中考復(fù)習(xí)沖刺之實驗研究方法篇(共7頁)

1、 重慶熟思教育 重慶熟思教育鳳鳴山校區(qū) 教師1對1 ShuSi Education Technology (ChongQing) Co.,Ltd.熟思教育張勇整理 第 PAGE 11頁初中物理(wl)研究方法物理學(xué)是一門理論性與實踐性都很強的綜合學(xué)科。隨著新課標準的實施會有許多新的問題出現(xiàn)，需要我們探討研究，因此，我們不僅要掌握新的教育理念，還要掌握新的物理研究方法。圖表法、比較法、控制變量法、等效替代法、轉(zhuǎn)換法、類比法、建立模型法、理想實驗法等是初中物理常用的研究方法。下面我將一些(yxi)重要的實驗方法進行一下分析。控制變量法 所謂(suwi)控制變量法，就是在研究和解決問題的過程中，對影

2、響事物變化規(guī)律的因素或條件加以人為控制，使其中的一些條件按照特定的要求發(fā)生變化或不發(fā)生變化，最終解決所研究的問題。如：通過導(dǎo)體的電流I受到導(dǎo)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，需要保持電壓U不變；在研究電流I與電壓U的關(guān)系時，需要保持電阻R不變。為了研究導(dǎo)體的電阻大小與哪些因素有關(guān)，控制導(dǎo)體的長度和材料不變，研究導(dǎo)體電阻與橫截面積的關(guān)系。為了研究滑動摩擦力的大小跟哪些因素有關(guān)，保證壓力相同時，研究滑動摩擦力與接觸面粗糙程度的關(guān)系?！痉椒ㄌ攸c】控制變量法是物理學(xué)研究的重要方法之一?？刂谱兞糠ň褪前岩粋€多因素影響某一物理量的問題，通過控制某幾個因素不變，只讓其中一個因素改變

3、，從而轉(zhuǎn)化為多個單一因素影響某一物理量的問題的研究方法。例題1、兩段長段、粗細和材料都不同的導(dǎo)體分別接在電壓相同的電路中，則下列判斷中正確的是（ ） A.長導(dǎo)體中的電流一定大些B.短導(dǎo)體中的電流一定大些C.無論哪段導(dǎo)體被拉長后，通過的電流都一定變小D.無論哪段導(dǎo)體被冷卻后，通過的電流都一定變小圖1例題2、在“研究電流跟電壓、電阻的關(guān)系”的實驗中，如圖1所示，我們先使電阻箱的電阻取某一值，多次改變滑動變阻器的阻值，記錄每次的電流值和相應(yīng)的_值，得到當(dāng)電阻不變時，電流跟_成正比的關(guān)系；然后多次改變電阻箱的阻值，調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑片，使每次_保持不變，記錄每次電阻箱的阻值R和相應(yīng)的_值，得到此時電流

4、跟_成反比的關(guān)系。例題3、在驗證焦耳定律實驗中，為了比較兩根不同的電阻絲發(fā)出的熱量跟電阻的關(guān)系，實驗時應(yīng)該同時讓兩根電阻絲的 （ ）A兩端電壓和通過的電流相同B電阻和通電時間相同C通電時間和通過的電流相同D兩端電壓、通過的電流和通電時間相同 控制變量法，就是一個物理量跟多個因素有關(guān)，研究(ynji)它跟其中一個因素的關(guān)系時，必須保持其他(qt)因素不變（或相等），只改變(gibin)這一因素，然后找出變化的規(guī)律。如:、在實驗設(shè)計中用到“控制變量法”。如“研究壓力作用效果與什么因素有關(guān)？”“研究電磁鐵磁性強弱與什么因素有關(guān)？”“電阻大小與什么因素有關(guān)？”例4、 在研究電阻與長度，材料，橫截面積三

