总结物理规律常用的基本方法

总结物理规律常用的基本方法
物理学是一门理论性与实践性都很强的综合学科。

随着新课标准的实施会有许多新的问题出现，需要我们探讨研究，因此，我们不仅要掌握新的教育理念新念，新的课程内容，还要掌握新的物理研究方法。

一、在中学物理教学过程中，总结物理规律主要运用了实验归纳法、逻辑推理法、理想实验法、图像法以及假说等方法。

其中又以实验归纳法最为普遍。

(1)实验归纳法:物理学中运用归纳法的基础主要是实验，因为实验不但能够重复进行，更重要的是它可以准确地反映事物各个部分或物理过程的各个阶段的相互联系，而且运用实验最容易引起学生的兴趣，所以在中学，特别是在初中物理教学中总结物理规律应用最多的便是实验归纳法。

运用实验归纳法时，常常借助于图像，即把实验所得数据在坐标系中画点、连线，从分析图线中，总结规律。

例如,通过利用杠杆、轮轴、滑轮等多种机械提升重物与直接用手提升相比较,归纳出功的原理。

为了提高所得结论的可靠性和准确性，实验次数应该尽可能多，把同类事物尽量都包括进去，以便运用完全归纳法。

但是，由于受时间等条件的限制，一般来说这是办不到的。

所以，实际上我们所运用的只能是简单枚举归纳法，即只需要通过观察某类中的某些事物，只要没有遇到相反的情况，我们就可以推出该类事物共同具有的一般性的结论。

例如，根据浸入水中的物体所受的浮力规律，推论出一般液体共同遵循的阿基米德定律。

其他诸如帕斯卡定律、功的原理、欧姆定律、光的反射定律等等，都是如此归纳而得的。

当然，运用简单枚举法也要尽可能枚举较多的事例。

由于客观事物所遵循的规律往往涉及许多因素，例如，欧姆定律反映了电路中电流强度与电压和电阻之间的关系；物体加热所吸收的热量不仅与物体的质量、升高的温度有关，还与构成物体的物质性质有关等等。

因此，运用实验方法总结规律时，例如，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，于是人们常常采用单因子实验法(或者叫控制变量法)。

例如,欧姆定律的教学中需要先保持电阻不变,研究电流强度随电压变化的规律。

再保持电压不变,研究电流强度随电阻的变化的规律。

最后综合为一条定律。

(2)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。

例如，串并联电路中总电阻的计算公式，就是利用欧姆定律结合串并联电路中电流、电压的实验关系，运用简单的数学知识推得的。

另外，许多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，也可以运用逻辑推理法得到。

当然，逻辑推理法证得的结论正确与否，还需要用实验加以验证，毕竟实验是检验真理的唯一标准。

有一些定量描述的规律，限于实验条件，不易做出精确的演示实验，因此可采用定性演示结合理论推导的方法而得出。

例如，电学中的焦耳定律即可如此处理：先通过实验得出电流产生的热量与电阻、电流强度、通电时间的定性关系；然后，根据能量的转换与守恒定律、功能关系、欧姆定律等，即可得到焦耳定律的数学表达式Q=I2Rt 。

（也可分析数据得出定量表达式）
(3)理想实验法：它是建立在一定的实验基础上，在人们思想中塑造的一种理想化的理想实验。

理想实验，一般地讲，在当时的条件下是无法做成的，因此，它不是真正的实验而是一种抽象的思维方法，属于假说推理的范畴。

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此法。

伽利略首先提出运用理想实验的方法总结出了惯性定律(即牛顿第一运动定律)，详细内容。

(4)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；或者与已经知道数学关系式的图像对比，得出定量的函数关系。

初中物理研究物态变化就是利用图像的方法来研究了萘的熔化和凝固的过程中温度随时间变化的规律。

其他如运用磁感线研究磁场、运用几何作图法研究凸透镜的成像规律等，都体现了图像法形象而直观的特点，是研究物理学的重要方法之一。

(5)假说法：即科学研究中的一种假定性的科学解释，它是真理发展过程中的一种形式和研究方法。

当真理发展过程中遇到了一种新的事实、运用现有的真理无法解释时，人们常常提出仅仅以有限数量的事实和观察为基础的新的解释，这就是说，假说被证明是对的就成为理论。

假说是一种重要的研究方法，如分子运动论假说等。

二、物理实验中常用到的方法:
⑴控制变量法:控制变量法是指讨论多个物理量的关系时通过控制其几个物理不变，只改变其中一个物理量从而转化为多个单一物理量影响某一个物理量的问题的研究方法。

