象成如圖丁所表示模型。①能夠看出它用到了相關(guān)知識(shí)。其中O是__________，代表橋重和過往車輛等產(chǎn)生對(duì)橋作用力。②為了減小鋼索承受拉力，在需要與可能前提下，能夠適當(dāng)增加塔橋高度。請(qǐng)分析原因。③假如讓你來(lái)設(shè)計(jì)新斜拉索式大橋，你還能提出什么方法能夠減輕鋼索承受拉力？（說出一個(gè)方法即可）④你知道嗎？在上述研究中，我們用到了物理學(xué)中很主要一個(gè)研究方法：建立模型。建立模型能夠幫助人們透過現(xiàn)象，忽略次要原因，從本質(zhì)認(rèn)識(shí)和處理問題；建立模型還能夠幫助人們顯示復(fù)雜事物及過程，幫助人們研究不易甚至無(wú)法直接觀察現(xiàn)象。想想看，在初中物理學(xué)習(xí)中，你在研究哪些問題時(shí)也用到了這種研究方法？請(qǐng)舉一例詳細(xì)說明。（本題實(shí)例除外）第35頁(yè)【分析】本題以蕪湖長(zhǎng)江大橋?yàn)檩d體，將聲、熱、杠桿等知識(shí)有機(jī)融合，考查學(xué)生綜合利用知識(shí)能力。尤其是重視了對(duì)物理學(xué)研究方法考查，使學(xué)生在做題過程中學(xué)會(huì)了忽略次要原因，抓住主要問題建立模型法。題目最終一問讓學(xué)生再舉例子說明在初中物理學(xué)習(xí)中，在研究哪些問題時(shí)也用到了這種方法？輕易激活學(xué)生思維，促使學(xué)生對(duì)知識(shí)回想和重新整合。答案：①用以隔音，降低火車行駛時(shí)產(chǎn)生噪音污染。②（D）。③(1)杠桿、支點(diǎn)、F1；(2)增加橋塔高度，能夠增大拉力力臂。依據(jù)杠桿平衡條件，鋼索所承受拉力也隨之減?。?3)使用新型輕質(zhì)材料減小橋梁自重等。④略。第36頁(yè)七、比較法：

尋找兩件事物相同和不一樣之處，就需要用到比較法，能夠進(jìn)行比較事物和物理量很多，對(duì)不一樣或有聯(lián)絡(luò)兩個(gè)對(duì)象進(jìn)行比較，我們主要從中尋找它們不一樣點(diǎn)和相同點(diǎn)，從而深入揭示事物本質(zhì)屬性。第37頁(yè)書中實(shí)例:質(zhì)量與重力比較壓力與重力比較串聯(lián)與并聯(lián)電路比較電流表和電壓表使用方法比較串、并電路電壓、電流、電阻比較功率與效率比較電與磁比較……第38頁(yè)例:某小組同學(xué)研究圓柱體上、下表面受到液體壓力大小與液體深度、密度關(guān)系。試驗(yàn)時(shí)，該小組同學(xué)把一個(gè)高為0．1m實(shí)心圓柱體先后浸沒在甲、乙兩種液體中(液體甲密度大于液體乙密度)，并不停改變它所處深度。他們利用儀器測(cè)得液面到圓柱體上表面距離及圓柱體上、下表面受到液體壓，并利用公式求得上、下表面受到液體壓力。

第39頁(yè)表一液體甲分析

同一表格中,ρ液相同，研究是F1與h關(guān)系.結(jié)論

在ρ液相同情況下，F(xiàn)1與h.成正比.表二液體乙

液面到上表面距離h(m)00.020.040.060.080.10上表面受到液體壓力F1(N)00.200.400.600.801.00下表面受到液體壓力F2(N)1.001.201.401.601.802.00液面到上表面距離h(m)00.020.040.060.080.10上表面受到液體壓力F1(N)00.160.320.480.640.80下表面受到液馇壓力F2(N)0.800.961.l21.281.441.60(1)比較表一(或表二)中第一行與第二行數(shù)據(jù)，結(jié)論怎樣？第40頁(yè)表一液體甲分析

相同，研究是F1與ρ液關(guān)系.結(jié)論

在h相同情況下，ρ液越大，F(xiàn)越大.表二液體乙

液面到上表面距離h(m)00.020.040.060.080.10上表面受到液體壓力F1(N)00.200.400.600.801.00下表面受到液體壓力F2(N)1.001.201.401.601.802.00液面到上表面距離h(m)00.020.040