5、個因素的關(guān)系，從而使問題簡單化，這種方法在科學(xué)上叫做控制變量法，在下列四個研究問題的實例中，采用此方法的是（ ）A、研究電流與電壓，電阻關(guān)系時，先讓電阻一定，研究電流與電壓的關(guān)系；然后使電壓不變，研究電流與電阻的關(guān)系B、研究電流時，將它比做水流去研究C、研究物體受兩個力的情況時，引入合力的概念D、利用光線來研究光的傳播路線例如圖所示的情景，是研究蒸發(fā)快慢與哪些因素有關(guān)的探究過程，這個探究方案中（a）（b）（c） 圖(a)是研究蒸發(fā)快慢與液體表面積大小關(guān)系的圖(b)是研究蒸發(fā)快慢與溫度高低關(guān)系的圖(c)是研究蒸發(fā)快慢與液體表面附近氣流快慢關(guān)系的整個過程中是利用“控制變量法”和“對比法”進行探究的

6、 以上說法正確的是 A只有B只有C只有D均正確例5 在研究“導(dǎo)體的電阻跟橫截面積關(guān)系”的實驗中，用如下圖的裝置，把兩條電阻的AB和CD分別接入電路，AB比CD的橫截面積小。將AB連入電路時，電流表示數(shù)為I1，將CD連入電路時，電流表示數(shù)為I，且I2I1。 （1）AB和CD兩根電阻絲還要滿足的條件是： ； 。（2）分析實驗結(jié)果，得出的結(jié)論是 （3）在這個實驗過程用到了哪些物理研究方法： 例6：研究弦的振動頻率 （1）弦的頻率跟哪些因素可能有關(guān)?（2）采用什么方法進行研究?怎樣研究?（3）我們還學(xué)習(xí)過哪些物理規(guī)律時運用了控制變量法?2、在理解概念時用到“控制變量法”在初中物理教材中，物理概念和規(guī)律

7、形成和理解經(jīng)常采用的是“控制變量法”。如：速度（ ）、密度（ ）、壓強（ ）、比熱容（ ），歐姆定律（ ）、電功率（ ）、電熱（ ）、液體內(nèi)部壓強的規(guī)律（ ）、阿基米德定理（ ）等物理規(guī)律等等，所以我們在判斷概念表達是否正確時，一定要采用 “控制變量法”。例7、 在學(xué)習(xí)歐姆定律時，為了(wi le)研究導(dǎo)體中的電流I與導(dǎo)體兩端電壓U、導(dǎo)體電阻R的關(guān)系，先保持導(dǎo)體電阻R的一定，研究導(dǎo)體中的電流I與導(dǎo)體兩端電壓的關(guān)系；再保持導(dǎo)體兩端電壓一定，研究導(dǎo)體中的電流與電阻的關(guān)系，得到I=U/R，這是研究物理規(guī)律常用的一種方法，叫做“控制變量法”。下面四個研究過程中也運用(ynyng)這種方法的是（ ）A、

8、研究(ynji)電流時，將它比作水流B、研究電流通過導(dǎo)體發(fā)熱功率P與導(dǎo)體中的電流I、導(dǎo)體電阻R的關(guān)系，得到P=I2R。C、將物體分別浸在水、酒精等多種液體中，通過多次實驗得出；浸在液體中的物體受到液體對它向上托的力，即浮力D、研究液體內(nèi)部壓強P與液體密度 和深度h的關(guān)系，得到P= gh例8 下列關(guān)于導(dǎo)體電阻大小的比較，判斷正確的是（ ） A.鐵的電阻一定比鋁的電阻大 B.兩根粗細一樣的導(dǎo)體，長的一定比短的電阻大 C.粗的銅導(dǎo)線的電阻一定小于細的鐵導(dǎo)線的電阻 D.在其他條件不變的前提下，鎳鉻合金的電阻一定大于銅導(dǎo)線的電阻解析 電阻是導(dǎo)體本身的一種性質(zhì)，它的大小決定于導(dǎo)體的材料、長度、橫截面積和溫

9、度，根據(jù)影響電阻大小的四個因素來比較電阻的大小時，一定要用到控制變量法，即必須保持另外三個因素相同，再根據(jù)另一個因素的大小來確定電阻大小。故A、B、C都不對，而D答案剛好滿足這一要求，且鎳鉻合金的電阻率（即材料這一因素）大于銅的電阻率，故D對。二、轉(zhuǎn)換法物理學(xué)中對于一些看不見摸不著的現(xiàn)象或不易直接測量的物理量，通常用一些非常直觀的現(xiàn)象去認識或用容易測量的物理量間接測量，這種研究問題的方法叫轉(zhuǎn)換法。如：磁場運動看不見、摸不著，判斷磁場是否存在時，用小磁針放在其中看是否轉(zhuǎn)動來確定。要研究動能的大小與哪些因素有關(guān)，首先就要知道怎樣“看出”動能的大小。物體具有動能的大小是無法直接“看出”的。怎么辦呢？

