第12講 物理研究方法專題復習

龐非

初中物理課程標準中指出，要提倡學習多樣化，注重科學探究.控制變量法、轉換法、等效替代法、推理法、理想模型法、類比法等研究物理問題的方法，散見于初中物理課本中.由于教材中沒有關于這些方法的系統介紹，所以同學們在遇到此類問題時，會感覺無從下手.而這幾年中招考試，對這方面內容的考查呈現逐漸加強的趨勢，因此掌握這些研究方法是非常關鍵的，下面我們一起來學習初中物理實驗中常用的研究方法，

第1節 控制變量法

重點考點

事物之間都是相互聯系的，物理量也不例外，當我們研究某個物理量與其他若干個因素（物理量）之間的關系時，為了確定這個物理量與其中一個因素的關系，就需要控制其他因素不變，來研究這個物理量與其中一個因素變化的關系，這種方法就叫作控制變量法.初中物理教材中，很多物理概念的形成、規律的產生、實驗的設計等，都采用了控制變量法，

在初中物理課本中，用到“控制變量法”的實驗比較多，例如：

（1）研究音調與頻率的關系、響度與振幅的關系.

（2）研究滑動摩擦力的大小與壓力的大小和接觸面的粗糙程度的關系.

（3）研究壓力的作用效果與壓力的大小和受力面積大小的關系.

（4）研究電磁鐵的磁性強弱與線圈的匝數和電流大小的關系.

（5）研究導體電阻大小跟導體的材料、長度、橫截面積的關系.

（6）研究電流與電壓和電阻的關系（即歐姆定律）.

（7）研究電流產生的熱量與電流、電阻、通電時間的關系（即焦耳定律）.

（8）研究物體動能的大小與質量和速度的關系.

（9）研究物體重力勢能的大小與質量和高度的關系.

（10）研究不同物質的吸熱能力.

第2節 轉換法

重點考點

在研究看不見的物質或現象時，可以通過研究該物質或現象所產生的可見效果，進一步分析物質或現象，這種方法叫轉換法，值得注意的是，等效替代法雖然也包含有轉換法的思想，但其研究主體已發生轉移，而轉換法則是通過研究主體所產生的效果來上溯其原因的一種研究方法.

在初中物理課本中，用到轉換法的實驗比較多，例如：

（1）利用小球的振動來判斷發聲體在振動.

（2）判斷電路中是否有電流通過時，可通過電路中的燈泡是否發光來確定.

（3）通過擴散現象研究分子的熱運動.

（4）電磁鐵的磁性強弱可通過它吸引大頭針的多少來確定.

（5）判斷磁場是否存在時，可通過觀察放在其中的小磁針是否轉動來確定.

（6）利用小桌陷入海綿的深度判斷壓力的作用效果.

（7）根據小球將木塊推動的遠近來判斷小球動能的大小.

第3節 等效替代法

重點考點

將某個物理量、物理裝置、物理狀態（或過程），用另外一個物理量、物理裝置、物理狀態（或過程）來替代，得到同樣的結論，這種方法叫等效替代法.在間接測量中，有許多物理量的測量都是利用了等效替代法，

在初中物理課本中，用到等效替代法的實驗有：

（1）求多個用電器組成的串、并聯電路的總電阻.

（2）測量不規則且不溶于水的小塊固體的體積時，用它排開水的體積替代固體的體積.

（3）托里拆利實驗中，利用水銀柱產生的壓強與大氣壓相等測定大氣壓的數值.

（4）“兩表缺一”時，測電阻或電功率的實驗，

中考常見題型

例 （2019.棗莊）圖1甲是探究“平面鏡成像特點”的實驗裝置圖.

（1）實驗時，不采用平面鏡而采用透明薄玻璃板，不僅能觀察到蠟燭的像，也便于____.

