005 五、总结物理规律的方法

定律.doc
比较 的次 序 3
4
比较的对象
I感向
Φ原 方向 不同
不同
Φ原 增减 不同
不同
结 论
求同 图①④ 相同
图②③ 相同
无法判断 因果关系 I感向 与Φ 原 增减 有关
I感向 与Φ 原 方向有关
1
6 2 5
求异 图①② 不同
图③④ 不同 图①③ 不同 图② ④ 不同
相同
相同 不同 不同
不同
不同 相同 相同
总结牛顿第二定律的数学表达式
①作单因子实验
a.先固定物体的质量m不变， 改变物体所受的合外力F， 观 察加速度a与F的关系， 可得a∝F…………⑴ b.固定物体所受的合外力F不变，改变物体的质量m ， 观察加速度a与m的关系， 可 得： a∝1／m………⑵
ｃ．综合⑴与⑵两式可得 a∝F／m ？？？
①作单因子实验
a.先固定导体的电阻Ｒ不变， 改变导体两端的电压Ｕ， 观 察电流Ｉ与Ｕ的关系， 可得Ｉ∝Ｕ…………⑴ b.固定电压Ｕ不变，改变电阻Ｒ， 观察Ｉ与Ｒ的关系， 可 得： Ｉ∝1／Ｒ………⑵
ｃ．综合⑴与⑵两式可得 Ｉ∝Ｕ／Ｒ
②写成数学关系式（即将Ｉ∝Ｕ／Ｒ 写成等式） ａ．规定单位：如果导体两端的 电 压为１伏特，通过的电流为 １安培， 此时导体的电阻称为１欧姆
二、总结物理规律数学表达式的步骤
第三步，简化数学表达式。
为了公式的简洁美观，更为了有利于学生记
牢公式，经常对第二步得出的数学关系式进 行简化。下面详细介绍简化数学表达式的具 体方法。 实例：11-12数学表达式
怎样总结物理规律的数学表达式 1.实验归纳法总结部分电路欧姆定律的数 学表达式
三、简化物理规律数学表达式的方法
1．外推法 外推法即改变坐标原点。外推法的含义之一，就是 扩大或者延伸原来已知的物理规律的适用范围或者 改变研究的条件，进一步探讨规律合理性的一种方 法。例如，查理定律的数学表达式为。如果选为新 的温度坐标的原点，则，查理定律就可以表示为简 单形式，即。这里应用的就是外推法。 实例：11-13外推法1 ； 实例：11-14外推法2
规律教学中的方法因素





⒈总结规律的基本方法 ①实验归纳法 ②逻辑推理法 ③理想实验法 ④假说 ⑤图象法 ⒉总结规律的数学表达式 ①作单因子实验 ②写成数学关系 ⒊简化数学表达式（如：外推法—改变坐标 原点；改变坐标参量—斯涅尔定律） ⒋介绍物理学家的方法论思想 ⒌重要物理规律发现中的方法论思想 ⒍介绍物理学家的失误
即Ｐ１／Ｐ２＝ Ｔ１／Ｔ２
三、简化物理规律数学表达式的方法
2．改变坐标参量法 改变坐标参量法就是合理地改变物理规律图像的坐 标参量，进而探讨物理图像表现形式的一种方法。 例如，人们最早研究光的折射现象所得到的折射角 与入射角的数据，描绘的图像是一条曲线，它既不 是一次函数也非几次函数的图像，因此难以写出简 单的数学表达式。但是如果把坐标参数改为角的正 弦函数，则关系曲线变为直线，得出斯涅尔折射定 律。这里应用的就是改变坐标参量法。 实例：11-15 改变坐标参量
一、总结物理规律的基本方法



4.假说法 假说法是科学研究中的一种假设性的科学解释，它是真理发 展过程中的一种形式和研究方法。当人们在研究过程中遇到 了一种运用现有的理论无法解释的新事实时，常常提出仅以 有限数量的事实和观察为基础的新解释，这就是假说。而当 假说被证明正确时，便发展成为理论。假说具有科学性、猜 测性、可变性，是一种重要的物理研究方法。如分子运动论、 原子结构中的卢瑟福核式结构模型、玻尔量子假说、超导研 究中的BCS理论等，都曾经或仍以假说的形式出现。 实例：11-10假说法

