物理研究方法
【分类解析】
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：某两次试验只有一个条件不相同，若两次试验结果不同，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。中学物理课本中，蒸发的快慢与哪些因素的有关；滑动摩擦力的大小与哪些因素有关；液体压强与哪些因素有关；研究浮力大小与哪些因素有关；压力的作用效果与哪些因素有关；滑轮组的机械效率与哪些因素有关；动能、重力势能大小与哪些因素有关；导体的电阻与哪些因素有关；研究电阻一定、电流与电压的关系；研究电压一定、电流和电阻的关系；研究电流做功的多少跟哪些因素有关系；电流的热效应与哪些因素有关；研究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关系等均应用了这种科学方法。
例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，发声的音调高低还可能与弦的粗细、长短、及弦的材料有关。于是她想通过实验来探究一下自己的猜想是否正确。下表是她在实验室控制的琴弦条件。
如果小兰想探究弦发声的音调与弦的材料的关系，你认为她应该选用表中编号为的琴弦（只填写字母代号）
探究过程通常采用下列一些步骤：①实验研究；②分析归纳；③提出问题（或猜想）；④得出结论等。你认为小兰要完成本探究的全过程，所采取步骤的合理顺序应该是：（只填写数字代号）。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：。
解析：想探究弦发声的音调与弦的材料的关系，应控制弦的粗细、长短相同，只让弦的材料不同，据此找到弦D和E；第2问考查探究问题的方法，答案为③①②④；第3问把学生的思路引向了整个初中物理学习的内容，同学们可以从力、声、热、光、电、磁、能等方面回答。如：研究影响力的作用效果的因素；研究滑动摩檫力与哪些因素有关；研究液体内部的压强；研究琴弦发声的音调与弦粗细、松紧、长短的关系；研究影响液体蒸发快慢的因素；研究物体吸热与物质种
类、质量、温度的关系；研究影响电阻大小的因素；研究电流与电压、电阻的关系；研究电功或电热与哪些因素有关；研究通电导体在磁场中的受力与哪些因素有关；研究影响感应电流的方向因素；研究动能（或重力势能）与哪些因素有关。等等。
〖练习：〗
1．下列说法中，能反映物体放出热量多少跟物体降低的温度有关的是()
A．相同质量的同种物质，降低不同的温度，放出的热量不同
B．相同质量的不同物质，降低相同的温度，放出的热量一般不同
C．不同质量的同种物质，降低相同的温度，放出的热量不同
D．不同质量的同种物质，降低不同的温度，放出的热量一般不同
2．图是小明和小华同学探究沙子与水吸热升温快慢的实验装置．设计实验方案时，他们确定以下需控制的变量，其中多余的是( )
A．取相同质量的沙子和水
B．盛放沙子和水的容器相同
C．采用完全相同的加热方式
D．酒精灯里所加的酒精量相同
3．下列事实中最能说明导体的电阻跟导体的材料有关的是 ( )
A．长度相同的镍铬合金丝，粗的比细的电阻小
B．横截面积相同的铜丝，短的比长的电阻小
C．长度和横截面积都相同的铜丝和铁丝，铜丝的电阻比铁丝小
D．长度相同的铜丝和铁丝，铜丝的电阻可能比铁丝大
4．某同学做"研究影响蒸发快慢的因素"实验，如下图所示，他在两块相同的玻璃片上分别滴上一滴水，观察图中情景可知该同学主要研究蒸
发快慢是否与 ( )
A．水的温度有关
B．水的表面积有关
C．水上方空气的流速有关
D．上述三个因素都有关。
5“等效法”、“类比法”、“控制变量法”、“归纳法”等都是在物理、化学问题探究中常用的科学方法，下列探究实例中，运用了控制变量法的是A．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
B．在相同温度下，比较两种固体物质的溶解度大小
C．在探究水的组成时，用带火星的木条检验与电源正极相连的电极上产生的气体
D．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
等效替代效法：等效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、分力与合力等效以及平面镜成像的实验利用两个完全相同的蜡烛，验证物与像的大小相同等等。
例2：如右图所示，两个小孩能提起一桶水，一个大人同样能提起这桶水。这现象表明
解析：两个小孩将两个力同时作用在水桶上可以将水桶提起，
而大人的一个力作用在水桶上也可以将水桶提起。由此看来小孩
的两个力和大人一个力的作用效果是相同的。
〖练习：〗
1．在下列各物理量的研究中使用相同物理方法的是
（）
（1）研究压力的作用效果与压力大小、受力面积大小的关系；
（2）5欧与10欧的电阻串联在电路中与一个15欧的电阻在同一电路中的效果相同；
（3）使用电流表测量电流时要选择合适的量程；
（4）“曹冲称象”所采用的物理方法。
A． (1 )与 (2 ) B．(2 ) 与 (3 ) C． (1 )与 (4 ) D． (2 ) 与 (4 )
2．根据作用效果相同的原理，作用在同一物体上的两个力，我们可以用一个合力来代替它。这种“等效方法”是物理学中常用的方法之一，它使我们研究问题得到简化。以下几种情况中，属于这种“等效方法”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，用电流产生的效应来描述看不见、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．在研究电流变化规律时，用水压和水流来类比电压和电流。
推理法：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，达到认识事物本质的目的。当你在对观察到的现象进行解释的时候就是在进行推理，或说是在做出推论，例如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。
例3：人们常用推理的方法研究物理问题。在研究物体运动状态与力的关系时，伽利略通过如图甲所示的实验和对实验结果的推理得到如下结论：运动着的物体，如果不受外力作用，它的速度将保持不变，并且一直运动下去。
推理的方法同样用在“研究声音的传播”实验中。在如图乙的试验中，现有的实验设备总是很难将玻璃罩内抽成真空状态，在这种情况下，你是怎样通过实验现象推理得出“声音不能在真空中传播”这一结论的？
解析：在“研究声音的传播”实验中，实验现象是随着罩内空气的不断抽出，听到铃声越来越弱。但最后还是能听到声音，主要原因有：实验设备总是很难将玻璃罩内抽成真空状态，以及周围的固体还能传声。这时推理就显得很重要了，它能够突破实验条件的限制，抓住主要因素，忽略次要因素，得出结论。题目的示例，既给出了学生套用的格式，又降低了考题的难度。本实验可以推理：如果罩内被抽成真空，将不能听到铃声，由此可以推出“声音不能在真空中传播”的结论。
〖练习：〗
1．关于牛顿第一定律，观点正确的是： ( )
A．验证牛顿第一定律的实验可以做出来，所以牛顿第一定律是正确的
B．验证牛顿第一定律的实验做不出来，所以牛顿第一定律不能肯定是正确的
C．验证牛顿第一定律的实验做不出来，但可以在大量实验的基础上，用推理概括的方法而得出
D．以上说法都不对
2．牛顿曾研究过这样一个问题：他发现人掷出去的石头总会偏离
掷出方向落回地面，于是牛顿提出了一个“大炮”的设想，图12 是
他画的“大炮”草图——在地球的一座高山上架起一只水平大炮，以
不同的速度将炮弹平射出去，射出速度越大，炮弹落地点就离山脚越
远。他推想：当射出速度足够大时，炮弹将会如何运动呢？牛顿通过
科学的推理得出了一个重要的结论。这就是著名的“牛顿大炮”的故
事，故事中牛顿实际也用到了理想实验的研究方法。
（1）研究中牛顿基于的可靠事实是
（2）根据以上资料和牛顿的“大炮”草图，推测牛顿当年的重要结论是
。如今，牛顿当年的推测已变成了现实，人们应用他的推论，利用现代科技制成了。
类比与归纳：所谓类比，实际上是一种从特殊到特殊或从一般到
