關于初中物理常見的研究方法第1頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三認識一個科學家的方法遠比認識他的成果價值要大。因此我們不僅要讓學生掌握基本的物理概念和規律，了解物理學的知識體系，同時也要介紹物理方法，指導學生學運用正確的物理方法研究問題、分析問題、解決問題。

新課程提出的多維目標中，過程與方法是其中的一個重要緯度目標。巴甫洛夫也認為，第2頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三類比法、等效法、轉換法、控制變量法、模型法、推理法、比值定義法、多因式乘積法、放大法、積累法、圖象法、圖表法、猜想法等。下面我們介紹其中一些常見的研究方法。初中物理中用到的科學方法有許多，例如觀察法、實驗法、比較法、歸納法、分類法、第3頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三一、控制變量法：就是把一個多因素影響某一物理量的問題，通過控制其中幾個因素不變，只讓其中一個因素改變，從而轉化為多個單一因素影響某一物理量的問題的研究方法。這種方法在實驗數據的表格上反映為：某兩次試驗只有一個條件不相同，若兩次試驗結果不同，則與該條件有關，否則無關。反過來，若要研究的問題是物理量與某一因素是否有關，則應只使該因素不同，而其他因素均應相同。控制變量法是中學物理中最常用的方法。第4頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三書中實例:研究影響力的作用效果的因素研究滑動摩檫力與哪些因素有關

研究液體內部的壓強

研究影響液體蒸發快慢的因素研究物體吸熱與物質種類、質量、溫度的關系

研究影響電阻大小的因素研究電流與電壓、電阻的關系研究電功或電熱與哪些因素有關

研究通電導體在磁場中的受力與哪些因素有關研究影響感應電流的方向因素研究動能（或重力勢能）與哪些因素有關

……第5頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三ABCDEFGH例1：探究決定電阻大小的因素第6頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三第7頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三分析數據，得出結論：（1）導體的電阻跟導體的材料有關；（2）導體的材料、橫截面積，都相同時，導體越長，電阻越大；（3）導體的材料、長度都相同時，導體的橫截面積越小，電阻越大；（4）導體被加熱后，它的溫度升高，電流表示數變小，表明導體的電阻變大，這說明導體的電阻還跟溫度有關，對大多數導體來說，溫度越高電阻越大。第8頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三

