初中物理几种常用的研究问题的方法

初中物理几种常用的研究问题的方法
黑龙潭乡中杨国盛
物理是一门自然科学，由于它联系实际紧密，生活中的应用广泛。

因此学生比较感兴趣，我们在教学过程中除让学生掌握基础知识和基本技能外，重要的是让学生掌握一些研究问题的方法，因此最有价值的知识是关于方法的知识。

一、控制变量法：所谓控制变量法是指为了研究物理量同影响它的多个因素中的一个因素的关系，可将除了这个因素以外的其它因素人为地控制起来，使其保持不变，再比较、研究该物理量与该因素之间的关系，得出结论，然后再综合起来得出规律的方法。

在初中物理许多实验中，都运用了控制变量法。

例如：
1、研究压力的作用效果与哪些因素有关（压力大小和受力面积的大小）
2、研究液体压强大小与哪些因素有关（液体的密度和深度）
3、研究浮力大小与哪些因素有关（液体的密度和排开液体的体积）
4、研究滑轮组的机械效率与哪些因素有关（物体的重力、动滑轮的重力、摩擦力）
5、研究动能大小与哪些因素有关（物体的质量和速度）
6、研究液体蒸发快慢与那些因素有关（液体温度，液体表面积和空气流动）
7、探究影响导体电阻大小的因素（导体的长度、材料与横截面积）
8、电流跟电压电阻的关系（导体两端的电压、导体电阻）
9、影响电功大小的因素（电压、电流和通电时间）
10、影响电热大小的因素（电流、电阻和通电时间）
11、影响电磁铁磁性强弱的因素（电流的大小、线圈的匝数、有无铁芯）
12、影响滑动摩擦力大小的因素（压力大小和接触面粗糙程度）
13、决定压力作用效果的因素（压力大小和受力面积的大小）
14在概念引入中用到控制变量法的有：速度的概念（V=s/t）、密度的概念（ρ=m/V）、压强
的概念（P=F/S）、功率的概念（P=W/t）、比热容的概念（c＝Q/m△t）
二、等效替代法：是一种抓住两个表面看起来不同的物理过程，寻求其相同的效果之处，用此来探究物理概念和规律，解决物理问题的方法。

例如：
1、在探究平面镜成像规律的实验中，用玻璃板替代了平面镜
2、“曹冲称象”用石块质量替代大象质量
3、研究一个物体受几个力作用时，用合力代替几个分力
4、研究串、并联的电路中总电阻与分电阻的关系时，用一个总电阻来等效代替两个分电阻
5、平面镜成像的实验中我们利用了一个完全相同的另一根蜡烛来等效替代物体像的大小
6、比如在学习伏安法测电阻之后，要求学生设计一个实验，在上述实验中缺少电压表或电
流表，其它器材不变，另有一个已知阻值的定值电阻供选用，要求测出未知电阻，应该怎么
办？学生就可以用等效替代的思想进行设计了。

三、转换法：物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识或用容易测量的物理量间接测量，这种究问题的方法叫转换法。

例如：
1、利用软细绳测量地图上铁路线上的长度、刻度尺和三角板配合测量硬币的直径
2、压强计将液体的压强转换成我们能看到的U形管中液柱高度差的变化；
3、研究压力的作用效果时，压力的作用效果转换成海绵凹陷的深浅。

3、研究牛顿第一定律时，阻力大小转换成小车运动距离的远近
4、探究动能大小与质量和速度的关系时，动能的大小转换成木块运动距离的远近
5、在研究电热与电阻的关系时，电阻丝产生的热量的多少转换成煤油温度变化情况
6、探究影响电磁铁磁性强弱的因素时，通过观察吸引大头针数目多少比较电磁铁磁性强弱。

7、磁场看不见，摸不着，判断磁场是否存在时，用小磁针放入其中看是否转动来确定。

8、电流看不见、摸不着，判断电路中是否有电流时，可根据电流产生的效应来判断。

9、分子运动看不见、摸不着，不好研究，便可通过扩散现象认识它。

10、测不规则小石块的体积我们转换成测排开水的体积；
11、大气压强的测量，转换成求被大气压压起的水银柱的压强
小结：“等效替代法” 中相互替代的两个量种类相同，大小相等，而“转换法”中的两个物理量有因果关系,并且性质往往发生了改变。