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它们在其他方面也可能相同或相似的一种逻辑思维。物理教学中类比方法可以帮助学生理解较复杂的实验和较难的物理知识。
例4：水管中水流的形成是由于水管两端存在______，而水泵的作用是不断地将水从乙抽到甲，使水管中的水维持一定的______（如图a）。电路中电流的形成是由于电路两端存在着______，电源的作用就是维持正负极间有一定的
______（如图b）。
解析：水管中水流与导线中的电流，分别是水分子的定向移动和自由电子的定向移动形成的，因此他们的形成
具有相似性。水流动需要一定的水
位差，电子定向移动需要电位差，
所以他们需要一定的装置实现，这
便是水泵和电源。如图所示，各部
分的功能。
〖练习：〗
1．某老师在引导学生理解固体、液体和气体的微观结构时，带领学生做游戏，用人群的状态类比物体的状态。下图所示甲、乙、丙三种情景分别对应的是( )。
A．固态、液态、气态 B．气态、固态、液态
C．固态、气态、液态 D．液态、气态、固态
图象法：通过图像来研究某些物理现象的规律或一
些物理现象的区别。
例5：在某一温度下，两个电路元件A和B中的电流与其两端电压
的关系如图2所示。则由图可知，元件A的电阻为Ω；将A和B
并联后接在电压为2.5V的电源两端，则通过A和B的总电流是
A。
解析：此图象反应出了同学们数学上常见的正比例函数图像，即电流与电压成正比，符合欧姆定律的关系。而图像则是由一个电压值与一个电流值对应点的连线。所以可以从其中任一点找到相对应的电压与电流值而求得电阻的大小。
〖练习：〗
1．诲波是晶体，石蜡是非晶体．小华同学通过查阅资料收集到海波和石蜡的熔化图象如图1所示，诲波的熔化图象是________(填写序号)．分析田象A 可获得的信息有：
①_____________________________
②_____________________________
分析图象B可获得的信息有：______________________
__________________(填一条即可)．
2．如图所示，向右作直线运动的小车，通过AB、BC、CD三段路程所用的时间都是0.4s，则小车做的是运动（选填“匀速”、“加速”或“减速”）；它从A点运动到D点的平均速度是 m/s；在此过程中小车的牵引力阻力（填“大于”、“等于”或“小于”）。
模型法（模拟法）：实际中的事物都是错综复杂的，在用物理的规律
对实际中的事物进行研究时，常需要对它们进行必要的简化，忽略次要因素，以突出主要矛盾。用这种理想化的方法将实际中的事物进行简化，便可得到一系列的物理模型。采用模型方法对学习和研究起到了简化和纯化的作用。但简化后的模型一定要表现出原型所反映出的特点、知识。模型法有较大的灵活性。每种模型有限定的运用条件和运用的范围。中学课本中很多知识都应用了这个方法，比如有：液柱、光线、液片、光沿直线传播、匀速直线运动、磁感线。
例6：在物理学中，可以用一条带箭头的直线来表示光的传播路径和方向，这条想象的线叫做光线。在下列几个物理量的研究实例中，与引人“光线”这一物理概念的方法相类似的是 (选填序号)。
①在研究串联、并联电路时，引人“总电阻”的概念；
②在研究磁体的磁场时，引入“磁感线”的概念；
③在研究物体受几个力作用的情况时，引入“合力”的概念。
④在研究压力作用效果时，分别研究与压力大小、受力面积大小的关系
解析：“光线”实际并存在，它只是为了形象地描述光的传播，而引入的一种假象的曲线，是人为建立的一种模型，因此应为“模型法”。①中将总电阻与分电阻的效果等效故为“等效替代法”；②中“磁感线”为形象描述磁场的分布而引入的一种并不存在的假想的曲线，因此是“模型法”；③合力与几个力的同时作用的效果相同，“等效替代法”；④探究压力作用效果与其中一个因素的关系时，另一个因素必须保持不变，故为“控制变量法”。
〖练习：〗
1。我们的家乡──芜湖，一直以来就是长江下游重要的商贸港口城市。芜湖长江大桥，这座目前我国科技含量最高的特大型公、铁两用斜拉索桥梁的建成，使得芜湖这座古老的城市又焕发出强烈的时代气息。大桥的建设，用到了很多物理学的知识和研究方法。
（1）在铁路桥引桥靠近居民住宅区一侧，建有高3米左右的板墙（如图所示），其作用是____________________。
（2）汽车过桥时，每隔一段距离会有明显颠簸，这是大桥桥面上的缝隙所致。这些缝隙是（）
A．一种交通标志，用于确认距离，避免发生追尾事故
B．来往车辆过多，造成路面损毁
C．避免司机开车由于过分平稳而瞌睡
D．伸缩缝，用于允许路面的膨胀和收缩
（3）将大桥的结构进行简化，取其部分可抽象成如图丁所示的模型。
①可以看出它用到了的相关知识。其中O是__________，代表桥重和过往车辆等产生的对桥的作用力。
②为了减小钢索承受的拉力，在需要与可能的前提下，可以适当增加塔桥的高度。请分析原因。
③假如让你来设计新的斜拉索式大桥，你还能提出什么方法可以减轻钢索承受拉力？（说出一种方法即可）
④你知道吗？在上述的研究中，我们用到了物理学中很重要的一种研究方法：建立模型。建立模型可以帮助人们透过现象，忽略次要因素，从本质认识和处理问题；建立模型还可以帮助人们显示复杂事物及过程，帮助人们研究不易甚至无法直接观察的现象。想想看，在初中物理学习中，你在研究哪些问题时也用到了这种研究方法？请举一例具体说明。（本题实例除外）
2．19世纪末汤姆逊发现电子后，科学家们提出了多种原子结构的模型。原子结构与下列事物结构最接近的是（）
转化法：有些物理现象不易观察，要研究它们的运动等规律，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，这种方法叫转换法。如：分子看不见、摸不着，不好研究，可以研究墨水的扩散现象去认识分子的运
动；用灯泡是否发光或用小磁针在电路旁是否偏转检查电路中是否有电流。空气看不见、摸不到，我们可以根据空气流动（风）所产生的作用来认识它；磁场看不见、摸不到，我们可以根据它产生的作用来认识它。再如，有一些物理量不容易测得，我们可以根据定义式转换成直接测得的物理量。在由其定义式计算出其值，如电功率（我们无法直接测出电功率只能通过P＝UI利用电流表、电压表测出U、I计算得出P）、电阻、密度等。
例7：力是看不见的，但是我们可以通过力的作用效果去认识它，这是在科学研究中常用的方法，下面四个研究实例中，同样采用这种研究方法的是（）A．研究电流与电压、电阻的关系时，先使电阻不变去研究电流与电压的关系，再让电压不变去研究电流与电阻的关系。
B．温度的高低是看不见的，我们可以通过液体体积的变化去认识它。
C．研究牛顿第一定律时，在实验基础上经过推理，得出运动物体不受力将做匀速直线运动。
D．在学习蒸发与沸腾时，通过比较得出蒸发与沸腾的异同点。
解析：通过力的作用效果去认识它，即为转化法。A为控制变量法；B为温度变化作用于物体后发生便于我们观察的现象，故为转化法；C为推理法；D为比较法。
〖练习：〗
1．磁场是一种看不见的特殊物质，我们可以通过磁场对小磁针作用的效果来认识它．这是科学研究的一种常用方法．下列研究实例中不是采用这种研究方法的是( )
A．比较温度的高低，我们可以通过液体受热后体积的变化来认识它
B．学习电压，我们可以通过对比水压来认识它
C．了解电磁铁磁性的强弱，我们可以通过观察它吸引大头针的多少来认识D．电路是否有电流，我们可以通过观察电路中电流表的指针是否偏转来认识
把测量量按一定的规律放大后再进行测量的方法，称为放
大法。在有些实验中，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。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。在测量微小量的时候，我们常常将微小的量积累成一个比较大的量、比如在测量一张纸的厚度的时候，我们先测量100张纸的厚度在将结果除以100，这样使测量的结果更接近真实的值就是采取的累积放大法。要测量出一张邮票的质量、测量出心跳一下的时间，测量出导线的直径，均可用积累法来完成。
例8：用刻度尺测一张纸的厚度。