10、我們可以利用能量與做功的關(guān)系，把物體具有能量的大小轉(zhuǎn)換為它能夠?qū)ν庾龉Φ拇笮》磻?yīng)出來?！痉椒ㄌ攸c】物理學(xué)中對于一些抽象、空洞、看不見、摸不著的現(xiàn)象或不易直接測量的物理量，通常用一些非常直觀的現(xiàn)象去認識，或用易測量的物理量間接測量，這種通過轉(zhuǎn)換研究對象、空間角度、物理規(guī)律、物理模型、思維角度、物理過程、物理狀態(tài)、時間角度等達到化繁為簡，化難為易，間接獲取問題解決的一種解題方法叫轉(zhuǎn)換法。通過直接感知的現(xiàn)象，推測無法直接感知的事實，；即用形象替代抽象，用有形代替無形。初中階段有以下一些等效替代法的實例： 現(xiàn)象 事實（1）小燈泡是否發(fā)光證明電流的存在（2）小磁針的偏轉(zhuǎn)說明磁場的存在（或者證明通電導(dǎo)體周

11、圍有磁場）（3）收音機收音、手機通話證明電磁波的存在（4）拋出去的物體要下落證明萬有引力（重力）的存在（5）風(fēng)的存在證明空氣的存在（6）擴散現(xiàn)象證明分子運動的存在（7）聽到聲音證明聲波(shn b)的存在（8）剎車(sh ch)后，人向前傾等慣性現(xiàn)象證明慣性的存在（9）運動的物體(wt)最后會停下來證明摩擦力的存在（10）踢了球的腳會覺得疼反作用力的存在例題1、分子運動看不見、摸不著，不好研究，但科學(xué)家可以通過墨水?dāng)U散現(xiàn)象去認識它.這種方法在科學(xué)上叫做“轉(zhuǎn)換法。下面是小紅同學(xué)在學(xué)習(xí)中遇到的四個研究實例，其中采取的方法與剛才研究分子運動的方法相同的是（ ） A利用磁感應(yīng)線去研究磁場問題B電流看不

12、見、摸不著，判斷電路中是否存在電流時，我們可通過電路中的燈泡是否發(fā)光去確定C研究電流與電壓、電阻關(guān)系時，先使電阻不變?nèi)パ芯侩娏髋c電壓的關(guān)系，然后再讓電壓不變?nèi)パ芯侩娏髋c電阻的關(guān)系D研究電流時，將它比做水流例題2、如圖2所示，電池的內(nèi)阻可以忽略不計，電壓表和可變電阻器R串聯(lián)接成通路，如果可變電阻器R的值減為原來的1/3時，電壓表的讀數(shù)由U增加到2U，則下列說法中正確的是 （ ） A.流過可變電阻器R的電流增大為原來的4倍B.可變電阻器R消耗的電功率增加為原來的2倍圖2C.可變電阻器兩端的電壓減小為原來的2/3 D.若可變電阻器R的阻值減小到0，那么電壓表的示數(shù)變?yōu)?U例3：分子運動看不見、摸不著

13、，不好研究，但科學(xué)家可以通過研究墨水的擴散現(xiàn)象認識它，這種方法在科學(xué)叫做“轉(zhuǎn)換法”。下面是小紅同學(xué)在學(xué)習(xí)中遇到的四個研究實例，其中采取的方法與剛才研究分子運動的方法相同的是（ ）A、利用磁感線去研究磁場問題 B、電流看不見，摸不著，判斷電路中是否有電流時，我們可通過電路中的燈泡是否發(fā)光去確定C、研究電流與電壓、電阻關(guān)系時，先使電阻不變?nèi)パ芯侩娏髋c電壓的關(guān)系，然后再讓電壓不變?nèi)パ芯侩娏髋c電阻的關(guān)系D、研究電流時，將它比作水流三、類比法為了把要表述的物理問題說得清楚明白，往往用具體的、有形的、人們所熟知的事物來類比要說明的那些抽象的、無形的、陌生的事物。通過類比，使人們對所要提示的事物有一個直接的

