物理研究的科学方法与中考
《课程标准》要求学生在学习物理过程中,领会物理概念,规律和方法,近几年来各省市的中考试题也加强了对物理研究方法的考查.
研究物理的科学方法有许多,初中物理中常用的有:观察法,实验法,控制变量法,等效法,模型法,转换法,类比法,比较法等等,但这些知识都散布在初中物理课本各处,为了帮助考生更好的掌握这一部分知识,下面就此做一个汇总.
1 控制变量法
控制变量法就是当一个物理量受到多个物理因素的影响和制约时,为了明确这个物理量与其中某个因素的关系,往往需要先控制其它的另几个因素不影响被研究的物理量的方法.这是初中物理中最常用的探索问题和分析解决问题的科学方法.
例1 (2003重庆)由于电压和电阻两者都可能影响电流的大小,用实验研究它们的关系时,可以先保持电压不变,探究电流和电阻的关系;然后保持电阻不变,探究电流和电压的关系,最后总结得出了欧姆定律,这种研究问题的方法叫"控制变量法".在以下问题的研究中:(1)滑动摩擦力大小与哪些物理量有关;(2)牛顿在伽利略等人研究成果的基础上得出牛顿第一定律;(3)电流产生的热量与哪些因素有关;(4)研究磁场时,引入磁感线;应用了"控制变量法"进行研究的是……( )
A.(1)(3) B.(1)(2) C.(2)(4) D.(3)(4)
解析:(2)是应用实验推理法;(4)是应用建立理想模型法.
答案:A
小结:物理中涉及这种方法的内容很多,例如探究导体的电阻与哪些因素有关,影响压力作用效果的因素,影响液体蒸发快慢的因素,探究液体内部压强的规律,比热容概念的引入等等.
2 等效法
在物理实验中有许多物理特征,过程和物理量要想直接观察和测量很困难,这时往往把所需观测的变量换成其它间接的可观察和测量的变量进行研究,这种研究方法就是等效法.它是物理学研究的重要方法,是一种精确的定量化的科学.
例2 (2003陕西)如图所示,在桌面上竖立一块玻璃板,把一支点燃的蜡烛放在玻璃板前面,可以看到玻璃板面出现蜡烛的像.要想研究玻璃板成像特点,关键的问题是设法确定像的位置.仔细想想,实验时具体的做法是__________.我们这样确定像的位置,凭借的是视觉效果的相同,因而可以说是采用了_________的科学方法.
解析:虚像是无法用光屏承接的,因此虚像特点的研究成了实验的一个难题;为了准确的探究平面镜所成虚像的特点,实验中用两支完全相同的蜡烛和可透视的平面玻璃板采用等效法很好地解决了这一难题.
答案:另外拿一只相同的蜡烛在玻璃板后面移动,直到看上去它跟像完全重合;等效替代.
小结:物理中涉及这种方法的内容很多,例如物体的重心,合力,串并联总电阻等等.
3 建立模型法
建立模型法就是把物理实体或物理过程经过科学抽象转化为一定的模型,运用这种方法的目的,是为了摒弃次要条件,突出主要因素,从而方便对物体本质的研究.模型的种类很多,现列举一些常见的分类模型:表示模型(如太阳系模型);理论模型(如理想气体模型);想象模型(如电场线,磁感线等力线的模型);数学模型(如空间点阵模型).
例3 (2002上海)在物理学中,可以用一条带箭头的直线来表示光的传播路径和方向,这条想象的线叫做光线.在下列几个物理学研究的实例中,与引入"光线"这一物理概念的方法相类似的是_________(选填序号).(1)在研究串联,并联电路时,引入"总电阻"的概念;(2)在研究磁体的磁场时,引入"磁感线"的概念;(3)在研究物体受几个力作用的情况时,引入"合力"的概念.
解析:(1)(3)是等效法.
答案:(2)
4 转换法
对于不易研究或不好直接研究的物理问题,而是通过研究其表现出来的现象,效应,作用效果间接研究问题的方法叫转换法.
例4 分子运动看不见,摸不着,不好研究,但科学家可以通过研究墨水的扩散现象来认识它,这种方法在科学上叫做"转换法",下面是小红同学在学习中遇到的四个研究实例,其中采取的方法与刚才研究分子运动的方法相同的是( )
A.研究电流与电阻,电压关系时,先使电阻不变去研究电流与电压的关系;然后再让电压不变去研究电流与电阻的关系
B.用小磁针研究磁场方向
C.电流看不见,摸不着,判断电路中是否有电流时,我们可以通过电路中的灯泡是否发光去确定
D.研究电流时,将它比做水流
解析:A应用的是控制变量法,D应用的是类比法.
答案:B,C
小结:物理中涉及这种方法的内容很多,例如用小磁针研究方向,用扩散现象研究分子运动;用电流效应研究电流有无等等.

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