四、类比法：为了要把抽象的物理问题说清楚，往往用具体的、有形的、人们所熟知的事物来类比要说明的那些抽象的、无形的、陌生的事物。

例如：
1、在研究电流时，用“水压形成水流”的实验作类比，用水流类比电流；用水路类比电路；用抽水机类比电源；用阀门类比开关；来揭示电压是形成电流的原因。

2、原子核的链式反应与火柴的链式反应类比；
3、把中继站与接力赛类比；
4、用行星绕太阳运动类比原子核是结构。

5、为准确记忆通电螺线管的北极与电流方向的关系，以紧握的右拳头类比为螺线管，四指为线圈并指向电流的方向，则大拇指所指的一端为北极。

五、图表法：是用图象来表示一个量随另一个量的变化关系，很直观。

例如：
1、在探究固体熔化时温度的变化规律和水的沸腾情况的实验中，就是运用图象法来处理数据的。

它形象直观地表示了物质温度的变化情况，学生在亲历实验自主得出数据的基础上，通过描点、连线绘出图象就能准确地把握住晶体和非晶体的熔化特点、液体的沸腾特点了。

2、在探究串联电路中电流规律实验中，把各点作为横轴、电流为纵轴，作出的图象为水平直线，很直观表示出串联电路中各点电流相等的规律。

3、在探究电阻上的电流跟电压的关系、同种物质的质量与体积的关系、重力大小跟质量的关系等实验中都运用到图象法。

这样把数形结合、图形与文字结合起来处理数据、描述物理规律，能很好地促进学生处理数据能力和分析问题能力的提高。

4、探究《凸透镜成像规律》时，将物距、像距、成像特点、应用列成表格，很容易得出凸透镜成像规律
六、理想模型法：理想模型就是指把复杂的问题简单化，把研究对象的一些次要因素舍去，抓住主要因素，对实际问题进行理想化处理去再现原形的本质的东西，构成理想化的物理模型。

例如：
1、研究光的传播时，引入光线的概念
2、研究磁场时，引入磁感线的概念
3、研究液体的压强的时候，引入液柱、液片作为研究的对象简化
4、研究物体运动问题的时候，引入匀速直线运动的概念
5、把撬杠，螺丝刀，方向盘，开瓶器，动滑轮，动滑轮的理想化模型为杠杆
七、实验推理法：有一些物理现象，由于受实验条件限制，无法直接验证，需要我们先进行实验，在再进行合理推理得出正确结论。

就好像当你家的狗在叫的时，你可能会推想有人在你家的门外，要做出这一推论，你就需要把现象（狗的叫声）与以往的知识经验，即有陌生人来时狗会叫结合起来。

这样才能得出符合逻辑的答案。

比如：
1、探究真空不能传声的实验
2、牛顿第一定律结论得出
3、人们认识自然界只有两种电荷；
4、牛顿大炮实验
八、比较法：比较法是通过事物间相同特征和不同特征的比较去发现它们之间的内在联系和根本区别。

例如：
1、比较蒸发和沸腾的异同点；
2、电压表和电流表的使用规则；
3、重力和质量的比较；
4、重力与压力的比较；；
5、柴油机和汽油机的比较等。

6、电动机和发电机的比较磁感线：
九、归纳法：归纳法是通过样本信息来推断总体信息的技术。

在我们买葡萄的时候就
用了归纳法，我们往往先尝一尝，如果都很甜，就归纳出所有的葡萄都很甜，就放心的买上一大串。

比如：
1、我们从铜能导电、银能导电、锌能导电等现象中归纳出金属能导电。

2、在阿基米德原理中，为了验证F浮＝G排，我们分别利用石块和木块做了两次实验，归纳、整理均得出F浮＝G排，于是我们验证了阿基米德原理的正确性。

3、在验证杠杆的平衡条件中，我们做了三次实验来验证“动力×动力臂＝阻力×阻力臂”；
4、在验证导体的电阻与什么因素有关的时候，经过多次的实验我们得出了导体的电阻与长度、材料、横截面积、温度有关，也是将实验的结论整理到一起后归纳总结得出的。

十、放大法：有些实验中，实验的现象我们是能看到的，但是不容易观察。

我们就将产
生的效果进行放大再进行研究。

比如：
1、音叉的振动很不容易观察，所以我们利用小泡沫球将其现象放大。

2、观察压力对玻璃瓶的作用效果时我们将玻璃瓶密闭，装水，插上一个小玻璃管，将玻璃瓶的形变引起的液面变化放大成小玻璃管液面的变
练习题
1、物理学研究中常常用到“控制变量法”、“等效法”、“类比法”等科学方法。

