初中物理科学探究方法专题

初中物理科学探究方法专题

《新课程标准》要求，在突出科学探究内容的同时，重视研究方法的指导，使学生在进行科学探究、学习物理知识的过程中，逐渐拓宽视野，初步领悟到科学研究方法的真谛。因此，考查研究物理问题的方法，成为当前和今后中考的热点。控制变量法等效替代法、转换法推理法、模型法、比较法、类比法、图像法等，是初中物理常用的研究方法。

一.控制变量法

【知识回放】所谓控制变量法,就是在研究和解决问题的过成中,对影响事物变化规律的因素和条件加以人为控制,只改变某个变量的大小,而保证其它的变量不变,最终解决所研究的问题.

这种方法在实验数据的表格上的反映为：某两次实验只有一个条件不相同，若两次实验结果不同，则与该条件有关，否则无关。反过来，若要研究的问题是物理量与某一因素是否有关，则应只使该因素不同，而其他因素均应相同。控制变量法是中学物理中最常用的方法，也是中考出题最多的方法。

在初中物理课本中,应用这种方法的有:

1.蒸发的快慢与哪些因素有关

2.滑动摩擦力的大小与哪些因素有关

3.液体压强的大小与哪些引速又关.

4.浮力的大小与哪些因素有关

5.压力的作用效果与哪些因素有关

6.滑轮组的机械效率与哪些因素有关

7.动能的大小与哪些因素有关

8.重力势能的大小与哪些因素有关

9.导体的电阻与哪些因素有关

10.探究电流与电压的关系

11.探究电流与电阻的关系

12.探究电流做功的多少与哪些因素有关

13.探究电流的热效应与哪些因素有关

14.探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关

【典例探究1】小兰在观察提琴、吉他、二胡等弦乐器的弦振动时，猜测：即使在弦张紧程度相同的条件下，发声的音调还可能与弦的粗细、长短及弦的材料有关，于是想通过实验来探究一下

自己的猜想是否正确，上表是她在实验时控制的琴弦条件。

(1)如果小兰想探究弦发声的音调与弦的材料的关系，你认为她应该选用编号为的琴弦（只填字母代号）。

(2)探究过程通常采用下列一些步骤：A实验研究 B分析归纳 C提出问题（或猜想） D得出结论等，你认为小兰要完成本探究的全过程，所采用的合理顺序应该是：。（只填写数字代号）

(3)在上述探究过程中，总要控制某些因素，使它们保持不变，进而寻找出另外一些因素的关系，这种研究方法叫做“控制变量法”。请你再写出一个初中物理中用到这种方法的实验名称：。

【标准答案】（1）D和E （2）CABD （3）实验一：研究滑动摩擦力的大小和哪些因素有关；实验二：研究电流与电压、电阻的关系；实验三：研究电流产生的热量与哪些因素有关；实验四：研究电磁铁磁性的强弱和哪些因素有关.

【典例探究2】为了研究物质的某种特性，某小组的同学先做了如下实验：他们在甲、乙两只完全相同的烧杯中分别放入100克和200克的温水，实验时，让它们自然冷却，并利用温度计和计时器测量水的温度随时间的变化情况。记录数据分别如表1、表2所示。（设甲、乙两杯水每分钟放出的热量相等）

表1 m1=100克

表2 m2=200克

（1）分析比较表1和表2中的数据可知，实验时，两杯水所处环境的温度是的。（填“相同”或“不相同”）

（2）分析比较表1（或表2）中第一行和第三行的数据及相关条件，可得出的初步结论

是：，放出的热量与降低的温度成正比。

（3）分析表1和表2中的第三列、第四列、第五列等数据及相关条件，可得出的初步结论是：。

（4）进一步综合分析比较表4和表5中的数据及相关条件，还可得出的初步结论

是：。

【名师精析】控制变量法是中考出题最多的方法,因此学生要注意有关控制变量法的实验.本题考查比热的概念和控制变量法，通过设计一个实验情境，培养处理信息、分析数据、归纳总结的能力。本题可以从热量的计算公式Q=cm△t对实验数据进行分析，当比热容c一定，当m一定时，Q 与△t成正比；△t一定时，Q与m成正比；c=Q/m△t为一定值。

【答案】（1）不同；（2）相同质量的同种物质，降低的温度越多放出的热量越多；（3）同种物质，降低相同温度时，质量大的放出热量多；（4）水（同种物质）放出的热量与质量、降低的温度的比值是定值。

【典例探究3】.学习欧姆定律时,为了研究电流与电压和电阻的关系,实验中先保持电阻一定,研究电流与电压的关系;再保持电压一定,研究电流与电阻的关系.这种方法就是控制变量法.下面研究过程中应用这种方法的是( )

A.通过电流做功的多少来判断电能的多少

B.引入合力的概念

C.研究磁场引入磁感线

D.研究电流产生热量的多少与电流的关系,先保持电阻和时间一定

【标准答案】 D

二.等效替代法

【知识回放】用相等或容易测得的量代替不便直接求出的物理量,这种方法就是等效替代法等效替代法是常用的科学思维方法。等效是指不同的物理现象、模型、过程等在物理意义、作用效果或物理规律方面是相同的。它们之间可以相互替代，而保证结论不变。等效的方法是指面对一个较为复杂的问题，提出一个简单的方案或设想，而使它们的效果完全相同，从而将问题化难为易，求得解决。例如我们学过的等效电路、等效电阻、分力与合力等效……

【典例探究】探究物理规律和解决实际问题常运用到许多重要的物理思想和方法．下列过程中运用了“等效替代”方法的是（）

A．测量一张白纸的厚度 B. 研究电流与电压、电阻的关系

C. 曹冲称象

D. 牛顿总结出惯性定律

【名师点拨】在物理实验特别是测量中，有些物理量并不是能十分方便的测量，就要用到等效法。如：用另一根相同的蜡烛等效替代平面镜后的像；称象的质量并不方便，就利用浮力相等让象的质量等于石块的质量从而方便研究。

【标准答案】C

在初中物理课本中,应用这种方法的有:

1.在研究合力时, 一个力和两个力使弹簧发生的形变是等效的,那么这个力就替代了两个力,所以叫等效替代法

2.在研究串并联电路的总电阻时,也用到了这种方法.

3.在平面镜成像的实验中,我们利用两个完全相同的蜡烛,验证物与像的大小相同,因为我们无法

真正的测量物与像的关系,所以我们利用了一个完全相同的另一根蜡烛来等效替代物体的大小.三.转换法

【知识回放】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，通过用一些非常直观的现象去认识，或用易测量的物理量间接测量，一些比较抽象的看不见,摸不着的物质的微观现象,要研究它们的运动规律,使之转化为学生熟知的看得见,摸得着的宏观现象来认识它们,这种研究问题的方法叫做转换法。初中物理在研究概念、规律和实验中多处应用了这种方法。

在初中物理课本中,应用这种方法的有:

1.测不规则小石块的体积我们转换成测排开水的体积.

2.我们测曲线的长短时转换成细棉线的长度.

3.在测量滑动摩擦力时转换成测拉力的大小.

4.研究物体内能与温度的关系(我们无法直接感知内能的变化,只能转换成测出温度的改变来说

明内能的变化).

5.在研究电热与电流\电阻的因素时,我们将电热的多少转换成液柱上升的高度.

6.我们在研究电功与什么因素有关的时候,将电功转换成

砝码上升的高度.

7.密度\功率\电阻\压强(大气压强)等物理量都是利用转换法测得的.

8.在我们回答动能与什么因素有关时,我们将动能转化为小木块在平面上被推动的距离,距离越

远则动能越大.