（2）在豎立的玻璃板前點燃蠟燭A，可以看到蠟燭A在玻璃板后面的像，取一支外形相同但不點燃的蠟燭B在玻璃板后面移動，直至看上去它跟蠟燭A的像完全重合.在比較像與物的大小關系時，蠟燭B替代的是____（填“蠟燭A”或“蠟燭A的像”）.從玻璃板上看到的蠟燭是由光的____（填“反射”或“折射”）形成的.

（3）移去蠟燭B，在其原來位置上放置一塊光屏，光屏上____（填“能”或“不能”）呈現蠟燭A的像.

（4）實驗過程中如果玻璃板沒有垂直架在紙上，而是如圖1乙所示傾斜，蠟燭A的像應是圖中的___（填“Ai”“A2”或“A3”）.

思路分析：（1）該實驗采用透明薄玻璃板代替日常使用的平面鏡，觀察到蠟燭A的像的同時，也能觀察到蠟燭B.當蠟燭B和蠟燭A的像重合時，蠟燭B的位置便是蠟燭A的像的位置.（2）在豎立的玻璃板前點燃蠟燭A，拿未點燃的蠟燭B在玻璃板后面移動，直至看上去它與蠟燭A的像完全重合.在比較像與物的大小關系時，蠟燭B替代的是蠟燭A的像，從玻璃板上看到的蠟燭是由光的反射形成的.（3）移去后面的蠟燭，并在所在位置上放一光屏，由于平面鏡所成的像是虛像，所以光屏上不能接收到蠟燭的像.（4）實驗過程中如果玻璃板沒有垂直架在紙上，而是如圖1乙所示傾斜，物與像關于鏡面對稱，蠟燭A的像應是圖中的A2.

答案：（1）確定像的位置（2）蠟燭A的像反射（3）不能 （4）A2

第4節 推理法

重點考點

在大量可靠事實的基礎上，以實際的實驗過程為原形，通過合理的推理總結出結論，從而深刻地揭示物理規律的本質，這種方法叫推理法.

在初中物理課本中，用到推理法的實驗不多，例如：

（1）研究真空不能傳聲.

（2）研究牛頓第一定律，

第5節 理想模型法

重點考點

理想模型法是物理學中的一個重要的研究方法，運用這種方法的目的是為了摒棄次要條件，突出主要因素，對實際問題進行理想化、簡單化處理，從而方便對物理本質進行研究.在物理學中，常常把實際研究對象或實際過程抽象成為理想模型.

在初中物理課本中，用到理想模型法的實驗和模型有：

（1）在研究磁場的分布時，引入磁感線.

（2）在研究光的傳播路徑和方向時，引入光線.

（3）將光滑表面看作是沒有摩擦的理想表面.

（4）電流表、電壓表在使用時也進行了理想化處理.在實際應用時，不考慮電流表本身的電阻對電路的影響;而電壓表在接入電路時，則視其為“斷路”，不考慮通過電壓表的電流.

（5）電源自身也有電阻，但在實際應用時，不考慮電源本身的電阻對電路的影響.

（6）在研究分子運動時，將分子看作是小球，而不再考慮分子內部的實際結構.

第6節 類比法

重點考點

在研究某些較為抽象的物理問題時，往往用具體的、形象的事物來進行類比說明，找出共性，使被研究對象變得易于理解，這種方法叫作類比法，進行類比的兩個對象應具備較多的共同點或相似之處.

在初中物理課本中，用到類比法的有：

（1）用水波類比聲波.

（2）在學習電流時，將它比作水流.

（3）在研究原子的結構時，可以將原子結構類比太陽系的結構，

上面六種方法是初中物理課本中常用到的研究方法.值得一提的是，很多物理規律的形成、實驗過程的設計用到了多種研究方法，例如，在研究物體動能的大小與質量和速度的關系實驗中，根據小球將木塊推動的遠近來判斷小球動能的大小，用到了轉換法;在研究動能的大小與質量的關系時，要控制小球的速度不變，用到了控制變量法.同學們在平時的學習中應重視這些方法的使用過程，逐步提高對它們的應用能力。