在下列研究实例中，运用了控制变量法的是（）
a．研究电流的形成原因时，将电流与水流相比较，从分析水流的形成来入手分析电流的形成。

b．研究电流的大小时，根据电流产生的效应大小来判断电流的大小。

c．研究多个电阻组成的电路时，求出电路的总电阻，用总电阻产生的效果来代替所有电阻产生的总效果。

d．研究电流与电压大小关系时，保持电阻大小不变，改变电阻两端的电压值，观察电流如何随电压变化而变化。

2、在下列研究实例中，运用了控制变量法的是（）
①滑动摩擦力大小跟哪些物理量有关②牛顿在伽利略等人的基础上得出牛顿第一定律
③电流产生的热量与哪些因数有关④研究磁场时，引入磁感线
a．①和③ b．①和② c．②和④ d．③和④
3、使用刻度尺研究声音响度与振幅关系时，控制尺子伸出桌子外的长度相同，以下实验采用与上述研究方法相同的是（）
a．研究光的传播时，引入“光线”
b．将发声的音叉靠近乒乓球，乒乓球被弹开说明音叉在振动
c．在平面镜成像的实验中，让蜡烛与虚像重合来确定虚像的位置
d．比较纸锥下落快慢时让纸锥从相同的高度下落，测量落地所用时间
4、以下几种情况中，属于“等效替代法”的是( )
a．在研究磁现象时．用磁感线来描述看不见、摸不着的磁场
b．在研究电现象时，用电流产生的磁效应来研究看不见，摸不着的电流
c．两个电阻并联时，可用并联的总电阻来代替两个电阻
d．在研究电流的变化规律时，用水压和水流来类比电压和电流
5、建立物理模型是物理学习研究问题的一种重要方法。

例如：研究平静水面产生的反射现象时，可以将水面看成平面镜。

同理，定滑轮可以看成是__________。

6、在物理学习中，为了研究问题的方便：
①在研究光的传播时，引入了“光线”；②在研究声音传播时，引入了“介质”
③在研究热的传递时，引入了“热量”；④在研究磁场时，引入了“磁感线”
在上述四种情况中，属于科学家假想而实际并不存在的是（）
a、①和②
b、②和③
c、③和④
d、①和④
7、下面几个研究实例，其中运用的方法跟运用电流通过导体产生的效应的大小来研究电流大小这种方法相同的是（）
a研究动能的大小跟哪些因素有关 b人们认识自然界只有两种电荷
c用扩散现象认识分子的运动
8、通常情况下，分子运动看不见、摸不着，但我们可以通过研究一些看得到的宏观现象来研究它的运动情况．如图，在学习分子运动的理论时，我们通过研究墨水在冷、热水中扩散的快慢可以知道分子运动快慢与温度的关系，这种方法在科学研究上叫做“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“转换法”的是
a．通过观察电磁铁是否吸引大头针，来判断电磁铁有无磁性
b．研究电流时，将电流比做水流；
c．将撬棒抽象为绕固定点转动的硬棒
d．研究物体重力势能大小与高度的关系时，保证物体的质量一定
9、在实验的基础上进行科学推理事研究物理问题的方法之一。

得出下列物理规律的过程中，不是运用了这一方法的是（）
a.阿基米德原理
b.牛顿第一定律
c.真空不能传声 d人们认识自然界只有两种电荷
10、电压这个概念不好理解，物理学专门引入水压来讲述这个概念，便于我们理解，这种方法就是“类比法”。

下列实例中研究跟这种方法不同的是（）
a、用电流产生的效应大小来研究电流的大小；
b、用电流大小来比作水流大小；
c、研究电源的使用，引入抽水机；
d、研究多个力作用产生的效果，引入合力
11、学生学习电学知识时，在老师的引导下，联想到如图3所示的力学实验现象，进行比较找出相类似的规律，其中不正确的是（）
a.水压使水管中形成水流；类似地，电压使电路中形成电流
b.抽水机是提供水压的装置，类似地，电源是提供电压的装置
c.抽水机工作时消耗水能，类似地，电灯发光时消耗电能
d.水流通过涡轮时，消耗水能转化为涡轮的动能；类似地，电流通过电灯时，消耗电能转化为内能和光能
12、下面是小宇同学在物理学习中的几个研究实例：
（1）在学习汽化现象时，研究蒸发与沸腾的异同点
（2）根据熔化过程的不同，将固体分为晶体和非晶体两类
（3）比较电流表与电压表在使用过程中的相同点与不同点
（4）在研究磁场时，引入磁感线对磁场进行描述
上述几个实例中，采用的主要科学研究方法是“比较法”的为（）。

a．（1）、（3） b．（3）、（4） c．（2）、（3） d．（2）、（4）
13声音是由发声体振动产生的，有些发声体的振动是人眼不易观察的，如用手敲打桌面时听到了声音，但看不到桌面的振动，对于这种问题该采用什么方法来解决呢？答：放大法；如；在桌面上放上一些纸屑；利用放大法的还有观察压力对玻璃瓶的作用效果时我们将玻璃瓶密闭，装水，插上一个小玻璃管，将玻璃瓶的形变引起的液面变化放大成小玻璃管液面的变化。

.
14、物理学常用“比值法”来定义物理量。

请你参照下面给出的题例再举两个例子 (需说明定义的物理量名称及其数学表达式，讲明是什么物理量与什么物理量的比值及这个比值的物理意义)
例：速度，是路程与时问的比值；它表示物体运动的快慢。

(1) ；
(2) 。

15、请尝试把下列研究问题的过程与所运用的方法用笔划线连接起来
①通过扩散现象认识分子的无规则运动 a：模型法
②在实验的基础上推想得出牛顿第一定律b：等效替代法
③用磁感线描述磁场c：转换法
④通过控制质量，研究动能与速度的关系d：实验推理法
⑤曹冲称象e：控制变量法。