初中物理研究方法的分類及舉例
1、觀察法是指認真觀察實驗過程,總結其中的規律。例如通過觀察沸水實驗,可以得到水沸騰的特性,進而推出液體沸騰時吸熱但溫度不變的特性。
2、實驗法:人們利用儀器,人為地控制條件,使自然現象和過程重現出來。它是物理學研究的一種十分重要的方法。通過實驗,可以發現規律和規則,如歐姆通過實驗發現了歐姆定律;通過實驗可以驗證假說,如布朗通過“布朗運動”實驗驗證了分子運動論的假說;通過實驗可以測量物理量,如托里拆利通過實驗測得了大氣壓強。
3、猜想法是探索物理的一種廣泛使用的方法,是利用已知的物理規律對未知的自然現象和規律進行科學的預測。猜想法與實驗法相結合,先猜想,再設計實驗驗證,是探索物理的一種常用方法。例如,在三年級物理課程(上??茖W版)中,有一道題叫“導體通電后放出的熱量與哪些因素有關?”,就是先讓大家猜想,再設計實驗驗證猜想,這就是運用了“猜想+實驗”的方法。
4.等效方法。狹義的等效方法是建立在若干個性質相同的量的作用與一個量的作用相同這一事實基礎上的方法。例如,研究一個物體受幾個力的作用時,引入合力。廣義的等效方法是指根據自然界中不同物質之間的聯系而建立的原理或方法。例如,改變物體內能的方法有做功和傳熱,它們的作用是等效的。
5. 建模方法,從自然界中提取更本質、更普遍的類比的方法,例如連通管、光等。
6.換算法是指利用一些直觀的現象去認識或容易測量的那些看不見、摸不著或難于直接測量的物理量的方法,如利用電流的效應來判斷電流的存在,利用擴散現象來說明分子在運動等。
7. 類比是指當兩個或兩類事物具有某些共同的屬性時,推斷出一個事物可能具有與另一個事物或另一類現象相同或相似的屬性。例如,在學習電流的概念時,用水流作為類比。
8、代換法:研究某一物體的某個物理量時,由于這個物理量很難測量,可以用其他容易測量的物體的相同物理量來代替。例如曹沖稱大象時就用了代換法。
9、控制變量法。研究某一物理量與若干個其他物理量之間的關系時,可以先研究這個物理量與若干個物理量中的一個物理量之間的關系,然后再逐個研究這個物理量與其他物理量之間的關系。研究時,要保證每次除所研究的兩個物理量外初中物理研究方法匯總,其他物理量保持不變。最后把這些單一的關系結合起來。例如初中物理研究方法匯總,研究力的作用與哪些因素有關,研究電流、電壓與電阻之間的關系,就用到控制變量法。
例1:闡述研究物理問題的下列方法
1、根據磁鐵的作用了解磁場(換算法);
2、通過觀察冰和松香的融化,可以得出晶體和非晶態固體的區別(觀察法);
3、通過實驗研究杠桿平衡條件(實驗法);
4.研究由兩個或多個電阻組成的電路時,引入總電阻(等效法);
5.研究磁場時引入磁通線(建模方法);
6. 講授電壓時,用水壓作為類比;
7、用量筒和水測量不規則小石子的體積(替代法);
8. 探究影響滑動摩擦的因素(控制變量法)。
例2:滑動摩擦在研究相關物體的運動中起著非常重要的作用。通過實驗研究,我們知道滑動摩擦與接觸面的粗糙度和接觸面間的壓力有關。有同學猜測滑動摩擦可能還與接觸面的大小有關。請選擇下列一些設備,設計一個實驗來驗證上述猜測。
設備:a.斜面;b.帶鉤的立方體木塊;c.帶鉤的矩形木塊;d.表面平整的長木板;e.毛巾數條;f.尺子;g.彈簧測力計;h.硬紙板。
(1)寫下你需要的設備(通過設備前面的字母表示)
(2)簡述主要實驗步驟(安徽省中考試題)
解題技巧:本題提出問題的方法叫猜想假設,而設計實驗的思路就是控制變量。所以設計實驗的時候要從容易控制變量的角度去確定設備。
答案:(1)c,d,g。
例三(無錫市中考題):不銹鋼絲和銅絲有多種規格,請設計一個實驗研究方案,比較這兩種材料的導電性能。
(1)實驗研究中對不銹鋼絲和銅絲的選用有何要求?
(2)如何證明材料的導電特性?(可以畫出相應的電路圖來說明。)
注意:本題涉及控制變量法、換算法等物理方法,選取材料時要控制其長度和截面積,材料的導電性能會在其他物體的特性中體現出來。
解答:(1)不銹鋼絲與銅絲應長度相等,粗細相等。
(2)它們可以和同樣的小燈泡串聯接到同一電源上,其導電性能的差異可以通過小燈泡的亮度來解釋。
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