分析：任何测量工具都具有一定的精确程度。我们用的毫米刻度尺只能精确到毫米，而一张纸的厚度是微米数量级的。这时我们必须采取累积的办法，把若干微小量累积在一起，使它成为一个较大的量，再去进行测量，取算术平均值作为每一个微量的值。
〖练习：〗
1．如何测细铜丝的直径？
2．下列三项实验：
（1）用刻度尺测量细铜丝直径：把细铜丝在铅笔上紧密排绕N圈（N数根据情况确定），然后用刻度尺量出线圈的总长度再除以N；
（2）测一个大头针的质量；先测出N个大头针的总质量，再除以N；
（3）研究影响摩擦力大小的因素：先保持压力相同，研究摩擦力与接触面粗糙程度的关系；再保持接触面的粗糙程度相同，研究摩擦力与压力大小的关系。
上述三项实验中，实验的思想方法相同的是，它们遇到问题的共同特点是，解决方法的共同特点是。
是通过观察，分析，找出研究对象的相同点和不同点，它
是认识事物的一种基本方法。当你想寻找两件事物的相同和不同之处，就需要用到比较法，可以进行比较的事物和物理量很多，对不同或有联系的两个对象进行比较，我们主要从中寻找它们的不同点和相同点，从而进一步揭示事物的本质属性。如，比较蒸发和沸腾的异同点,比较汽油机和柴油机的异同点，电动机和热机 ,电压表和电流表的使用利用比较法不仅加深了对它们的理解和区别，使同学们很快地记住它们，还能发现一些有趣的东西。同时也是贯穿于整个物理学习中的方法，即往往与其它方法结合使用。
例9：发电机和电动机的区别很多，比如它们的原理不同，请你再举出一条，填入后面的空格内：______
_______________________。
解析：回忆学过的有关发电机和电动机的内容，并进行比较，会得到它们的结构不同；用途不同；能量转换不同。
〖练习：〗
1．下面是同学们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和不同点
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“比较法”为主要科学研究方法的是
A、13
B、34
C、23
D、24
2．为了探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关，小明同学在老师的指导下做了一系列实验。以下是部分实验步骤（实验过程中保持长木板水平且固定）。
第一次：把木块水平放在长木板上，用弹簧测力计水平拖拉木块，使木块做匀速直线运动（如图甲），读出弹簧测力计的示数，并记入下表中：
图甲图乙图丙第二次：把木块侧放在长木板上，用同样的方法拉木块（如图乙），记下相应的示数；
第三次：把两块相同的木块叠放在一起平放在长木板上，再用同样的方法拉
（2）比较第_________两次实验数据，可以发现滑动摩擦力的大小与接触面积无关；
（3）比较第1、3两次实验数据，可以初步得出的结论是：________________________。
【达标检测】
1．在初中物理实验探究中，我们运用过多种科学研究方法。下列四个探究实验中，所运用的研究方法相同的两项是
（）
A．探究摩擦力的大小与什么因素有关
B．探究平面镜的成像特点
C．探究电阻上的电流跟电压的关系
D．探究杠杆的平衡条件
2．研究物理的科学方法很多，比如：“控制变量法”、“等效替代法”、“模型法”、“类比法”。在研究“比较物体运动快慢”的方法中，一是在相同的时间内比通过的距离，二是通过相同的路程比所用的时间，这是一种常用的物理方法。请判断以下五个实验中，采用这种方法的是（）
A．研究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关
B．研究不同液体的压强跟液体密度的关系
C．研究杠杆的平衡条件
D．研究物体的动能大小跟哪些因素有关系
3．“控制变量法”是物理实验和分析物理现象时常用的方法之一。在下列分析和研究电学问题的实例中运用了该方法的是（）
A．分析电流形成原因时，将电流与水流相比较，从分析水流入手来分析电流的形成
B．分析电流的大小时，根据电流产生的效应大小来判断电流的大小
C．研究电流与电压的关系时，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的变化而变化
D．分析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的总效果
4．物理研究中常常用到“控制变量法”、“等效替代法”、“理想化模型”、“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．研究电流时，从分析水流的形成来分析电流的形成
B．研究磁场时，用磁感应线描述空间磁场的分布情况
C．研究滑动摩擦力与压力大小关系时，保持接触面的粗糙程度不变
D．研究杠杆的平衡条件时，将撬棒抽象为绕某一固定点转动的硬棒
5．用如图17一甲所示的电路可以测量一个未知电阻的阻值，其中Rx为待测电阻，R为电阻箱 (符号为≠)，s为单刀双掷开关，R。为定值电阻．某同学用该电路进行实验，主要步骤有：
A ．把开关S 接b 点，调节电阻箱，使电流表的示数为I,
B ．读出电阻箱的示数R
C ．把开关S 接a 点，读出电流表的示数为I
D ．根据电路图，连接实物，将电阻箱的阻值调至最大
(1)上述步骤的合理顺序是___________________ (只需填写序号)．
(2)步骤A 中电阻箱调节好后示数如图17-乙所示，则它的示数为________
Ω．若已知R 。的阻值为1O Ω，则待测电阻的阻值为 Ω．
(3)本实验所采用的物理思想方法可称为_______________(选填“控制变量
法”或“等效替代法”)．
6．甲、乙两个实心球，甲的体积大于乙的体积。有关甲、乙两球的质量和
密度关系，可能存在的情况有：(写出三种)
7．将一个滑动变阻器接在电源上，消耗的功率为P 。要使其消耗的功率变为
原来的一半，可以采取的措施是 ( )
A ．电源电压不变，阻值变为原来的二倍
B ．电源电压不变，阻值变为原来的一半
C ．电源电压和阻值均变为原来的一半
D ．电源电压变为原来的一半，阻值变为原来的二倍
8．如图7所示，闭合开关S 时，灯泡L 1、L 2都不亮。用一段导线的两端接触
a 、
b 两点时，两灯都不亮；接触b 、
c 两点时，两灯都不亮；接触C 、d
两点时，两灯都亮。则 ( )
A ．灯L 1断路
B ．灯L 2断路
C ．灯L 2短路
D ．开关S 断路
9．某同学利用如下图所示装置研究磁与电的关系，请仔细观察图中的装置、
操作和现象，然后归纳得出初步结论。
比较(a)、(b)两图可
知： ；
比较(b)、(c)两图可
如： 。
图
17
1．控制变量法： （1）定义：在研究一个量与多个因素关系时，将一些因素固定不变，分别只研究该量与一个因素的关系，从而使问题简化。 （2）举例：研究电流与电压、电阻关系时，先将电阻固定不变，研究电流与电压的关系，然后再将电压固定不变，研究电流与电阻的关系。 2．转换法： （1）定义：将看不见、摸不着、不便于研究的问题或因素，转换成看得见、摸得着、便于研究的问题或因素。 （2）举例：磁场看不见，撒上铁粉，通过铁粉的有序排列“看见”磁场并进行研究。 3．放大法： （1）定义：放大、扩大、变大或增加某些因素使问题更容易解决。许多情况下可以认为这是一种特殊的转换法。 （2）举例：将带有细玻璃管的塞子插到装满水的瓶口，显示玻璃瓶的微小形变。 4．换元法（替代法）： （1）定义：换元法就是运用替换或代换的方法去进行创造的方法。 （2）举例：研究平面镜成像时，用平面玻璃代替平面镜进行研究。研究透镜时，用冰块去代替玻璃制作简易的透镜。 5．等效法： （1）定义：两种现象在效果上一样，因此可以进行相互替代。可以认为这是一种特殊的替代法。 （2）举例：做功和热传递在改变物体内能上是等效的。 6．分类法： （1）定义：将许多东西根据一定的规则进行分组。 （2）举例：将汽化现象分为蒸发、沸腾两类。 7．比较法： （1）定义：找到两种东西（现象、物理量等）的相同点、不同点。 （2）举例：蒸发和沸腾的异同点。 8．类比法： （1）定义：由两种东西的一部分相似之处，推测其他部分也可能相似。 （2）举例：研究功率时，想到功率表示做功快慢、速度表示运动快慢这一相似性，推测功率在定义、定义式、单位等方面也可能与速度相似。 9．拟人类比法： （1）定义：拟人类比又称“亲身类比”或“角色扮演”。在解决问题时，让学生设想自己变成了问题中的某些事物，从而去设身处地、亲临其境地感受问题的本质，解决问题。是一种特殊的类比法。 （2）举例：在研究分子热运动时，可以让学生设想自己就是一个个的分子。 10．模型法： （1）定义：将研究的问题在抓住要点的基础上进行简化、抽象，建立模型，运用模型去更方便地研究问题。 （2）举例：为研究光现象，引入“光线”这一模型。 11．等价变换法： （1）定义：让学生把有关知识的数据、形象、动作、符号、公式、实例、文字叙述等各种信息自由地变换表示，培养学生联想能力。 （2）例如，在研究压强时，将压强定义式变换为定义的文字叙述，或相反。
