初中物理科学探究中常用的研究方法.doc

1、初中物理科学探究中常用的研究方法初中物理课程标准要求，在突出科学探究内容的同时，要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，经历科学探究过程，逐步学习物理规律，构建物理概念，学习科学方法，树立科学的世界观，初步领悟科学研究方法的真谛。一、控制变量法控制变量法就是把一个多因素影响某一物理量的问题，通过控制某几个因素不变，只让其中一个因素改变，从而转化为多个单一因素影响某一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。教材中涉及到控制变量法的知识主要有：探究摩擦力的大小与什么因素有关；探

2、究压力的作用效果跟什么因素有关；研究液体内部的压强规律；探究动能（或重力势能）的大小与什么因素有关；探究不同物质的吸热能力与物质种类、质量、温度的关系；研究决定电阻大小的因素；探究电阻上的电流与电压的关系；探究电功（或电热）跟什么因素有关；研究影响电磁铁磁性强弱的因素；研究感应电流的方向跟什么因素有关；研究通电导体在磁场中的受力与什么因素有关，等等。二、等效替代法等效替代法是指在保证某一方面效果相同的前提下，用理想的、熟悉的、简单的物理对象、物理过程、物理现象来替代实际的、陌生的、复杂的物理对象、物理过程、物理现象的思想方法。简言之，等效的方法就是对一个较为复杂的问题，提出一个较简单的方案或设

3、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。教材中涉及到等效替代法的知识主要有：研究平面镜成像特点时，用镜后未点燃的蜡烛代替镜前点燃蜡烛的像；研究多开关复杂电路时，把复杂电路简化为简单的“等效电路”；研究串并联电路的电阻关系时引入“等效电阻”的概念（串联：R总=R1+R2+Rn，并联：R总=R1R2/R1+R2）；研究各分力的作用效果时引入了“合力”的概念；在“曹冲称象”中用石块代替大象，等等。三、转换法物理学中有的物理现象不便于直接观察，有的物理量不便于直接测量，通过转换为容易观察或测量的与之相等或与之相关联的物理现象，从而获得结论的研究方法叫转换法。转换法中被转换的对象很多，

4、可以是物理模型、研究对象和研究方法，也可以是某个图形，某个物理量。初中物理在研究概念、规律和实验中多处应用了这种方法。有的物理现象不便于直接观察，如分子、电流、磁场等，看不见、摸不到，我们可分别通过红棕色的二氧化氮和空气的扩散现象、电流产生的效应、磁场中小磁针的偏转来认识并研究它们。有的物理量不便于直接测量，如电阻、电功率等量不宜直接测量，我们可转化成用电压表、电流表分别测出电压U和电流I，然后分别由公式R=U/I、P=UI计算出电阻和电功率。教材中涉及到的转换法的知识主要有：（1）现象转换：通过观察电流表示数来比较导体电阻的大小；通过砝码被提升的高度判断电功的多少；通过煤油温度的变化来判断电

5、流产生热量的多少；通过指南针指南北证明地磁场的存在；通过观察压强计U型管内液柱的高度差判断液体内部有压强；通过马得堡半球实验证明大气压的存在；通过观察木块被运动的小球碰撞后移动距离的大小来比较动能的大小；通过观察木桩被落下的金属块撞击后陷入沙坑中的深浅来比较重力势能的大小；通过墨水的扩散现象来认识分子的无规则运动；通过观察验电器上锡箔片的开合来判断物体是否带电；通过电流产生的（热、磁、化学）效应来判断电流的存在；通过磁体会使小磁针发生偏转来判断磁场的存在；判断通过电磁铁吸引大头针的多少来比较电磁铁磁性的强弱，等等。（2）测量转换：在测不规则物体的体积时转换成测物体排开水的体积；在测量滑动摩擦力

6、时转化成测拉力的大小；在测量大气压强时转化成测被大气压压起的水银柱的压强；密度、压强、功率、电阻、电功率等的测量都运用了测量转换。四、理想化模型法理想化模型是指建立理想模型，把复杂问题简单化、摒弃次要的条件，抓住主要的因素，对实际问题进行理想化处理，构建理想化的物理模型，这是一种重要的物理思想。在建立理想化的物理模型的基础上，有时为了更加形象地描述所要研究的物理现象、物理问题，还需要引入一些虚拟的内容来直观、形象地表达物理情境。如光线、磁感线都是虚拟假定出来的，但它们却可以直观、形象地表述物理情境与事实，方便地解决问题。通过光线研究光的传播路径与方向；通过磁感线研究磁场的分布；杠杆也是一种理想

7、化模型，由于受力的作用会引起或大或小的形变，在研究物理问题时可以忽略不计，即理想化的杠杆可以无形变。教材中涉及到理想模型法的知识主要有：表示光的直线传播的光线，描述磁场的磁感线，描述力的图示、示意图，推导液体压强公式时选取的“液柱”，分析连通器原理使用的“液片”，研究肉眼观察不到的原子结构时建立原子核式结构模型等都属于理想化模型。匀速直线运动，用抽水机类比电源，汛期大坝外的地面形成的“贯涌”，物理模型就是连通器。五、理想化实验（实验推理法）理想实验又叫做假想实验，它是人们在思想中塑造的一种理想实验，是逻辑推理的一种特殊形式。是在观察实验的基础上，忽略次要因素，进行合理的推想，得出结论，达到认识

8、事物本质的目的。它既要以实验事实为基础，但又不能直接由实验得到结论。理想实验在物理学的理论研究中有重要的作用。比如，我们在探究空气能传声的实验中，逐渐将真空罩内的空气抽出，听到罩内的闹钟的声音逐渐变弱，于是我们推理得出将真空罩内的空气抽完（即真空）就听不到闹钟的声音了，从而得出真空不能传声的结论。这里采用的方法就是理想化，因为无论怎样抽气是不可能将真空罩内的空气抽完的。教材中涉及到理想化实验的知识主要有：研究真空不能传声；用“斜面小车实验”研究牛顿第一定律，等等。六、类比法类比法是一种推理方法。它是指为了把要表述的物理问题说的清楚明白，人们常常用具体的、有形的、人们所熟知的事物来类比要说明那些抽象的、无形的、陌生的事物。通过类比使人们对所要揭示的事物有一个直接的、具体的、形象的认识，找出类似的规律。如研究电流时类比水流，形象直观的比较，很容易被学生理解记忆牢固。教材中涉及到类比法的知识主要有：研究电流时类比水流；研究分子内能时类比物体的机械能；学习压强、功率时类比速度；学习大气压时类比液体压强；研究电磁波时类比水波，等等。