实验专项05 常用实验方法

实验专项(五) 常用实验方法

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物理教学中,科学研究方法及科学思维方法的教育和培养是学校教育给予学生的最具生命力的教育成果,习得后将终身受益。科学研究方法有许多,初中经常用到的有观察法、实验法、比较法、类比法、等效替代法、转换法、控制变量法、模型法、科学推理法等,学生重点掌握教材里出现的、实验中经常运用到的实验方法,了解不同实验方法的特点,并在自己设计实验时恰当使用。本专题对初中物理实验中常用的研究方法进行了详细解读和归类。

类型1控制变量法

控制变量法:把一个多因素影响某一科学量的问题,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科学量的问题研究方法。

1.物理学中探究一个变量与多个变量之间的关系时,常常采用控制变量法。在探究同一品牌电热器电流产生的热量与电功率的关系时,需要控制的变量是()

A.电流

B.电压

C.电阻

D.通电时间

2.[2019·朝阳一模]为了探究平面镜所成像的大小是否与物距有关,需要在实验中改变()

A.物体的大小

B.物距

C.平面镜的大小

D.像距

3.(多选)[2018·房山一模]物理学中探究一个变量与多个变量之间的关系时,常常采用控制变量法。下列探究实验中,控制变量正确的是()

A.探究滑动摩擦力大小与压力大小的关系时,只需要控制材料一定

B.探究压力的作用效果与压力的大小关系时,需要控制受力面积一定

C.探究导体中的电流大小与导体两端电压大小的关系时,需要控制导体电阻一定

D.探究浮力大小跟物体排开液体体积大小的关系时,需要控制液体深度一定

4.[2019·通州一模]小刚同学用如图S5-1所示电路探究一段电路中电流跟电阻的关系。在实验过程中,当小刚把

A、B两点间的电阻R1由 5 Ω更换为10 Ω后,为了控制变量,他应该采取的操作是。

图S5-1

5.小明用如图S5-2甲所示的微小压强计探究水的内部压强与探头的方位是否有关。微小压强计的探头自然放置时,U形管中两侧液面等高。小明将探头放入水中,进行的实验操作如图乙所示。

图S5-2

(1)小明在此实验中每次将探头放入水中同一深度,这种研究方法在物理学习中经常用到,以下探究过程采用了这种方法的是。(选填选项前的字母,只有一个选项正确)

A.探究同一直线上二力合成时,一个力作用在橡皮筋上与两个力共同作用在橡皮筋上,应使橡皮筋的形变程度相同

B.探究物体重力势能的大小与物体被举高高度的关系时,应控制物体的质量相同

C.探究光现象时,用“光线”来表示光的传播路径和方向

(2)小明得到的实验结论是:水内部的压强与探头方位(选填“有关”或“无关”)。

6.[2019·平谷一模]在探究电流通过导体产生的热量与哪些因素有关时,把两段电热丝A、B分别放在如图S5-3所示的甲、乙两个完全相同的烧瓶中,并接入电路。在烧瓶中加入质量、初温均相同的煤油,再分别插入相同的温度计。闭合开关通电一段时间,可以通过观察温度计示数的变化,了解电热丝产生热量的多少。已知A、B两电热丝的电阻分别为R A、R B,且R A>R B。这个方案是用来探究相同时,电流通过电热丝产生的热量与的大小是否有关。

图S5-3

类型2转换法

转换法:科学中有的科学现象不便于直接观察,有的科学量不便于直接测量,通过将其转换为容易观察或测量的与之相等或与之相关联的科学现象,从而获得结论,这种研究方法叫转换法。

7.磁场是看不见、摸不着的,但我们可以根据它使得放入其中的小磁针发生的现象来认识它,这种研究物理问题的方法在物理学中称为法。

8.液体对饮料瓶底压力的作用效果因瓶底较为坚硬而不易被观察到,将塑料瓶底换成了柔软的橡皮膜,可观察到如图S5-4所示的现象。这种研究问题的方法叫(选填“控制变量法”“放大法”或“转换法”)。

图S5-4

9.(多选)物理学中研究的物理量不能直接测量时,常常把它们转换成其他可测量的物理量,从而进行研究比较,这种研究方法称之为转换法。如图S5-5所示的四个实验中利用了转换法的是()

图S5-5

10.(多选)[2018·丰台二模]我们将不易研究或不好直接研究的物理问题,通过研究其表现出来的现象、效应、作用效果间接研究问题的方法叫转换法。请结合所学知识,从下列各选项中选出应用转换法的是()

A.在探究电功大小的影响因素时,将电功大小转换成钩码上升的高度

B.在探究磁场时,引入磁感线来形象描述磁场的方向与强弱

C.在探究平面镜成像特点时,利用两个大小相同的物体来探究像与物大小关系

D.在探究动能大小的影响因素时,将动能大小转换为小木块在水平面上被推动的距离

11.如图S5-6所示是探究声现象时常用的装置。

图S5-6

(1)图中所示的实验现象说明。

(2)乒乓球在实验中起什么作用?。

(3)本实验采用的物理研究方法是、。

类型3等效替代法

等效替代法:指在保证某一方面效果相同的前提下,用理想的、熟悉的、简单的科学对象、科学过程或科学现象来替代实际的、陌生的、复杂的科学对象、科学过程或科学现象的研究方法。

12.在探究平面镜成像规律时,我们用一根未点燃的蜡烛来代替点燃蜡烛在镜中的像,以确定像的位置,这种物理研究方法叫()

A.控制变量法

B.类比法

C.等效替代法

D.模型法

13.在探究串联电路时,引出“总电阻”概念,所运用的科学研究方法是()

A.控制变量法

B.理想模型法

C.类比法

D.等效替代法

14.如图S5-7所示,《曹冲称象》的故事发生在距今1800年以前,从物理学研究方法来看,曹冲使用的是

法;而从物理原理来看,曹冲是利用来进行测量的。

图S5-7

类型4科学推理法

科学推理法:是逻辑推理的一种特殊形式。它是在观察实验的基础上,忽略次要因素,并进行合理的推想,从而得出结论,达到认识事物本质的目的。它既要以实验事实作基础,但又不能直接由实验得到结论。

15.在实验的基础上进行科学推理是研究物理问题的方法之一,得出下列物理规律的过程中,运用了这一方法的是()

A.合力与分力的关系

B.牛顿第一定律

C.欧姆定律

D.平面镜成像特点

16.在学习物理知识的过程中,我们也学到了许多科学研究方法,如:控制变量法、转换法、类比法、实验推理法和模型法等。现有下列实例:①用磁感线描述磁场;②借助水压学习电压;③在实验事实的基础上,经过科学推理得出牛顿第一定律;④探究电磁铁磁性强弱的实验中用吸引大头针的个数来衡量磁性的强弱。其中采用了“实验推理法”的是()

A.①

B.②

C.③

D.④

类型5模型法

模型法: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,构建理想化的科学模型。这是一种重要的科学思想,在建立理想化的科学模型的基础上,有时为了更加形象地描述所要研究的