高中物理学史 熟记物理学史，包括科学家的贡献，如亚里士多德、伽利略、牛顿、卡文迪许、库仑、安培、奥斯特、法拉第等；熟悉物理常用的思想方法：等效替代法、控制变量法、理想实验法、理想模型、放大(或缩小)思想(比如累积)、比值定义法、归纳演绎法、类比、推理等方法。 1、伽利略对物理学的贡献 （1）1638年，意大利物理学家伽利略用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快；推翻了古希腊学者亚里士多德的观点； 提出假说：自由落体运动是一种对时间均匀变化的最简单的变速运动； 数学推理：由初速度为零、末速度为v 的匀变速运动平均速度 312222123s s s t t t ===和12v v =得出12s vt =；再应用v a t =从上式中消去v ，导出212 s at =即2s t ∝。 实验验证：由于自由落体下落的时间太短，直接验证有困难，伽利略用铜球在阻力很小的斜面上滚下，上百次实验表明：312222123s s s t t t ===；换用不同质量的小球沿同一斜面运动， 位移与时间平方的比值不变，说明不同质量的小球沿同一斜面做匀变速直线运动的情况相同；不断增大斜面倾角，重复上述实验，得出该比值随斜面倾角的增大而增大，说明小球做匀变速运动的加速度随斜面倾角的增大而变大。 合理外推：把结论外推到斜面倾角为90°的情况，小球的运动成为自由落体，伽利略认为这时小球仍保持匀变速运动的性质。（用外推法得出的结论不一定都正确，还需经过实验验证） 注：伽利略对自由落体的研究，开创了研究自然规律的一种科学方法。 （2）伽利略通过理想斜面实验指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；得出结论：力是改变物体运动的原因，推翻了亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因。同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：如果没有其它原因，运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。 2、牛顿对物理学的贡献 牛顿在伽利略、笛卡儿、开普勒、惠更斯等人研究的基础上，采用归纳与演绎、综合与分析的方法，总结出一套普遍适用的力学运动规律——牛顿运动定律和万有引力定律，建立了完整的经典力学（也称牛顿力学或古典力学）体系，物理学从此成为一门成熟的自然科学 经典力学的建立标志着近代自然科学的诞生。 牛顿通过牛顿运动定律和开普勒行星运动定律得出万有引力定律（仅仅是定性讨论，没有定量计算，因为万有引力常数还没测出来）；卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量（利用转换放大的思想），被称为“测量地球质量的第一人”； 经典力学的基础是牛顿运动定律； 经典力学的局限性： 牛顿运动定律和万有引力定律适用于宏 观、低速、弱引力。 牛顿设想，物体被抛出速度很大时，就不会落回地面
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） &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（p =m/V、压强
初中物理探究方法 研究物理的科学方法有许多，经常用到的有观察法、实验法、比较法、类比法、等效法、转换法、控制变量法、模型法、科学推理法等。 研究某些物理知识或物理规律，往往要同时用到几种研究方法。如在研究电阻的大小与哪些因素有关时，我们同时用到了观察法（观察电流表的示数）、转换法（把电阻的大小转换成电流的大小、通过研究电流的大小来得到电阻的大小）、归纳法（将分别得出的电阻与材料、长度、横截面积、温度有关的信息归纳在一起）、和控制变量法（在研究电阻与长度有关时控制了材料、横截面积）等方法。可见，物理的科学方法题无法细致的分类。只能根据题意看题中强调的是哪一过程，来分析解答。下面我们将一些重要的实验方法进行一下分析。 一、控制变量法 控制变量法：物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想方法，广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中。 可以说任何物理实验，都要按照实验目的、原理和方法控制某些条件来研究。 如：导体中的电流与导体两端的电压以及导体的电阻都有关系，中学物理实验难以同时研究电流与导体两端的电压和导体的电阻的关系，而是在分别控制导体的电阻与导体两端的电压不变的情况下，研究导体中的电流跟这段导体两端的电压和导体的电阻的关系，分别得出实验结论。通过学生实验，让学生在动脑与动手，理论与实践的结合上找到这“两个关系”，最终得出欧姆定律I＝U/R。 为了研究导体的电阻大小与哪些因素有关，控制导体的长度和材料不变，研究导体电阻与横截面积的关系。 为了研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关，保证压力相同时，研究滑动摩擦力与接触面粗糙程度的关系。利用控制变量法研究物理问题，注重了知识的形成过程，有利于扭转重结论、轻过程的倾向，有助于培养学生的科学素养，使学生学会学习。 中学物理课本中:1蒸发的快慢与哪些因素的有关；2滑动摩擦力的大小与哪些因素有关；3液体压强与哪些因素有关；4研究浮力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、重力势能大小与哪些因素有关；8导体的电阻与哪些因素有关；9研究电阻一定、电流与电压的关系；10研究电压一定、电流和电阻的关系；11研究电流做功的多少跟哪些因素有关系；12电流的热效应与哪些因素有关；13研究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关系；14研究影响力的作用效果的因素；15研究琴弦发声的音调与弦粗细、松紧、长短的关系；16研究物体吸热与物质种类、质量、
强基础专题十五：物理学史及研究方法 1.许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列叙述中符合物理学史实的是 A. 奥斯特发现了电流的磁效应，并总结出了右手定则 B. 牛顿提出了万有引力定律，并通过实验测出了万有引力恒量 C. 伽利略通过理想斜面实验，提出了力是维持物体运动状态的原因 D. 库仑在前人的基础上，通过实验得到真空中点电荷相互作用规律 2.在物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。在对以下几位物理学家的叙述中，符合历史的说法是 A. 牛顿发现了万有引力定律 B. 在对自由落体运动的研究中，伽利略猜想运动速度与下落时间成正比，并直接用实验进行验证 C. 牛顿应用“理想斜面实验”推翻了亚里士多德的“力是维持物体运动的原因”的观点 D. 亚里士多德最早指出了“力不是维持物体运动的原因” 3.关于物理学研究方法和物理学史，下列说法正确的是 A. 在推导匀变速直线运动位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加，这里采用了微元法 B. 根据速度定义式，当△t非常非常小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时速度，该定义应用了微元法 C. 亚里士多德认为自由落体运动就是物体在倾角为90°的斜面上的运动，再根据铜球在斜面上的运动规律得出自由落体的运动规律，这是采用了实验和逻辑推理相结合的方法 D. 牛顿在伽利略等前辈研究的基础上，通过实验验证得出了牛顿第一定律