14、、具體的形象認識，再逐步達到從理論上認識的高度。如：認識電流時，用水流進行類比。認識電壓時，用水壓進行類比。通過類比，用大家熟悉的水流、水壓的直觀認識，使得看不見、摸不著的抽象的電流、電壓等知識躍然紙面，栩栩如生?！痉椒ㄌ攸c】類比在物理學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用。所謂類比，實際上是一種從特殊到特殊或從一般到一般的推理。它是根據(jù)兩個（或兩類）對象之間在某些方面的相同或相似而推出它們在其他方面也可能相同或相似的一種邏輯思維。在物理教學(xué)中，類比方法可以幫助理解較復(fù)雜的實驗和較難的物理知識,有效地揭示自然界的各種秘密，促進學(xué)生創(chuàng)造性思維發(fā)展，達到“他山之石，可以功玉”的效果。例題6、學(xué)生學(xué)習(xí)電學(xué)知識時，在老師

15、的引導(dǎo)下，聯(lián)想到如圖3所示的力學(xué)實驗現(xiàn)象，進行比較找出相類似的規(guī)律，其中不正確的是（ ）圖3A.水壓使水管中形成水流；類似地，電壓使電路(dinl)中形成電流B.抽水機是提供水壓的裝置(zhungzh)，類似地，電源是提供電壓的裝置C.抽水機工作(gngzu)時消耗水能，類似地，電燈發(fā)光時消耗電能D.水流通過渦輪時，消耗水能轉(zhuǎn)化為渦輪的動能；類似地，電流通過電燈時，消耗電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和光能四、圖表法圖象是描述物理過程、揭示物理規(guī)律、解決物理問題的重要方法之一，它具有形象、直觀、動態(tài)變化過程清晰等特點，能把物理問題簡化明了，使探究過程優(yōu)化，有效、簡捷。例如在探究冰的熔化過程中，將實驗數(shù)據(jù)作出圖象

16、，很容易理解晶體熔化的特點。圖表法也常用于實驗教學(xué)，通過大量的實驗進行觀察，取得數(shù)據(jù)，然后加工整理上升為規(guī)律。如探究凸透鏡成像的規(guī)律時，按下面的表格進行探究實驗，很容易得出凸透鏡成像的規(guī)律物 距成 像 特 點像 距應(yīng) 用U2f倒立縮小實像f2f照相機U=2f倒立等大實像ffU2f倒立放大實象f投影儀，幻燈機U=f不 成 像粗測焦距Uf正立放大虛象VU放大鏡五、等效替代法等效替代法是一種抓住兩個看來不同的物理過程，尋求其相同的效果之處。用此來探究物理概念和規(guī)律來解決物理問題的方法。如：在電路中，若干個電阻，可以等效為一個合適的電阻，反之亦可，如串聯(lián)電路的總電阻、并聯(lián)電路的總電阻都利用了等效的思想

17、。在“曹沖稱象”中用石子等效替換大象，效果相同?！痉椒ㄌ攸c】等效的方法是指面對一個較為復(fù)雜的問題，提出一個簡單的方案或設(shè)想，而使它們的效果完全相同，從而將問題化繁為簡、化生為熟、化難為易，這不僅能提高學(xué)生的解題速度，而且還有助于學(xué)生理解能力、應(yīng)變能力和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。 例題1、在物理實驗中常用到等效替代法。例如將一個7的電阻替換某支路中2和5串聯(lián)的電阻，在其他條件不變的情況下，該支路中電流不變，說明一個7的電阻與阻值為2和5串聯(lián)的電阻對電流的阻礙作用是等效的，所以可用7的電阻替代2和5串聯(lián)的電阻。在用如圖4所示電路測量未知電阻的實驗中，用的就是等效替代法。其中Rx是待測電阻（阻值大約幾百歐），