例2：某校研究性學習小組在探究“液體蒸發的快慢與哪些因素有關”的過程中，根據生活經驗提出了以下兩種猜想：

猜想一：液體蒸發的快慢可能和物質的種類有關。

猜想二：液體蒸發的快慢和液體表面空氣流動的快慢有關。

針對猜想一，同學們設計的實驗及觀察到的現象如下：

在玻璃板上，同時用酒精和水涂一個同樣大的圓斑，觀察發現酒精圓斑先干了。

請你認真思考下列問題，并回答：

（1）同學們通過實驗得出的結論是：

（2）實驗中“涂同樣大的圓斑”其目的是：

（3）設計出研究猜想二的實驗方案：

蒸發的快慢與液體種類有關

控制變量，使之在相同的條件下進行比較在兩個表面積相同的同種液體條件下，比較不同空氣流動快慢時的蒸發情況

第9頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三例3:小蘭在觀察提琴、吉他、二胡等弦樂器的弦振動時，猜測：即使在弦張緊程度相同的條件下，發聲的音調高低還可能與弦的粗細、長短、及弦的材料有關。于是她想通過實驗來探究一下自己的猜想是否正確。下表是她在實驗室控制的琴弦條件。第10頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三如果小蘭想探究弦發聲的音調與弦的材料的關系，你認為她應該選用表中編號為__________的琴弦（只填寫字母代號）。探究過程通常采用下列一些步驟：①實驗研究；②分析歸納；③提出問題（或猜想）；④得出結論等。你認為小蘭要完成本探究的全過程，所采取步驟的合理順序應該是：__________（只填寫數字代號）。在上述探究過程中，總要控制某些因素，使它們保持不變，進而尋找出另外一些因素的關系，這種研究方法叫做“控制變量法”。請你再寫出一個初中物理中用到這種方法的實驗名稱：__________。第11頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三分析：想探究弦發聲的音調與弦的材料的關系，應控制弦的粗細、長短相同，只讓弦的材料不同，據此找到弦D和E；第2問考查探究問題的方法，答案為③①②④；第3問把學生的思路引向了整個初中物理學習的內容，同學們可以從力、聲、熱、光、電、磁、能等方面回答。第12頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三二、推理法（理想實驗法）有一些物理現象，由于受實驗條件限制，無法直接驗證，需要我們在通常的情況下進行實驗，然后進行合理的推想，得出結論，達到認識事物本質的目的。這也是一種常用的科學方法——推理法。由于推理法是用通常情況下完成的實驗代替了理想情況下才能完成的實驗，所以推理法有時也叫理想實驗法。初中物理教材中比較典型的例子是牛頓第一定律的得出。第13頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三例：人們常用推理的方法研究物理問題。在研究物體運動狀態與力的關系時，伽利略通過如圖甲所示的實驗和對實驗結果的推理得到如下結論：運動著的物體，如果不受外力作用，它的速度將保持不變，并且一直運動下去。小車在不同表面上的運動毛巾表面棉布表面木板表面abc第14頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三推理的方法同樣用在“研究聲音的傳播”實驗中。在如圖乙的試驗中，現有的實驗設備總是很難將玻璃罩內抽成真空狀態，在這種情況下，你是怎樣通過實驗現象推理得出“聲音不能在真空中傳播”這一結論的？第15頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三【分析】在“研究聲音的傳播”實驗中，實驗現象是隨著罩內空氣的不斷抽出，聽到鈴聲越來越弱。但最后還是能聽到聲音，主要原因有：實驗設備總是很難將玻璃罩內抽成真空狀態，以及周圍的固體還能傳聲。這時推理就顯得很重要了，它能夠突破實驗條件的限制，抓住主要因素，忽略次要因素，得出結論。題目的示例，既給出了學生套用的格式，又降低了考題的難度。本實驗可以推理：如果罩內被抽成真空，將不能聽到鈴聲，由此可以推出“聲音不能在真空中傳播”的結論。第16頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三三、轉換法：

物理學中對于一些看不見、摸不著的現象或不易直接測量的物理量，通常用一些非常直觀的現象去認識，或用易測量的物理量間接測量，這種研究問題的方法叫轉換法。初中物理在研究概念、規律和實驗中多處應用了這種方法。第17頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三書中實例:物體發生形變或運動狀態改變可證明此物受到力的作用

馬得堡半球實驗可證明大氣壓的存在

影子的形成可證明光沿直線傳播奧斯特實驗可證明電流周圍有磁場指南針指南北可證明地磁場的存在

擴散現象可證明分子做無規則運動鉛塊實驗可證明分子間引力的存在運動的物體能對外做功可證明它具有能

……溫度計的工作原理第18頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三例：用下圖所示的實驗來研究流體壓強與流速的關系時，對著兩紙片中間吹氣是為了

，你是通過觀察

來判斷紙片間壓強大小變化的。這種研究問題的方法叫做

。

加快兩紙片間空氣的流速

兩紙片相互靠近或遠離轉換法第19頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三【分析】對著兩紙片中間吹氣是為了加快兩紙片間空氣的流速，我們是通過觀察兩紙片相互靠近或遠離來判斷紙片間壓強大小變化的。由于氣體壓強我們看不見、摸不著，所以我們通過這種轉換法的方式感知它的存在。

第20頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三四、等效法：等效是指不同的物理現象、模型、過程等在物理意義、作用效果或物理規律方面是相同的。它們之間可以相互替代，而保證結論不變。等效的方法是指面對一個較為復雜的問題，提出一個簡單的方案或設想，而使它們的效果完全相同，從而將問題化難為易，求得解決。第21頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三書中實例:等效電路

等效電阻

分力與合力等效

……用排水法測量不規則小塊固體的體積第22頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三請觀察：轉換法:

