㈠ 課題研究的方法有哪些
調查法
調查法是科學研究中最常用的方法之一。它是有目的、有計劃、有系統地搜集有關研究對象現實狀況或歷史狀況的材料的方法。調查方法是科學研究中常用的基本研究方法,它綜合運用歷史法、觀察法等方法以及談話、問卷、個案研究、測驗等科學方式,對教育現象進行有計劃的、周密的和系統的了解,並對調查搜集到的大量資料進行分析、綜合、比較、歸納,從而為人們提供規律性的知識。
調查法中最常用的是問卷調查法,它是以書面提出問題的方式搜集資料的一種研究方法,即調查者就調查項目編製成表式,分發或郵寄給有關人員,請示填寫答案,然後回收整理、統計和研究。
觀察法
觀察法是指研究者根據一定的研究目的、研究提綱或觀察表,用自己的感官和輔助工具去直接觀察被研究對象,從而獲得資料的一種方法。科學的觀察具有目的性和計劃性、系統性和可重復性。在科學實驗和調查研究中,觀察法具有如下幾個方面的作用:①擴大人們的感性認識。②啟發人們的思維。③導致新的發現。
實驗法
實驗法是通過主支變革、控制研究對象來發現與確認事物間的因果聯系的一種科研方法。其主要特點是:第一、主動變革性。觀察與調查都是在不幹預研究對象的前提下去認識研究對象,發現其中的問題。而實驗卻要求主動操縱實驗條件,人為地改變對象的存在方式、變化過程,使它服從於科學認識的需要。第二、控制性。科學實驗要求根據研究的需要,藉助各種方法技術,減少或消除各種可能影響科學的無關因素的干擾,在簡化、純化的狀態下認識研究對象。第三,因果性。實驗以發現、確認事物之間的因果聯系的有效工具和必要途徑。
文獻研究法
文獻研究法是根據一定的研究目的或課題,通過調查文獻來獲得資料,從而全面地、正確地了解掌握所要研究問題的一種方法。文獻研究法被子廣泛用於各種學科研究中。其作用有:①能了解有關問題的歷史和現狀,幫助確定研究課題。②能形成關於研究對象的一般印象,有助於觀察和訪問。③能得到現實資料的比較資料。④有助於了解事物的全貌。
實證研究法
實證研究法是科學實踐研究的一種特殊形式。其依據現有的科學理論和實踐的需要,提出設計,利用科學儀器和設備,在自然條件下,通過有目的有步驟地操縱,根據觀察、記錄、測定與此相伴隨的現象的變化來確定條件與現象之間的因果關系的活動。主要目的在於說明各種自變數與某一個因變數的關系。
定量分析法
在科學研究中,通過定量分析法可以使人們對研究對象的認識進一步精確化,以便更加科學地揭示規律,把握本質,理清關系,預測事物的發展趨勢。
定性分析法
定性分析法就是對研究對象進行「質」的方面的分析。具體地說是運用歸納和演繹、分析與綜合以及抽象與概括等方法,對獲得的各種材料進行思維加工,從而能去粗取精、去偽存真、由此及彼、由表及裡,達到認識事物本質、揭示內在規律。
跨學科研究法
運用多學科的理論、方法和成果從整體上對某一課題進行綜合研究的方法,也稱「交叉研究法」。科學發展運動的規律表明,科學在高度分化中又高度綜合,形成一個統一的整體。據有關專家統計,現在世界上有2000多種學科,而學科分化的趨勢還在加劇,但同時各學科間的聯系愈來愈緊密,在語言、方法和某些概念方面,有日益統一化的趨勢。
個案研究法
個案研究法是認定研究對象中的某一特定對象,加以調查分析,弄清其特點及其形成過程的一種研究方法。個案研究有三種基本類型:(1)個人調查,即對組織中的某一個人進行調查研究;(2)團體調查,即對某個組織或團體進行調查研究;(3)問題調查,即對某個現象或問題進行調查研究。
功能分析法
功能分析法是社會科學用來分析社會現象的一種方法,是社會調查常用的分析方法之一。它通過說明社會現象怎樣滿足一個社會系統的需要(即具有怎樣的功能)來解釋社會現象。
數量研究法
數量研究法也稱「統計分析法」和「定量分析法」,指通過對研究對象的規模、速度、范圍、程度等數量關系的分析研究,認識和揭示事物間的相互關系、變化規律和發展趨勢,藉以達到對事物的正確解釋和預測的一種研究方法。
