【物理方法】物理科学方法阐述

物理科学方法

（本文主要讲述初中的例子）

在初中学习阶段，学过的常用物理方法有控制变量法、理想模型法、转换法、等效替代法、类比法、比较法、实验推理法、比值定义法、归纳法、估测法、图像法、放大法、分类法、观察法、多因式乘积法、逆向思维法、思维导图法等。

1.控制变量法：当某一物理量受到几个不同物理量的影响，为了确定各个不同物理量的影响，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。如：在初中研究液体的压强与液体密度和深度的关系；在高中，研究加速度与物体所受合外力和物体本身质量的关系。

2.理想模型法：在用物理规律研究问题时，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。如：电路图是实物电路的模型；力的示意图或力的图示是实际物体和作用力的模型。

3.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。如：奥斯特实验可证明电流周围有磁场；扩散现象可证明分子做无规则运动。

4.等效替代法：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，将问题化难为易，求得解决。例如：合力与分力问题。在小学的时候，我们熟悉的故事：曹冲称象的故事，就是用石块等效替换大象，效果相同。

5.类比法：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。如:用抽水机类比电源。

6.比较法：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。如：比较发电机和电动机工作原理的异同。

7.实验推理法：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。如：研究物体运动状态与力的关系实验；研究声音的传播实验等。

8.比值定义法：就是用两个基本的物理量的“比”来定义一个新的物理量的方法。其特点是被定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性，它不随定义所用的物理量的大小取舍而改变。如：速度、加速度、电场强度、密度、压强、功率、比热容、热值等概念公式采取的都是这样的方法。

9.归纳法：从一般性较小的前提出发，推出一般性较大的结论的推理方法叫归纳法。如;验证杠杆的平衡条件，反复做了三次实验来验证F₁ L₁＝ F₂ L₂

10.估测法：根据题目给定的条件或数量关系，可以不精确计算，而经分析、推理或进行简单的心算就能找出答案的一种解题方法。它的最大优点是不需要精确计算，只要对数据进行粗略估计或模糊计算，就能使问题迎刃而解。（1）解答时应了解一些常用的物理数据：家庭照明电压值220V、每层楼高3m左右、一个鸡蛋的质量约50g、成人身高约1.60～1.80m、人体的密度约为1.0×103kg/m3、人的心跳约1秒70～80次、人体电阻约为几千～几百千欧、人正常步行的速度1.4m/s、自行车一般行驶速度约5m/s、一本物理课本的质量约230g、一张报纸平铺在桌面产生的压强约0.5Pa等。(2)记住一些重要的物理常数：光在真空中的传播速度、声音在空气中的传播速度、水的密度、水的比热容等。

11.图像法：在物理学中，常采用数学中的函数图像，将物理量之间的关系表示出来。因此图像实际上反映了物理过程（如熔化图线等）和物理量的关系（如电阻的伏安特性曲线等）。运用图像知识来解物理试题的方法，叫“图像法”。运用此方法时应做到：(1)识别或认定图像横坐标和纵坐标所表示的物理量，弄清情景所描述的物理过程及其有关的因素和控制条件；(2) 分析图像的变化趋势或规律，弄清图像所表达的物理意义；(3)根据图像的变化情况确定两个物理量之间的关系，并给以正确描述或做出正确判断。

12.放大法：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。

13.分类法：分类法是指把大量的事物按照一定的“标准”，将其划分为不同的种类的方法。其一般步骤为:(l)确定分类依据;(2)选择分类方法;(3)正确进行分类. 如把固体分为晶体和非晶体两类、导体和绝缘体。机械运动分为直线运动和曲线运动等。

14.观察法：物理是一门以观察、实验为基础的学科。人们的许多物理知识是通过观察和实验认真地总结和思索得来的。著名的马德堡半球实验，证明了大气压强的存在。在教学中，可以根据教材中的实验，如长度、时间、温度、质量、密度、力、电流、电压等物理量的测量实验中，要求学生认真细致的观察，进行规范的实验操作，得到准确的实验结果，养成良好的实验习惯，培养实验技能。大部分均利用的是观察法。

15.多因式乘积法：用两个或者两个以上物理量的乘积定义一个新的物理量，这种方法叫做乘积法。例：电功、电热、热量等概念公式采取的都是这样的方法。

16.逆向思维法：逆向思维是指与一般思维方向相反的思维方式，也称反向思维逆向思维也叫求异思维，它是对司空见惯的似乎已成定论的事物或观点反过来思考的一种思维方式。敢于“反其道而思之”，让思维向对立面的方向发展，从问题的相反面深入地进行探索，树立新思想，创立新形象。当大家都朝着一个固定的思维方向思考问题时，而你却独自朝相反的方向思索，这样的思维方式就叫逆向思维。例：由电生磁想到磁生电。通过熔化过程想象凝固过程；由汽化吸热想到液化放热，加快蒸发想到减慢蒸发；由升华吸热想到凝华放热。

17.思维导图法：是英国著名教育专家东尼·博赞创造的一种学习方法。在学习科学过程中，以思维导图的形式将科学知识自主建构串联成网，可直观显现知识脉络，深刻领会知识间的内在联系。