物体所受合外力
物体质量
产生加速度
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F牛 F牛 F牛 ………
１千克 2千克 3千克 ………
F … F／2 F／3 ………
F牛

m千克
F／m
即 a＝F／m。 此式即牛顿第二定律的数学表达式。
三、简化物理规律数学表达式的方法
在中学主要应用改变坐标原点和改变坐标参
量的方法来简化物理规律数学表达式。
一、总结物理规律的基本方法
实例：11-01提出问题；
实例：11-02设计实验； 实例：11-03实施实验； 实例：11-04汇报实验现象； 实例：11-05找出共同点； 实例：11-06总结产生电流的条件； 实例：11-07总结规律
一、总结物理规律的基本方法
2.理想实验法 理想实验也叫假想实验，它是一种形象思维与抽象 思维相互作用的思维过程，借助于逻辑推理，又辅 助以形象变换。它以真实的科学实验为基础，以逻 辑法则为依据，用思维来展开实验过程。它具有真 实物理实验的一些特点，又不同于实际实验。所以， 也可以说理想实验是一种带有浓郁物理学色彩的逻 辑推理，是人们在思想上塑造的理想过程。 中学物理教材中研究牛顿第一定律、理想气体状态 方程时都用了这种总结物理规律的方法。 实例：11-08理想实验

①外推法：即改变坐标原点, 例如，查理定律的数学表达式 为 P P (1 t )
t 0
⑶简化数学表达式的方法 p
A
273
图象如图１所示。如 果把 ＡＢ延相交横轴于Ｔ０。 则Ｔ０＝－２７３， 若选－２７３℃为 新的温度坐标的起点， 则
B
T0 -273 0 t
Ｔ＝２７３＋ｔ，查理定律 就可以表示为更简形式，
一、总结物理规律的基本方法
在中学物理中，总结物理规律的基本方法有 五种，包括 实验归纳法 理想实验法 逻辑推理法 假说法 图像法
一、总结物理规律的基本方法



1.实验归纳法 所谓归纳法，是从一些特殊的事实中概括出一般性结论的思 维方法，是从许多同类的个别事物中找出它们共同点的过程。 在物理学中运用归纳法的基础主要是实验，由于实验不但能 够重复进行，而且能够准确地反映事物各个部分之间或过程 的不同阶段之间的相互联系。因此，实验归纳法是总结物理 规律最基本的方法。实验归纳法是在对物理现象和过程进行 大量的观察和实验的基础上，对取得的大量资料进行分析、 综合、概括和归纳，从中找出有关物理量之间的内在联系， 得出结论或建立假说，再通过观察和实验进一步验证规律的 过程。 运用实验归纳法时，常常借助于图像，即把实验所得的数据
物理规律

物理规律(包括物理原理、定律、定理、法则、公式等)反映 了物理现象、物理过程在一定条件下必然发生、发展和变化 的规律，它反映了物质运动变化的各个因素之间的本质联系， 揭示了事物本质属性之间的内在联系。物理规律是中学物理 基础知识中最重要的内容，也是物理知识结构体系的枢纽。 因此，物理规律教学是中学物理教学的中心任务。我们必须 在概念教学的基础上，切实抓好物理规律的教学。物理规律 的教学，不仅要使学生全面地掌握物理规律的内容和结论， 而且要通过物理规律教学，使学生尽可能地体验总结物理规 律的过程，掌握研究物理的科学方法，进一步提高实验观察 能力、科学思维的能力和运用规律分析问题、解决问题的能 力。
二、总结物理规律数学表达式的步骤
总结物理规律数学表达式的步骤可以概括为
三步曲，作单因子实验——写成数学关系 式——简化数学表达式。
二、总结物理规律数学表达式的步骤
第一步，作单因子实验。单因子实验法又叫
控制变量法。所谓控制变量法是指当研究多 个因素之间的关系时，往往先控制住其它某 几个因素不变，集中研究其中一个因素变化 对另一个因素所产生的影响。把所研究的问 题先转化为一个物理量与某个物理量之间的 关系问题，最后把各种关系整合起来得到正 确的结论。
②写成数学关系式（即将a∝F／m写成等式） ａ．规定单位：如果物体的质量为1㎏， 物体得到的加速度为１m／S2
此时物体所受的合外力F １牛
D．根据⑴式及上述规定
物体所受合外力
１牛

物体质量
１千克 １千克 １千克 …… １千克
产生加速度
１ ２ ３
２牛 ３牛 …… F牛
…… F …
再根据⑵式
将Ｉ∝Ｕ／Ｒ写成等式理应为： Ｉ＝Ｋ· （Ｕ／Ｒ），由于上述 规定单位的方法，使得Ｋ＝１， 所以公式最简单。凡是遵循正比 例或反比例关系的物理规律，如： 阿基米德定律、焦耳定律等 都可 以经过如上类似步骤总结出数学 表达式。
将Ｉ∝Ｕ／Ｒ写成等式理应为： Ｉ＝Ｋ· （Ｕ／Ｒ），由于上述 规 定单位的方法，使得Ｋ＝１，所 以公式最简单。凡是遵循正比例 或反比例关系的物理规律，如： 阿基米德定律、焦耳定律等都可 以经过如上类似步骤总结出数学 表达式。
一、总结物理规律的基本方法