模擬法(模型方法)
模擬法是先依照原型的主要特徵,創設一個相似的模型,然後通過模型來間接研究原型的一種形容方法。根據模型和原型之間的相似關系,模擬法可分為物理模擬和數學模擬兩種。
探索性研究法
探索性研究法是高層次的科學研究活動。它是用已知的信息,探索、創造新知識,產生出新穎而獨特的成果或產品。
信息研究方法
信息研究方法是利用信息來研究系統功能的一種科學研究方法。美國數學、通訊工程師、生理學家維納認為,客觀世界有一種普遍的聯系,即信息聯系。當前,正處在「信息革命」的新時代,有大量的信息資源,可以開發利用。信息方法就是根據資訊理論、系統論、控制論的原理,通過對信息的收集、傳遞、加工和整理獲得知識,並應用於實踐,以實現新的目標。信息方法是一種新的科研方法,它以信息來研究系統功能,揭示事物的更深一層次的規律,幫助人們提高和掌握運用規律的能力。
經驗總結法
經驗總結法是通過對實踐活動中的具體情況,進行歸納與分析,使之系統化、理論化,上升為經驗的一種方法。總結推廣先進經驗是人類歷史上長期運用的較為行之有效的領導方法之一。
描述性研究法
描述性研究法是一種簡單的研究方法,它將已有的現象、規律和理論通過自己的理解和驗證,給予敘述並解釋出來。它是對各種理論的一般敘述,更多的是解釋別人的論證,但在科學研究中是必不可少的。它能定向地提出問題,揭示弊端,描述現象,介紹經驗,它有利於普及工作,它的實例很多,有帶揭示性的多種情況的調查;有對實際問題的說明;也有對某些現狀的看法等。
數學方法
數學方法就是在撇開研究對象的其他一切特性的情況下,用數學工具對研究對象進行一系列量的處理,從而作出正確的說明和判斷,得到以數字形式表述的成果。科學研究的對象是質和量的統一體,它們的質和量是緊密聯系,質變和量變是互相制約的。要達到真正的科學認識,不僅要研究質的規定性,還必須重視對它們的量進行考察和分析,以便更准確地認識研究對象的本質特性。數學方法主要有統計處理和模糊數學分析方法。
思維方法
思維方法是人們正確進行思維和准確表達思想的重要工具,在科學研究中最常用的科學思維方法包括歸納演繹、類比推理、抽象概括、思辯想像、分析綜合等,它對於一切科學研究都具有普遍的指導意義。
系統科學方法
20世紀,系統論、控制論、資訊理論等橫向科學的迅猛發展,為發展綜合思維方式提供了有力的手段,使科學研究方法不斷地完善。而以系統論方法、控制論方法和資訊理論方法為代表的系統科學方法,又為人類的科學認識提供了強有力的主觀手段。它不僅突破了傳統方法的局限性,而且深刻地改變了科學方法論的體系。這些新的方法,既可以作為經驗方法,作為獲得感性材料的方法來使用,也可以作為理論方法,作為分析感性材料上升到理性認識的方法來使用,而且作為後者的作用比前者更加明顯。它們適用於科學認識的各個階段,因此,我們稱其為系統科學方法。
㈡ 化學中有哪些探究實驗採用的方法
1.控制變數法(研究單一變數對一個事件的影響)
2.假設實驗法(大膽猜測,小心論證)
3.類比模型法(比如研究水分子,做成模型研究起來方便)
想起來我會再補充的
㈢ 論文的研究方法有哪些
研究方法是指在研究中發現新現象、新事物,或提出新理論、新觀點,揭示事物內在規律的工具和手段。
1、規范研究法
會計理論研究的一般方法,它是根據一定的價值觀念或經濟理論對經濟行為人的行為結果及產生這一結果的制度或政策進行評判,回答經濟行為人的行為應該是什麼的分析方法。
2、實證研究法
實證研究法是認識客觀現象,向人們提供實在、有用、確定、精確的知識研究方法,其重點是研究現象本身「是什麼」的問題。實證研究法試圖超越或排斥價值判斷,只揭示客觀現象的內在構成因素及因素的普遍聯系,歸納概括現象的本質及其運行規律。
3、案例分析法