電流大小燈泡亮度磁場小磁針偏轉等效法:分力合力小石塊體積排開水的體積;小結：“等效法”中相互替代的兩個物理量種類通常相同，而“轉換法”中的兩個物理量只是有因果關系，其性質往往并不相同。放大法？累積法？第23頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三〖例〗如圖所示，在桌面上豎立一塊玻璃板，把一支點燃的蠟燭放在玻璃板前面，可以看到玻璃板面出現蠟燭的像。要想研究玻璃板成像特點，關鍵的問題是設法確定像的位置。仔細想想，實驗時具體的做法是__________。我們這樣確定像的位置，憑借的是視覺效果的相同，因而可以說是采用了_________的科學方法。第24頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三【分析】虛像是無法用光屏承接的，因此虛像特點的研究成了實驗的一個難題；為了準確的探究平面鏡所成虛像的特點，實驗中用兩支完全相同的蠟燭和可透視的平面玻璃板，并采用等效法很好地解決了這一難題。答案：另外拿一只相同的蠟燭在玻璃板后面移動，直到看上去它跟像完全重合；等效替代。第25頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三五、類比法：

類比在物理學中有著廣泛的應用。所謂類比，實際上是一種從特殊到特殊或從一般到一般的推理。它是根據兩個（或兩類）對象之間在某些方面的相同或相似而推出它們在其他方面也可能相同或相似的一種邏輯思維。從而可以幫助我們理解較復雜的實驗和較難的物理知識。第26頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三書中實例:電壓與水壓電流與水流

內能與機械能

……原子結構與太陽系第27頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三例：為了讓同學們理解把幾個電阻串聯起來和并聯起來對總電阻的影響，老師作了這樣的一個“類比”：某學校的同學想從小河的南岸到北岸參加植樹活動，他們利用若干塊相同的木板搭成如圖所示的三種橋梁，請大家想一想，要想讓全校的學生安全地過河，按哪一種方法搭建的橋梁最方便快捷呢？而哪一種方法又是最不合理的呢？同學們肯定會很快地判斷出：第三種方法是最方便快捷的，因為它的橋面最寬；而第二種方法是最不合理的，因為它不僅沒有增加橋面的寬度，反而加長了橋面的長度！第28頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三現在我們將上例中的每一塊木板當成一個電阻，則第二種方法相當于將三個電阻

聯，第三種方法相當于將三個電阻

聯，于是同學們就很容易通過對比三種橋的效果得出這樣的結論：把幾個電阻串聯起來，相當于增加了導體的

，所以總電阻

（填“變大”、“變小”、“不變”）；把幾個電阻并聯起來，相當于增加了導體的

，所以總電阻

（填“變大”、“變小”、“不變”）。請你也試著舉一個這樣的“類比”研究科學問題的例子：

。第29頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三【分析】第二種方法相當于將三個電阻串聯，第三種方法相當于將三個電阻并聯。對比三種橋的效果可以得出這樣的結論：把幾個電阻串聯起來，相當于增加了導體的長度，所以總電阻變大；把幾個電阻并聯起來，相當于增加了導體的橫截面積，所以總電阻變小。這樣的“類比”研究科學問題的例子除了上文提到的還有：波紋在水面的傳播類比聲波的形成；研究聲波時，可以用彈簧做類比實驗，將彈簧平放于桌面，來回運作，會形成密部和疏部；細水管喝水比粗吸管喝水時間要慢，就好比粗的導體中電阻比細導體的電阻小；大氣的壓強就好象無數的雨點打在傘上一樣；……

第30頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三六、模型法：

實際中的事物都是錯綜復雜的，在用物理的規律對實際中的事物進行研究時，常需要對它們進行必要的簡化，忽略次要因素，以突出主要矛盾．用這種理想化的方法將實際中的事物進行簡化，便可得到一系列的物理模型。

第31頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三書中實例:研究肉眼觀察不到的原子結構時建立原子核式結構模

研究連通器原理時用到液片模型研究光現象時用到光線模型研究磁現象時用到磁感線模型力的示意圖或力的圖示是實際物體和作用力的模型電路圖是實物電路的模型……第32頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三注意：模型法有時也包含有類比法的思想，但它更突出的特點是力求將研究的對象抽象化、簡單化。第33頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三〖例〗蕪湖長江大橋是座目前我國科技含量較高的特大型公、鐵兩用斜拉索橋梁。大橋的建設，用到了很多物理學的知識和研究方法。（1）在鐵路橋引橋靠近居民住宅區一側，建有高3米左右的板墻（如圖所示），其作用是____________________。（2）汽車過橋時，每隔一段距離會有明顯顛簸，這是大橋橋面上的縫隙所致。這些縫隙是（）A．一種交通標志，用于確認距離，避免發生追尾事故B．來往車輛過多，造成路面損毀C．避免司機開車由于過分平穩而瞌睡D．伸縮縫，用于允許路面的膨脹和收縮