18、R是滑動變阻器，R0是電阻箱（電阻箱的最大電阻值大于Rx。）（1）請根據(jù)實驗電路圖把下列主要實驗步驟中的空白填齊。按電路圖連好電路，并將電阻箱R0的阻值調(diào)至最大。閉合開關(guān)S1前，滑片P置于_端。（選填“a”或“b”）閉合開關(guān)S1。閉合(b h)開關(guān)_，調(diào)節(jié)(tioji)滑片P，使電流表指針(zhzhn)指在適當(dāng)?shù)奈恢茫浵麓藭r電流表的示數(shù)I。圖4先斷開開關(guān)_，再閉合開關(guān)_，保持_的電阻不變，調(diào)節(jié)_，使電流表的示數(shù)仍為I。（2）在此實驗中，若將電流表改為電壓表，其他器材不變，在虛線框內(nèi)畫出用等效替代法測量Rx電阻的實驗電路圖。（要求所設(shè)計的電路在連接好后，只能通過開關(guān)改變電路連接情況）例2、“曹

19、沖稱象”運用了等效的方法，巧妙地測出了大象的體重。下面是初中物理學(xué)習(xí)過程中遇到的幾個研究實例：（1）在研究物體受力時，引入了合力的概念；（2）在研究光時，引入“光線“的概念；（3）在研究多個電阻的串聯(lián)或并聯(lián)時，引入了總電阻的概念；（4）在研究磁現(xiàn)象時，引入了”磁感線“的概念。在上述幾個實例中，采用等效法的是：（ ）A、（1）和（2） B、（1）和（3） C、（2）和（3） D、（3）和（4）六、實驗推理法有一些物理現(xiàn)象，由于受實驗條件所限，無法直接驗證，需要我們先進行實驗，再進行合理推理得出正確結(jié)論，這也是一種常用的科學(xué)方法。如：在進行牛頓第一定律的實驗時，當(dāng)我們把物體在越光滑的平面運動的就越

20、遠的知識結(jié)合起來我們就推理出，如果平面絕對光滑物體將永遠做勻速直線運動。在做真空不能傳聲的實驗時，當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)空氣越少，傳出的聲音就越小時，我們就推理出，真空是不能傳聲的。七、建立模型法建立模型法是人們?yōu)榱搜芯课锢韱栴}的方便和探討物理事物的本身而對研究對象所作的一種簡化描述，是以觀察和實驗為基礎(chǔ)，采用理想化的辦法所創(chuàng)造的，能再現(xiàn)事物本質(zhì)和內(nèi)在特性的一種簡化模型。物理學(xué)的發(fā)展過程可以說就是一個不斷建立物理模型和用新的物理模型代替舊的或不完善的物理模型的過程。如：研究肉眼觀察不到的原子結(jié)構(gòu)時，建立原子核式結(jié)構(gòu)模型。電路圖是實物電路的模型。力的示意圖或力的圖示是實際物體和作用力的模型。依照事物的形狀和

21、結(jié)構(gòu)按比例造成模型演示抽象的原理的方法。電動機 發(fā)電機 杠桿 連通器 輪軸 天平、臺秤、滑輪、蹺蹺板的物理模型是杠桿 船閘、管涌、茶壺、自來水管、鍋爐水位計、過橋涵洞的物理模型是連通器方向盤、扳子、自行車的車把、腳蹬子、門把手的物理模型是輪軸盤山公路、樓梯的物理模型是斜面汽車后視鏡、拐彎處的反光鏡的物理模型是凸面鏡太陽灶的物理模型是凹面鏡1、用光線來研究光的傳播路線2、用磁感線來研究磁場的性質(zhì)3、用力的示意圖來研究力的三要素4、用力臂來研究杠桿原理5、用波形來研究聲波例1、在物理學(xué)中，可以用一個帶箭頭的直線來表示光的傳播路徑和方向，這條想象的線叫做光線。在下列幾個物理學(xué)研究的實例中，與引入“光線”這一物理概念的方法相類似的是 （填序號）（1）在研究電阻(dinz)之間串聯(lián)時，引入總電阻的概念。（2）研究物體(wt)受兩個力的情況時，引入合力的概念（3）在研究磁體(ct)的磁場時，引入磁感線的概念八、比較法當(dāng)