案例分析法是指把實際工作中出現的問題作為案例,交給受訓學員研究分析,培養學員們的分析能力、判斷能力、解決問題及執行業務能力的培訓方法。
4、比較分析法
是通過實際數與基數的對比來提示實際數與基數之間的差異,藉以了解經濟活動的成績和問題的一種分析方法。在科學探究活動中常常用到,他與等效替代法相似。
5、思維方法
思維方法是人們正確進行思維和准確表達思想的重要工具,在科學研究中最常用的科學思維方法包括歸納演繹、類比推理、抽象概括、思辯想像、分析綜合等,它對於一切科學研究都具有普遍的指導意義。
6、內容分析法
內容分析法是一種對於傳播內容進行客觀,系統和定量的描述的研究方法。其實質是對傳播內容所含信息量及其變化的分析,即由表徵的有意義的詞句推斷出准確意義的過程。內容分析的過程是層層推理的過程。
7、文獻分析法
文獻分析法主要指搜集、鑒別、整理文獻,並通過對文獻的研究,形成對事實科學認識的方法。文獻分析法是一項經濟且有效的信息收集方法,它通過對與工作相關的現有文獻進行系統性的分析來獲取工作信息。一般用於收集工作的原始信息,編制任務清單初稿。
8、數學方法
數學方法就是在撇開研究對象的其他一切特性的情況下,用數學工具對研究對象進行一系列量的處理,從而作出正確的說明和判斷,得到以數字形式表述的成果。科學研究的對象是質和量的統一體,它們的質和量是緊密聯系,質變和量變是互相制約的。要達到真正的科學認識,不僅要研究質的規定性,還必須重視對它們的量進行考察和分析,以便更准確地認識研究對象的本質特性。數學方法主要有統計處理和模糊數學分析方法。
㈣ 自然科學的研究方法都有哪些
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現代自然科學研究方法
自然科學方法論實質上是哲學上的方法論原理在各門具體的自然科學中的應用。作為科學,它本身又構成了一門軟科學,它是為各門具體自然科學提供方法、原則、手段、途徑的最一般的科學。自然科學作為一種高級復雜的知識形態和認識形式,是在人類已有知識的基礎上,利用正確的思維方法、研究手段和一定的實踐活動而獲得的,它是人類智慧和創造性勞動的結晶。因此,在科學研究、科學發明和發現的過程中,是否擁有正確的科學研究方法,是能否對科學事業作出貢獻的關鍵。正確的科學方法可以使研究者根據科學發展的客觀規律,確定正確的研究方向;可以為研究者提供研究的具體方法;可以為科學的新發現、新發明提供啟示和借鑒。因此現代科學研究中尤其需要注重科學方法論的研究和利用,這也就是我們要強調指出的一個問題。
一、科學實驗法
科學實驗、生產實踐和社會實踐並稱為人類的三大實踐活動。實踐不僅是理論的源泉,而且也是檢驗理論正確與否的惟一標准,科學實驗就是自然科學理論的源泉和檢驗標准。特別是現代自然科學研究中,任何新的發現、新的發明、新的理論的提出都必須以能夠重現的實驗結果為依據,否則就不能被他人所接受,甚至連發表學術論文的可能性都會被取締。即便是一個純粹的理論研究者,他也必須對他所關注的實驗結果,甚至實驗過程有相當深入的了解才行。因此,可以說,科學實驗是自然科學發展中極為重要的活動和研究方法。
(一)科學實驗的種類
科學實驗有兩種含義:一是指探索性實驗,即探索自然規律與創造發明或發現新東西的實驗,這類實驗往往是前人或他人從未做過或還未完成的研究工作所進行的實驗;二是指人們為了學習、掌握或教授他人已有科學技術知識所進行的實驗,如學校中安排的實驗課中的實驗等。實際上兩類實驗是沒有嚴格界限的,因為有時重復他人的實驗,也可能會發現新問題,從而通過解決新問題而實現科技創新。但是探索性實驗的創新目的明確,因此科技創新主要由這類實驗獲得。
從另一個角度,又可把科學實驗分為以下類型。