物理科学方法题考法及其解析

【转换法例题1】在探究阻力对物体运动的影响时：

（1）如图甲所示让小车从同一个斜面的同一高度静止释放，目的是　      　。由图可知，小车受到的阻力越小，小车运动的路程　    　。如果小车在绝对光滑的水平面上运动，小车将　    　。

（2）在辨析图乙小明、小华的观点，研究力与运动的关系时，为什么设计探究阻力对物体运动的影响，而不设计探究推力对物体运动的影响，理由是　            　。

参考答案：（1）小车达水平面时的速度相同；越远；匀速直线运动；（2）同一接触面摩擦力一定，容易探究摩擦力对物体的影响，而推力不容易控制大小，且不便于测量推力的大小。

解析：（1）本题探究“阻力对物体运动的影响”，考查控制变量法和转化法、推理法的运用等知识。为完成“阻力对物体运动的影响”的实验，应采用控制变量法，即保持小车到达水平面时的速度相同。而毛巾—棉布—木板粗糙程度变小，根据实验现象得出结论。

（1）让小车从斜面的同一高度由静止下滑的目的是，当小车到达水平面时，使小车的速度相同；

毛巾、棉布、木板粗糙程度变小，阻力变小，根据实验现象，可以得出结论，水平面越光滑，小车受到的阻力越小，在水平面上运动的距离越远；

如果水平面绝对光滑，对小车没有阻力，则小车将做匀速直线运动；

（2）研究阻力对小车运动的影响，需要改变接触面的粗糙程度，且对于同一接触面摩擦力一定，不同接触面，摩擦力不同，容易探究摩擦力对物体的影响，而推力，不易控制其大小且不便于测量推力的大小。

【模型法例题2】下面几个研究实例中，采用了相同研究方法的是（　　）

①利用光线表示光传播的径迹和方向

②“探究压力的作用效果与受力面积的关系”时，保持压力不变，改变受力面积

③“比较不同物质吸热的情况”时，用加热时间的长短表示吸收热量的多少

④“探究物体的动能与速度的关系”时，让同一钢球从斜面的不同高度由静止滚下

A．①和②   B．②和③   C．②和④   D．③和④

答案：C

③“比较不同物质吸热的情况”时，用加热时间的长短来表示吸收热量的多少，在这里采用了转换法测量物质吸收的热量；

④“探究物体的动能与速度的关系”时，让同一钢球从斜面的不同高度由静止滚下。采用的是控制变量法。

【理想化实验法例题3】测量电流时，需要将电流表串联在电路中，通常，电流表的电阻比待测电路的电阻小得多，因此对测量值的影响可以忽略不计。下列研究方法与此相同的是（　　）

A．在探究平面镜成像特点实验中，用两根相同的蜡烛探究像与物的大小关系

B．在探究二力平衡条件的实验中，选用轻质卡片

C．根据被压物体形变大小反映压力作用效果

D．在研究光的传播现象时，引入光线

答案：B

解析：测量电流时，需要将电流表串联在电路中，通常，电流表的电阻比待测电路的电阻小得多，因此对测量值的影响可以忽略不计，这种方法叫理想化实验法。

A.在探究平面镜成像特点实验中，用两根相同的蜡烛探究像与物的大小关系时，采用的是等效替代法，故A不符合题意；

B.在探究二力平衡条件的实验中，选用轻质卡片，忽略了纸片质量的影响，用到了理想实验法，故B符合题意；

C.在探究影响压力作用效果因素的实验中，根据被压物体形变大小反映压力作用效果，用到了转换法，故C不符合题意；

D.在研究光的传播现象时，用一条带箭头的直线来表示光线，采用的是模型法，故D不符合题意。

【微小量放大法例题4】将玻璃瓶、两端开口的细玻璃管和橡皮塞组成如图所示的装置。装置内加入适量的液体，可完成如下四个实验：在这些实验的设计中，把微小变化放大以利于观察的是（　　）

①验证力使物体发生形变；②观察大气压随高度的变化

③观察液体的热胀冷缩：④模拟潜水艇的浮沉。

A．①②③   B．②③④   C．①③④   D．①②④

答案：A

解析：物理变化非常不明显，但是确实发生了微小变化，这种把微小量放大有利于观察的方法在物理学里称为“微小量放大法”。

力可以使物体发生形变，当细玻璃管内液柱高度发生变化时，可以反应大气压的变化；物体具有热胀冷缩的性质，温度发生变化时，物体体积会发生变化。

①用力挤压瓶子，瓶子可以发生形变，利用该装置可以验证，力可以使固体发生微小变化；

【控制变量法例题5】在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中，辰辰同学和他的伙伴们做了如图所示的一系列实验．

（1）①②③三次实验是为了探究浮力的大小与　　的关系，得出的结论是　　．

（2）分析　　三次的实验数据，可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关．

（3）此实验还探究了浮力的大小与　　的关系，得出的结论是　　．

（4）通过实验数据可知金属块的密度为　　kg/m³．

【答案】（1）排开液体体积；在液体密度一定时，物体排开液体的体积越大，物体受到的浮力越大；（2）①③④；（3）液体密度；在排开液体体积一定的情况下，液体密度越大，物体受到的浮力越大；（4）9000．

【评析】此题考查了学生比较熟悉的控制变量法，控制变量法的优点就是将复杂的问题简单化，再结合实验过程图，很容易完成看起来复杂或者是高不可攀的科学问题。

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