4.在物理学发展上许许多多科学家做出了巨大贡献。下列符合物理史实的是 A. 牛顿提出了万有引力定律并利用扭秤实验装置测量出万有引力常量 B. 法拉第通过精心设计的实验，发现了电磁感应现象 C. 卡尔最先把科学实验和逻辑推理方法相结合，否认了力是维持物体运动状态的原因 D. 第谷用了20年时间观测记录行星的运动，发现了行星运动的三大定律 5.下列说法中正确的是 A. 伽利略设计的斜面实验巧妙地借用了“冲淡”重力的方法，通过实验现象推翻了亚里士多德的“物体运动需要力来维持”的错误结论。 B. 牛顿第一、第二、第三定律都可以用实验直接验证。 C. 第谷通过多年的观测，积累了大量可靠的数据，在精确的计算分析后得出了行星运动三定律。 D. 动量定理不仅适用于宏观物体的低速运动，而且对于微观粒子和高速（接近光速）运动的物体也适用。 6.在物理学发展过程中，观测、实验、假说和逻辑推理等方法都起到了重要作用，下列说法中，不正确的是 A. 奥斯特实验说明电流具有磁效应，首次揭示了电和磁之间存在联系 B. 直流电流、环形电流、通电螺线管的磁场均可用安培定则判断 C. 通电螺线管外部的磁场与条形磁铁的磁场十分相似，受此启发，安培提出了著名的分子电流假说 D. 洛伦兹力方向可用左手定则判断，此时四指指向与电荷运动方向一致 7.物理学的发展丰富了人类对物质世界的认识，推动了科学技术的创新和革命，促进了物质生产的繁荣与人类文明的进步，下列说法中正确的是 A. 亚里士多德发现了力是改变物体运动状态的原因 B. 哥白尼提出了日心说，并发现了行星沿椭圆轨道运行的规律
高一物理实验题解题方法归纳 实验，是自然科学的研究方法之一，高中物理实验是解决物理问题的一种途径，学好高中物理实验的复就至关重要。下面是给大家带来的高一物理实验题方法，希望能帮助到大家! 高一物理实验题方法1 常用的高中物理实验方法之控制变量法 在高中物理实验中，常有多个因素在变化，造成规律不易表现出来，这时可以先控制一些物理量不变，依次研究某一个因素的影响和利用。控制变量法是科学探究中的重要思想方法，广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中。 常用的高中物理实验方法之等效替代法 等效替代法是在保证某种效果相同的前提下，将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理实验问题和物理实验过程来研究和处理的方法。等效替代法是物理方法既是科学家研究问题的方法，也是高中学生在学习物理中常用的方法。 常用的高中物理实验方法之累积法
爱高中物理实验中把某些难以用常规仪器直接准确测量的物理量用累积的方法，将小量变大量，不仅可以便于测量，而且还可以提高测量的准确程度，减小误差。 常用的高中物理实验方法之放大法 对于高中物理实验中微小量或小变化的观察，可采用放大的方法。例如游标卡尺、放大镜、显微镜等仪器都是按放大原理制成的。 高一物理实验题方法2 解题技巧1.对于多体问题，要正确选取研究对象，善于寻找相互联系 选取研究对象和寻找相互联系是求解多体问题的两个关键。选取研究对象需根据不同的条件，或采用隔离法，即把研究对象从其所在的系统中抽取出来进行研究;或采用整体法，即把几个研究对象组成的系统作为整体来进行研究;或将隔离法与整体法交叉使用。 解题技巧2.对于多过程问题，要仔细观察过程特征，妥善运用物理规律 观察每一个过程特征和寻找过程之间的联系是求解多过程问题的两个关键。分析过程特征需仔细分析每个过程的约束条件，如物体的受力情况、状态参量等，以便运用相应的物理规律
物理实验探究方法 Document serial number【KK89K-LLS98YT-SS8CB-SSUT-SST108】
一、观察法观察法是人们为了认识事物的本质和规律有目的有计划的对自然发生条件下所显现的有关事物进行考察的一种方法，是人们收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。简单的讲观察法就是看仔细地看。但它和一般的看不同，观察是人的眼睛在大脑的指导下进行有意识的组织的感知活动。因此，亦称科学观察。 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；在学习声音的产生时可让学生观察小纸片在扬声器中的运动状态，观察正在发声的音叉插入水中激起水花，观察蟋蟀知了鸣叫是的情况，就会发现发出声音的物体都在振动；除此之外还有光的反射规律；光的折射规律；凸透镜成像；滑动摩察力与哪些因素有关等。 二、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。因此，比较法是物理现象研究中经常运用的最基本的方法。比较法有三种类型：1异中求同的比较。即比较两个或两个以上的对象而找出其相同点。2同中求异的比较。即指比较两个或两个以上的对象而找出其相异点。3同异综合比较。即比较两个或两个以上的对象的相同点相异点。 实例：象汽车轮船火车飞机它们的发动机各不相同但都是把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能装置。而汽油机和柴油机虽然都是内燃机但是从它们的构造、吸入的气体、点火方式、使用范围等方面都有不同。再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。 三、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。反之，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。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。`研究影响力的作用效果的因素；研究液体蒸发快慢的因素；研究液体内部压强；研究动能势能大小与哪些因素有关；研究琴弦发声的音调与弦粗细、松紧、长短的关系；研究物体吸收的热量与物质的种类质量温度的变化的关系；研究电流与电压电阻的关系；研究电功或电热与哪些因素有关；研究通电导体在磁场中受力与哪些因素有关；研究影响感应电流的方向的因素采用此法。 四、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：研究串联并联电路关系时引入总电阻（等效电阻）的概念，在串联电路中把几个电阻串联起来，相当于增加了导体的长度，所以总电阻比任何一个串联电阻都大，把总电阻称为串联电路的等效电阻。在并联电路中把几个电阻并联起来，相当于增加了导体的横截面积，所以总电阻比任何一个并联电阻都小，把总电阻称为并联电路的等效电阻；在电路分析中可以把不易分析的复杂电路简化成为较为简单的等效电路；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。 五、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