第34頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三（3）將大橋的結構進行簡化，取其部分可抽象成如圖丁所示的模型。①可以看出它用到了的相關知識。其中O是__________，代表橋重和過往車輛等產生的對橋的作用力。②為了減小鋼索承受的拉力，在需要與可能的前提下，可以適當增加塔橋的高度。請分析原因。③假如讓你來設計新的斜拉索式大橋，你還能提出什么方法可以減輕鋼索承受拉力？（說出一種方法即可）④你知道嗎？在上述的研究中，我們用到了物理學中很重要的一種研究方法：建立模型。建立模型可以幫助人們透過現象，忽略次要因素，從本質認識和處理問題；建立模型還可以幫助人們顯示復雜事物及過程，幫助人們研究不易甚至無法直接觀察的現象。想想看，在初中物理學習中，你在研究哪些問題時也用到了這種研究方法？請舉一例具體說明。（本題實例除外）第35頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三【分析】本題以蕪湖長江大橋為載體，將聲、熱、杠桿等知識有機的融合，考查學生綜合利用知識的能力。特別是注重了對物理學研究方法的考查，使學生在做題過程中學會了忽略次要因素，抓住主要問題的建立模型法。題目最后一問讓學生再舉例子說明在初中物理學習中，在研究哪些問題時也用到了這種方法？容易激活學生的思維，促使學生對知識的回憶和重新整合。答案：①用以隔音，減少火車行駛時產生的噪音污染。②（D）。③(1)杠桿、支點、F1；(2)增加橋塔的高度，可以增大拉力的力臂。根據杠桿的平衡條件，鋼索所承受的拉力也隨之減小；(3)使用新型輕質材料減小橋梁自重等。④略。第36頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三七、比較法：

尋找兩件事物的相同和不同之處，就需要用到比較法，可以進行比較的事物和物理量很多，對不同或有聯系的兩個對象進行比較，我們主要從中尋找它們的不同點和相同點，從而進一步揭示事物的本質屬性。第37頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三書中實例:質量與重力的比較壓力與重力的比較串聯與并聯電路的比較電流表和電壓表用法的比較串、并電路電壓、電流、電阻的比較功率與效率的比較電與磁的比較……第38頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三例:某小組同學研究圓柱體上、下表面受到液體的壓力大小與液體深度、密度的關系。實驗時，該小組同學把一個高為0．1m的實心圓柱體先后浸沒在甲、乙兩種液體中(液體甲的密度大于液體乙的密度)，并不斷改變它所處的深度。他們利用儀器測得液面到圓柱體上表面的距離及圓柱體上、下表面受到液體的壓，并利用公式求得上、下表面受到液體的壓力。

第39頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三表一液體甲分析

同一表格中,ρ液相同，研究的是F1與h的關系.結論

在ρ液相同的情況下，F1與h.成正比.表二液體乙

液面到上表面的距離h(m)00.020.040.060.080.10上表面受到液體的壓力F1(N)00.200.400.600.801.00下表面受到液體的壓力F2(N)1.001.201.401.601.802.00液面到上表面的距離h(m)00.020.040.060.080.10上表面受到液體的壓力F1(N)00.160.320.480.640.80下表面受到液馇的壓力F2(N)0.800.961.l21.281.441.60(1)比較表一(或表二)中第一行與第二行數據，結論如何？第40頁，共44頁，2023年，2月20日，星期三表一液體甲分析

相同，研究的是F1與ρ液的關系.結論

在h相同的情況下，ρ液越大，F越大.表二液體乙

液面到上表面的距離h(m)00.020.040.060.080.10上表面受到液體的壓力F1(N)00.200.400.600.801.00下表面受到液體的壓力F2(N)1.001.201.401.601.802.00液面到上表面的距離h(m)00.020.040.060.08