5.图像法 所谓图像法，就是假设某一物理量Y随另一物理量X而变， 从实验和观察中测出一系列与X相对应的Y值后，在直角坐 标系中分别标出与各组测量结果对应的点，再用光滑的曲线 把各点连接起来(曲线不一定要通过每个点，但是要使曲线 尽可能靠近各个点)构成图像，然后分析图像找出规律；或 者与己经知道数学关系式的图像对比，得出定量的函数关系。 例如，运用磁感线研究磁场、运用几何作图法研究光具的成 像规律等，都体现了图像法形象而直观的特点。图像法是研 究物理学的重要方法之一。 实例：11-11欧姆定律

一、总结物理规律的基本方法




3.逻辑推理法 所谓逻辑推理法，就是在已有的定律的基础上，结合一些概念，运用数 学知识推证而得出结论的方法。逻辑推理的过程即理论分析的过程，就 是利用已有的物理概念和物理规律，通过物理思维或数学推理，得出新 的物理规律。例如，动量定理和动能定理都可运用逻辑推理法得出。 逻辑推导过程经常与实验结合进行。例如，可以利用欧姆定律结合串并 联电路中电流、电压的实验关系，利用简单的数学知识推导出串并联电 路中总电阻的计算公式。运用逻辑推理法还可以推导出一些用实验归纳 法总结的规律，如阿基米德定律、物体的浮沉条件等。至于逻辑推理法 证得的结论正确与否，还需要用实验加以验证。限于实验条件，有一些 定量描述的规律不易做出精确的演示实验，可采用定性演示结合理论推 导的方法得出，如焦耳定律。 实例：11-09逻辑推导

②改变坐标参量
例如，根据人们最早研究光的折射现 象所得的折射角γ与入 射角ｉ的数据， 描绘的图象是一条曲线，它既不是一次 函数也非几次函数图象，当然难以写出 数学函数式。可是若把坐标参数改为ｓｉｎγ
和ｃｏｓｉ，则关系曲线变为直线， 故有ｎ＝ｓｉｎγ／ｃｏｓｉ 这一简单关系，即斯涅尔折射定律。不过 想到这一点是不易 的，几乎经历了一千年 的漫长时间。
一、总结物理规律的基本方法
在坐标系中画点、连线，从分析图线中总结
规律。由于条件所限，实际运用的经常是简 单枚举归纳法。运用实验方法总结规律时， 如果一开始就把所有的因素都考虑进去，势 必造成实验的困难，所以人们经常采用单因 子实验法（控制变量法）。 许多规律的得出运用了实验归纳法，如阿基 米德定律、帕斯卡定律、功的原理、欧姆定 律、光的折射定律等。
四、如何应用因果分析法总结规律
实例1
二种电荷H:\2010.0616 规律 两种电荷的确定.ppt 实例2 安培定则H:\2010.0616 规律 右手螺旋法则.ppt 实例3 电磁感应H:\2010.0616 规律 探究电磁感应现象 方法.ppt 实例4 楞次定律H:\2010.0616 规律 如何应用因果分析法总结楞次
D．根据⑴式及上述规定
导体两端的电压 导体电阻 产生电流
１伏
２伏 ３伏 …… Ｕ伏 安…

１欧
１欧 １欧 …… １欧
１安
２安 ３安 …… Ｕ
再根据⑵式


电 压 电 阻 电 流 Ｕ伏 ２欧 Ｕ／２安 Ｕ伏 ３欧 Ｕ／３安 ……… ……… ……… Ｕ伏 Ｒ欧 Ｕ／Ｒ安 即 Ｉ＝Ｕ／Ｒ。此式即部分电路 欧姆定律的表达式。
二、总结物理规律数学表达式的步骤
第二步，写成数学关系式。通过作单因子实
验，得到几组数据，从实验数据中可总结出 一个物理量与其它几个物理量之间的关系， 把这些关系用数学关系式表示出来。比如， 总结部分电路欧姆定律的数学表达式时，通 过控制变量法，得出电流I与电压U成正比， 与电阻R成反比，可写出，K为比例系数。通 过规定电阻单位的方法，使K＝1，则