初中物理的主要研究方法 初中物理的主要研究方法有：等效(替代法)、建立理想模型法、控制变量法、实验推理法、转换法、类比法等。 现在说明以及列举例子如下： （一）等效(替代法) 在物理学中，将一个或多个物理量、一种物理装置、一个物理状态或过程来替代，得到同样的结论，这样的方法称为等效（替代）法，运用这样的方法可以使所要研究的问题简单化、直观化。 ⑴在电路中，若干个电阻，可以等效为一个合适的电阻，反之亦可，如串联电路的总电阻、并联电路的总电阻都利用了等效的思想。 ⑵在“曹冲称象”中用石块等效替换大象，效果相同。 ⑶在研究平面镜成像实验中，用两根完全相同的蜡烛，其中一根等效另一根的像。 （二）建立理想模型法把复杂问题简单化，摒弃次要条件，抓住主要因素，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。在建立起理想化模型的基础上，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，籍此来形象、直观地表述物理情景。 ⑴匀速直线运动，就是一种理想模型。在生活实际中严格的匀速直线运动是无法找到的，但有很多的运动情形都近似于匀速直线运动，按匀速直线运动来处理，大大简化了难题，得到的结果又具有极高的精度，在允许的误差范围内与实际相吻合。 ⑵杠杆也是一种理想模型，杠杆在实际使用时，由于受力的作用，都会引起或大或小的形变，可忽略不计，因此，我们就把杠杆理相化，认为它无形变。 ⑶汛期，江河中的水有时会透过大坝下的底层从坝外的地面冒出来，形成“管涌”，“管涌”的物理模型是连通器。 ⑷光线、磁感线都是虚拟假定出来的，但它们却直观、形象地表述物理情境与事实，方便地解决问题。通过磁感线研究磁场的分布，通过光线研究光的传播路径和方向。
2016届呼和浩特市段考物理圈题 题组4 物理学史和物理方法 （一）考法解法 命题特点分析 段考选取物理学史上一些重要事件、典型思想和科学研究方法，这些学史中所包含的艰辛探索、研究方法、创造性思想及其对物理学发展的影响、对社会的推动等无不深深地影响着考生的情感态度价值观。 解题方法荟萃 物理学史和物理方法类选择题由于比较简单，通常直接课本上知识点，应加强识记。一、直接判断法：对于科学家的突出贡献、对重要实验的研究方法，只要加强识记，可以直接判断正误。 附：常考物理学史人物与事件 力学： 1、1638年，意大利物理学家伽利略在《两种新科学的对话》中用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快；并在比萨斜塔做了两个不同质量的小球下落的实验，证明了他的观点是正确的，推翻了古希腊学者亚里士多德的观点（即：质量大的小球下落快是错误的）； 2、1654年，德国的马德堡市做了一个轰动一时的实验--马德堡半球实验； 3、1687年，英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》著作中提出了三条运动定律（即牛顿三大运动定律）。 4、17世纪，伽利略通过构思的理想实验指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；得出结论：力是改变物体运动的原因，推翻了亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因。 同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：如果没有其它原因，运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。 5、英国物理学家胡克对物理学的贡献：胡克定律；经典题目：胡克认为只有在一定的条件下，弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比（对） 6、1638年，伽利略在《两种新科学的对话》一书中，运用观察－假设－数学推理的方法，详细研究了抛体运动。 17世纪，伽利略通过理想实验法指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：如果没有其它原因，运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。 7、人们根据日常的观察和经验，提出"地心说"，古希腊科学家托勒密是代表；而波兰天文学家哥白尼提出了"日心说"，大胆反驳地心说。 8、17世纪，德国天文学家开普勒提出开普勒三大定律； 9、牛顿于1687年正式发表万有引力定律；1798年英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量； 10、1846年，英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维烈（勒维耶）应用万有引力定律，计算并观测到海王星，1930年，美国天文学家汤苞用同样的计算方法发现冥王星。
研究物理问题常用的方法 在学习物理过程中，我们不仅学习到了具体的物理知识，还接触到了许多物理研究方法，其中控制变量法、模型法、类比法、等效替代法和转换法等是研究物理问题时常见的方法。比如在研究电流与电压的关系时，需要控制电阻不变，这是用了控制变量法；在研究杠杆的平衡条件时，需要将实际的硬棒抽象为没有质量的杠杆模型，这是用了模型法；学习电流的概念时将电流与水流类比，这是用了类比法；耳熟能详的“曹冲称象”， 使大量石块对船的作用效果与大象对船的作用效果相同，从而通过称量石块的质量得出了大象的质量，这是用了等效替代法。 转换法在很多地方也有运用。将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象，或者将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量，都是用了转换法。比如通过微小压强计U 形管两侧液面的高度差反映液体内部的压强的大小；通过电流的热效应和磁效应判断电流的存在；根据磁体吸引大头针数量的多少判断磁体磁性的强弱；在电热丝加热煤油的实验中用煤油温度的变化反映电流通过电热丝产生热量的多少等等，都用到了转换法。 此外，很多测量仪器也利用了转换法。比如用实验室常见的液体温度计测温度时，我们是根据温度计中液柱的长短来识别温度高低的，这就是将温度的测量转化为长度的测量。同理，利用电流表测电流时，我们是在量程确定的情况下根据电流表指针偏转的角度来识别电流大小的，这就是将电流的测量转化为角度的测量。 31．请根据上述材料，回答下列问题： （1）根据电路中的小灯泡正在发光，可判断出此时电路中有电流，这一判断采用的研究方法是 ；在研究液体内部压强大小与深度的关系时，需要在同一种液体中改变微小压强计探头的深度，保证这样的实验条件采用的研究方法是 。（选填选项前的字母，每空只有一个选项正确） A ．控制变量法 B ．等效替代法 C ．转换法 D ．模型法 （2）如图26所示的测量仪器中，将所测量的物理量转化为长度测量的是 。（选填选项前的字母，正确选项多于一个） 答案 四、科普阅读题（共4分） 31．（1）C ，A （2分） （2）BE （2分） 图 26 A. 停表 B. 弹簧测力计 C. 电压表 D. 电能表 E. 水银体温计
初中物理学中常见的科学研究方法新课程标准中的过程与方法目标要求在物理知识与技能的探索与 学习的过程中，使学生掌握一些简单的科学探究方法，形成比较有效的物理思想。 中考对这方面内容的考查正逐渐加强，考题涉及到的一些具体方法有才想法、观察法、实验法、分析法、综合法、归纳法、分类法、隔离法、假设法、比较法、等效（替代）法、建立理想模型法、控制变量法、实验推理法、转换法、类比法、逆向思维法等研究物理的方法。 一、控制变量法 在研究物理问题时，某一物理量往往受到几个不同物理量的影响，为了确定各个不同物理量之间的关系，就需要控制某些量，使其固定不变，改变某一个量，看所研究的物理量与该物理量之间的关系。例如： 1、探究浮力大小与哪些因素有关； 2、研究滑动摩擦力与压力和接触面之间的关系； 3、研究压力的作用效果与压力和受力面积的关系； 4、研究物体的动能与质量和速度的关系； 5、研究物体的重力势能与质量和高度的关系； 6、研究液体的压强与液体的密度和深度的关系； 7、研究弦乐器的音调与弦的松紧、长短和粗细的关系； 8、研究电流与电阻、电压的关系； 9、研究电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系； 10、研究电磁铁的磁性与线圈的匝数和电流大小的关系；