这种方法在实验数据的表格上的反映为某两次试验只有一个条件不同，若两次试验结果不同则与该条件有关。

否则无关。

实例：在研究导体的电阻跟哪些因素有关时，为了研究方便采用控制变量法。

即每次须挑选两根合适的导线，测出它们的电阻，然后比较，最后得出结论。

为了研究导体的电阻与导体长度的关系，应选用材料横截面相同的导线，为了研究导体的电阻与导体材料的关系，应选用长度和横截面相同的导线，为了研究导体的电阻与导体横截面的关系，应选用材料和长度相同的导线。

⑵比较法:比较法是确定研究对象之间的差异点和共同点的思维过程和方法，各种物理现象和过程都可以通过比较确定它们的差异点和共同点。

比较是抽象与概括的前提，通过比较可以建立物理概念总结物理规律。

利用比较又可以进行鉴别和测量。

实例如蒸发与沸腾的比较两者的相同点都是汽化过程。

不同点从发生时液体的温度、发生所在的部位及现象都不同。

还可以用比较法来研究质量与体积的关系；重力与质量的关系；重力与压力；电功与电功率等。

⑶观察法：观察法是人们为了认识事物的本质和规集获取记载和描述感性材料的常用方法之一，是最基本最直接的研究方法。

实例：水的沸腾:在使用温度计前，应该先观察它的量程，认清它的刻度值。

实验过程中要注意观察水沸腾前和沸腾时水中气泡上升过程的两种情况，温度计在沸腾前和沸腾时的示数变化。

⑷等效替代法:所谓等效替代法是在保证效果相同的前提下，将陌生复杂的问题变换成熟悉简单的模型进行分析和研究的思维方法，它在物理学中有着广泛的应用。

实例：在研究同一直线上的二力的关系时引入合力的概念也是运用了等效替代法。

⑸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易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。

初中物理在研究概念规律和实验中多处应用了这种方法。

实例：物体发生形变或运动状态改变可证明一些物体受到力的作用；马德堡半球实验可证明大气压的存在；雾的出现可以证明空气中含有水蒸气；影子的形成可以证明光沿直线传播；月食现象可证明月亮不是光源；奥斯特实验可证明电流周围存在着磁场；指南针指南北可证明地磁场的存在；扩散现象可证明分子做无规则运动；铅块实验可证明分子间存在着引力；运动的物体能对外做功可证明它具有能等。

⑹理想实验:所谓理想实验又叫“假想实验”“抽象的实验”或“思想上实验”它是人们在思想中塑造的理想过程，是一种逻辑推理的思维过程和理论研究的重要方法。

理想实验虽然也叫实验，但它同所说的真实的科学实验是有原则区别的，真实的科学实验是一种实践活动，而理想实验则是一种思维的活动，前者是可以将设计通过物理过程而实现的实验，后者则是由人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的实验。

实例：研究真空是否能够传声；牛顿第一定律等。

⑺类比法:所谓类比就是“触类旁通”“举一反三”实际上是一种从特殊到特殊，从一般到一般的推理，它是根据两个或两类对象之间在某些方面的相同或相似而推出他们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维。

从而可以帮助我们理解较复杂的实验和较难的物理知识。

类比是一种推理方法，不同事物在属性、数学形式及其他量描述上有相同或相似的地方就可以来用类比推理。

类比法是提出科学假说做出科学预言的重要途径，物理学发展史上的许多假说是运用类比方法创立的，开普勒也曾经说过：“我们珍惜类比推理胜于任何别的东西”。

实例：电压与水压；电流与水流；内能与机械能；原子结构与太阳系；水波与电磁波；功率概念与速度概念的形成。

在物理学中运用类比方法可以引导学生自己获取知识，有助于提出假说进行推测，有助于提出问题并设想解决问题的方向。

类比可激发学生探索的意向，引导学生进行探索使学生成为自觉积极的活动，发展学生的思维能力。

⑻建立模型法:建立模型法是一种高度抽象的理想客体和形态用物理模型，用物理模型可以使抽象的假说理论加以形象化，便于想象和思考研究问题。

物理学的发展过程可以说就是一个不断建立物理模型和用新的物理模型代替旧的或不完善的物理模型的过程。

实例：力的示意图或力的图示是实际物体和作用力的模型；研究肉眼观察不到的原子结构时，建立原子核式结构模型；研究光现象时用到光线模型；研究内燃机结构和工作原理用挂图及汽油机柴油模型；电路图是实物电路的模型；研究磁现象是用到磁感线模型；研究发电机的原理和工作过程用挂图及手摇发电机模型。