11、研究影响蒸发快慢的因素； 12、研究影响电动机转动快慢的因素与哪些因素有关； 二、转换法 在物理学习中，有时需要研究看不见、摸不着的物质（如电流、分子力、磁场）。这时就必须将研究的方向转移到该物质产生的各种可见的效应、效果上，由此来分析、研究该物质的存在、大小等。 1、利用温度计示数显示产生热量的多少； 2、灯泡是否发光判断电路中是否有电流； 3、通过电磁铁吸引大头针的多少判断电磁铁磁性的强弱； 4、扩散现象认识分子的运动； 5、影响响度大小的因素中，利用乒乓球振动显示音叉的振动；（音叉振动时放入水中，桌面上放些大豆等，起到放大的作用。） 6、通过小磁针的运动判断是否有磁场存在； 7、通过运动的物体推动木块的远近，说明它的动能大小； 8、电阻的大小可以通过电流示数的大小来显示； 三、等效替代法 将一个或多个物理量、装置、物理状态或过程用另一个物理量、一种装置、一个物理状态或过程代替，得到同样的效果。 1、“曹冲称象”用石块等效替换大象； 2、利用量筒测量不规则固体的体积； 3、电路中，若干个电阻可以等效为一个合适的电阻；
初中物理研究方法 初中物理的主要研究方法有：等效(替代法)、建立理想模型法、控制变量法、实验推理法、转换法、类法等。现在说明以及列举例子如下： 一、控制变量法 在研究物理问题时，某一物理量往往受几个不同物理的影响，为了确定各个不同物理量之间的关系，就需要控制某些量，使其固定不变，改变某一个量，看所研究的物理量与该物理量之间的关系。【注意】在很多探究性实验中经常用到此法。 ⑴研究滑动摩擦力与压力和接触面之间的关系。⑵研究压力的作用效果(压强)与压力和受压面积的关系。 ⑶研究液体的压强与液体的密度和深度的关系。⑷研究物体的动能与质量和速度的关系。 ⑸研究物体的势能与质量和高度的关系。⑹研究弦乐器的单调与弦的松紧、长短和粗细的关系。 ⑺研究电流与电阻、电压之间的关系。⑻研究导体电阻大小跟导体的材料、长度及横截面积的关系。 ⑼研究电热与电流、电阻和通电时间的关系。⑽研究电磁铁的磁性与线圈的匝数和电流的大小的关系。 ⑾研究蒸发快慢与液体温度、液体的表面积和液体上方空气的流动快慢有关。 二、建立理想模型法 把复杂问题简单化，摒弃次要条件，抓住主要因素，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。在建立起理想化模型的基础上，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，籍此来形象、直观地表述物理情景。 ⑴匀速直线运动，就是一种理想模型。在生活实际中严格的匀速直线运动是无法找到的，但有很多的运动情形都近似于匀速直线运动，按匀速直线运动来处理，大大简化了难题，得到的结果又具有极高的精度，在允许的误差范围内与实际相吻合。 ⑵杠杆也是一种理想模型，杠杆在实际使用时，由于受力的作用，都会引起或大或小的形变，可忽略不计，因此，我们就把杠杆理相化，认为它无形变。 ⑶汛期，江河中的水有时会透过大坝下的底层从坝外的地面冒出来，形成“管涌”，“管涌”的物理模型是连通器。 ⑷光线、磁感线都是虚拟假定出来的，但它们却直观、形象地表述物理情境与事实，方便地解决问题。通过磁感线研究磁场的分布，通过光线研究光的传播路径和方向。 三、类比法 为了把要表述的物理问题说得清楚明白，往往用具体的、有形的、人们民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。通过类比，使人们对所要提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。【注意】类比的两个或两类对象要有共有的相同或相似处。 ⑴固体、液体、气体的分子结构用学生在校的情况类比。⑵研究做功快慢时与运动快慢进行类比等。
一、控制变量法：通过固定某几个因素转化为多个单因素影响某一量大小的问题。 1、影响蒸发快慢的因素； 2、压力作用效果与哪些因素有关； 3、研究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关； 4、影响电阻大小的因素； 5、研究电流与电压、电阻的关系（欧姆定律）； 6、电磁铁磁性强弱与哪些因素有关； 7、探索磁场对电流的作用规律；8、研究电磁感应现象；9、研究焦耳定律。 二、等效法：将一个物理量，一种物理装置或一个物理状态（过程），用另一个相应量来替 代，得到同样的结论的方法。 1、在研究物体受几力时，引入合力。 2、曹冲称象。 3、在研究多个用电器组成的电路中，引入总电阻。 三、模型法：以理想化的办法再现原型的本质联系和内在特性的一种简化模型。 1、在研究光学时，引入“光线”概念。 2、在研究磁场时，引入磁感线对磁场进行描述。 3、理想电表。 四、转换法（间接推断法） 累积法：把不能观察到的效应（现象）通过自身的积累成为可观测的宏观物或宏观效应。 1、用压紧铅柱的方法来显示分子面的引力作用。 2、在研究分子运动时，利用扩散现象来研究。 3、根据电流所产生的效应认识电流。 4、根据磁铁产生的作用来认识磁场。 五、类比法：根据两个对象之间在某些方面的相似或相同，把其中某一对象的有关知识、结 论推移到另一个对象中去的一种逻辑方法。 1、水压－－电压 2、抽水机提供水压类似电源提供电压。 3、用速度的定义公式引入压强公式。 六、比较法：找出研究对象之间的相同点或相异点的一种逻辑方法。 1、研究蒸发和沸腾的异同点。 2、比较电压表与电流表在使用过程中的相同点和相异点。 3、比较电动机与发电机的结构和原理的相同点和异同点。 4、汽油机和柴油机的相同点和异同点。 七、归纳法：从一系列个别现象的判断概括出一般性判断的逻辑的方法。 1、从气、液、固的扩散实现现象，得出结论：一切物体的分子都在作无规则的运动。 2、物理学中的实验规律（如串、并联电路中电流、电压的特点等）几乎都用了此法。 主要方法 一、理想模型法： 即将抽象的物理现象用简单易懂的具体模型表示。如用太阳系模型代表原子结构，用简单的线条代表杠杆等,引入光线、磁感线等。
物理学中常用研究方法 观察法： 是人们为了认识事物的本质和规律，有目的、有计划地对事物进行考察的一种方法，是人们收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。简单的讲观察法就是看仔细地看，科学观察，它和一般的看不同，是人的眼睛在大脑的指导下进行的有意识的组织的感知活动。观察法是初中物理学中常用的一种研究方法： 实例：在学习声音的产生时可让学生观察小纸片在扬声器中的运动状态，观察正在发声的音叉插入水中激起水花，观察蟋蟀知了鸣叫是的情况，就会发现发出声音的物体都在振动；除此之外还有光的反射规律；光的折射规律；凸透镜成像；滑动摩察力与哪些因素有关水的沸腾…… 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：研究光现象时用到光线模型；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；研究磁现象是用到磁感线模型；力电路图是实物电路的模型；研究发电机的原理和工作过程用挂图及手摇发电机模型；研究内燃机结构和工作原理用挂图及汽油机柴油模型…… 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：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；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；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…… 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；在电路分析中可以把不易分析的复杂电路简化成为较为简单的等效电路；研究串联并联电路关系时引入总电阻（等效电阻）的概念…… 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。反之，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。
微专题物理学史及常见的思想方法一、人物部分 1．力学部分 (1)胡克：发现了胡克定律． (2)伽利略：在研究自由落体中采用的“逻辑推理＋实验研究”方法是人类思想史上最伟大的成就之一．(理想斜面实验） (3)牛顿：得出牛顿运动定律及万有引力定律，奠定了以牛顿运动定律为基础的经典力学． (4)开普勒：发现了行星运动规律——开普勒三定律，研究的是第谷的观察数据 (5)卡文迪许：巧妙地利用扭秤装置测出了万有引力常量，被称作是测出地球质量的人 2．电磁学部分 (1)库仑：，利用库仑扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律，并测出了静电力常量． (2)密立根：测定电荷量 (3)欧姆：德国物理学家，在实验研究的基础上，欧姆把电流与水流等比较，从而引入了电流强度、电动势、电阻等概念，并确定了它们的关系——欧姆定律． (4)奥斯特：，通过试验发现了电流能产生磁场，电流的磁效应 (5)安培：，提出了著名的分子电流假说，总结出了右手螺旋定则和左手定则．安培在电磁学中的成就很多，被誉为“电学中的牛顿”． (6)劳伦斯：，发明了“回旋加速器”，使人类在获得高能粒子方面迈进了一步． (7)法拉第：英国科学家，发现了电磁感应，亲手制成了世界上第一台发电机，提出了电磁场及磁感线、电场线的概念． (8)楞次：概括试验结果，发表了确定感应电流方向的楞次定律． 3．选考部分 (4)麦克斯韦：总结前人研究的基础上，建立了完整的电磁场理论．
(5)赫兹：在麦克斯韦预言电磁波存在后二十多年，第一次用实验证实了电磁波的存在，并测得电磁波传播速度等于光速，证实了光是一种电磁波． (6)惠更斯：在对光的研究中，提出了光的波动说，发明了摆钟． (7)托马斯·杨：，首先巧妙而简单地解决了相干光源问题，成功地观察到光的干涉现象． (8)伦琴：德国物理学家，继英国物理学家赫谢耳发现红外线，德国物理学家里特发现紫外线后，发现了当高速电子打在管壁上，管壁能发射出X射线——伦琴射线． (9)普朗克：德国物理学家，提出量子概念——电磁辐射(含光辐射)的能量是不连续的，其在热力学方面也有巨大贡献. (10)爱因斯坦：他提出了“光子”理论及光电效应方程，建立了狭义相对论及广义相对论． (11)德布罗意：提出一切微观粒子都有波粒二象性；提出物质波概念，任何一种运动的物体都有一种波与之对应． (12)汤姆生：，研究阴极射线时发现了电子，测得了电子的比荷；汤姆生还提出了“枣糕模型”，在当时能解释一些实验现象． (13)卢瑟福：通过α粒子的散射现象，提出原子的核式结构．实现人工核转变的第一人，发现了质子． (14)玻尔：，把普朗克的量子理论应用到原子系统上，提出原子的玻尔理论． (15)查德威克：英国物理学家，从原子核的人工转变实验研究中，发现了中子． (16)威尔逊：英国物理学家，发明了威尔逊云室以观察α、β、γ射线的径迹． (17)贝克勒尔：法国物理学家，首次发现了铀的天然放射现象，开始认识原子核结构是复杂的． (18)玛丽·居里夫妇：法国(波兰)物理学家，是原子物理的先驱者，“镭”的发现者． (19)约里奥·居里夫妇：法国物理学家，老居里夫妇的女儿女婿；首先发现了用人工核转变的方法获得放射性同位素．
一、理想模型法：为了便于想象和思考研究问题，把复杂的问题简单化，抛弃次要条件，抓住主要因素，对实际问题进行理想化处理，构建理想化的物理模型。1、为了研究光的传播引入了光线；2、为了研究磁现象引入了磁感线；3、为了研究肉眼观察不到的原子结构引入原子核式结构模型；4、为了研究液体压强引入液柱模型；5、电路图是实物电路的模型；6、匀速直线运动；7、分析连通器原理使用的“液片”；8、杠杆（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）9、理想电表；10、描述力的图示、示意图。 二、理想实验法（理想推理法，科学推理法，实验＋推理法）：以大量可靠的事实为基础，以真实的实验为原形，通过合理的逻辑推理得出结论，深刻揭示物理规律的本质，是一种逻辑推理的思维过程和理论研究的重要方法。例：1、研究牛顿第一定律；2、研究真空不能传声；3、探究自然界中只存在两种电荷。 三、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。例如：1、探究浮力大小与哪些因素有关；2、探究摩擦力的大小与什么因素有关；3、探究压力的作用效果跟什么因素有关；4、研究物体的动能与质量和速度的关系；5、探究动能（或重力势能）的大小与什么因素有关；6、滑轮组的机械效率与哪些因素有关；7、研究液体的压强与液体的密度和深度的关系；8、研究弦乐器的音调与弦的松紧、长短和粗细的关系；9、研究决定电阻
大小的因素；10、研究电流与电阻、电压的关系；11、研究电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系；12、研究感应电流的方向跟什么因素有关；13、研究通电导体在磁场中的受力与什么因素；14、研究电磁铁的磁性与线圈的匝数和电流大小的关系；15、研究影响电动机转动快慢的因素与哪些因素有关；16、研究影响蒸发快慢的因素；17、探究不同物质的吸热能力与物质种类、质量、温度的关系。 四、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：1、“曹冲称象”用石块等效替换大象；2、利用量筒测量不规则固体的体积；3、研究串联并联电路关系时引入总电阻（等效电阻）的概念；4、研究多开关复杂电路时，用简单的“等效电路”简化复杂电路；5、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；6、研究各分力的作用效果时引入了“合力”的概念。 五、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。转换法中被转换的对象很多，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。1．现象转换：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
初中物理常见的探究方法 初中物理课程标准指出：科学探究既是学生学习的目标，又是重要的教学方式，科学探究旨在让学生经历与科学工作者进行相似的探究过程，主动获取物理知识，领悟科学探究方法，发展科学探究能力，体验科学探究的乐趣，养成实事 求是的科学态度和勇于创新的科学精神。所以科学探究在初中物理教学中占有重要的地位，以下是我对初中物理探究方法的小结，不足之处，请各位同仁批评指正。 一、转换法：有些物理现象不易观察，要研究它们的运动等规律，使之转换为 学生熟知的看得见、摸得着的宏观现象来认识它们，这种方法叫转换法。如：比 较动能大小时，把他转换成木块被撞开的距离，分子看不见、摸不着，不好研究，可以研究墨水的扩散现象去认识分子的运动；用灯泡是否发光或用小磁针在电路旁是否偏转检查电路中是否有电流。空气看不见、摸不到，我们可以根据空气流动（风）所产生的作用来认识它；磁场看不见、摸不到，我们可以根据它产生的 作用来认识它。电磁铁磁性的强弱可以转换成他吸引大头针数目的多少。再如， 有一些物理量不容易测得，我们可以根据定义式转换成直接测得的物理量。在由其定义式计算出其值，如电功率（我们无法直接测出电功率只能通过P＝UI利用电流表、电压表测出U、I计算得出P）、电阻、密度等。 二、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：某两次试验只有一个条件不相同，若两次试验结果不同，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最重要的方法。初中物理课本中，蒸发的快慢与哪些因素的有关；滑动摩擦力的大小与哪些因素有关；液体压强与哪些因素有关；研究浮力大小与哪些因素有关；研究不同物质的比热容，压力的作用效果与哪些因素有关；滑轮组的机械效率与哪些因素有关；动能、重力势能大小与哪些因素有关；导体的电阻与哪些因素有关；研究电阻一定、电流与电压的关系；研究电压一定、电流和电阻的关系；研究电流做功的多少跟哪些因素有关系；电流的热效应与哪些因素有关；研究电磁铁的磁性强弱跟哪些因素有关系等 均应用了这种科学方法。 三、等效替代效法：等效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。例如我们学过的串并联电路中的等效电阻、分力与合力等效以及平面镜成像的实验利用两个完全相同的蜡烛，验证物与像的大小相同等等。