定性實驗:判定研究對象是否具有某種成分、性質或性能;結構是否存在;它的功效、技術經濟水平是否達到一定等級的實驗。一般說來,定性實驗要判定的是「有」或「沒有」、「是」或「不是」的,從實驗中給出研究對象的一般性質及其他事物之間的聯系等初步知識。定性實驗多用於某項探索性實驗的初期階段,把注意力主要集中在了解事物本質特性的方面,它是定量實驗的基礎和前奏。
定量實驗:研究事物的數量關系的實驗。這種實驗側重於研究事物的數值,並求出某些因素之間的數量關系,甚至要給出相應的計算公式。這種實驗主要是採用物理測量方法進行的,因此可以說,測量是定量實驗的重要環節。定量實驗一般為定性實驗的後續,是為了對事物性質進行深入研究所應該採取的手段。事物的變化總是遵循由量變到質變,定量實驗也往往用於尋找由量變到質變關節點,即尋找度的問題。
驗證性實驗:為掌握或檢驗前人或他人的已有成果而重復相應的實驗或驗證某種理論假說所進行的實驗。這種實驗也是把研究的具體問題向更深層次或更廣泛的方面發展的重要探索環節。
結構及成分分析實驗:它是測定物質的化學組分或化合物的原子或原子團的空間結構的一種實驗。實際上成分分析實驗在醫學上也經常採用,如血、尿、大便的常規化驗分析和特種化驗分析等。而結構分析則常用於有機物的同分異構現象的分析。
對照比較實驗:指把所要研究的對象分成兩個或兩個以上的相似組群。其中一個組群是已經確定其結果的事物,作為對照比較的標准,稱為「對照組」,讓其自然發展。另一組群是未知其奧秘的事物,作為實驗研究對象,稱為實驗組,通過一定的實驗步驟,判定研究對象是否具有某種性質。這類實驗在生物學和醫學研究中是經常採用的,如實驗某種新的醫療方案或葯物及營養晶的作用等。
相對比較實驗:為了尋求兩種或兩種以上研究對象之間的異同、特性等而設計的實驗。即把兩種或兩種以上的實驗單元同時進行,並作相對比較。這種方法在農作物雜交育種過程中經常採用,通過對比,選擇出優良品種。
析因實驗:是指為了由已知的結果去尋求其產生結果的原因而設計和進行的實驗。這種實驗的目的是由果索因,若果可能是多因的,一般用排除法處理,一個一個因素去排除或確定。若果可能是雙因的,則可以用比較實驗去確定。這就與謀殺案的偵破類似,把懷疑對象一個一個地排除後,逐漸縮小懷疑對象的范圍,最終找到謀殺者或主犯,即產生結果的真正原因或主要原因。
判決性實驗:指為驗證科學假設、科學理論和設計方案等是否正確而設計的一種實驗,其目的在於作出最後判決。如真空中的自由落體實驗就是對亞里士多德錯誤的落體原理(重物體比輕物體下落得快)的判決性實驗。
此外,科學實驗的分類中還包括中間實驗、生產實驗、工藝實驗、模型實驗等類型,這些主要與工業生產相關。
(二)科學實驗的意義和作用
1.科學實驗在自然科學中的一般性作用
人類對自然界認識的不斷深化過程,實際是由人類科技創新(或稱為知識創新)的長河構成的。科學實驗是獲取新的、第一手科研資料的重要和有力的手段。大量的、新的、精確的和系統的科技信息資料,往往是通過科學試驗而獲得的。例如,「發明大王」愛迪生,在研製電燈的過程中,他連續13個月進行了兩千多次實驗,試用了1600多種材料,才發現了白金比較合適。但因白金昂貴,不宜普及,於是他又實驗了6 000多種材料,最後才發現炭化了的竹絲做燈絲效果最好。這說明,科學實驗是探索自然界奧秘和創造發明的必由之路。
科學實驗還是檢驗科學理論和科學假說正確與否的惟一標准。例如,科學已發現宇宙間存在四種相互作用力,它們之間有沒有內在聯系呢?愛因斯坦提出「統一場論」,並且從1925年開始研究到1955年去世為止,一直沒有得到結果,因此許多專家懷疑「統一場」的存在。但美國物理學家溫伯格和巴基斯坦物理學家薩拉姆由規范場理論給出了弱相互作用和電磁相互作用的統一場,並得到了實驗證明而被公認。這表明理論正確的標準是實驗結果的驗證,而不是權威。
科學實驗是自然科學技術的生命,是推動自然科學技術發展的強有力手段,自然界的奧秘是由科學實驗不斷揭示的,這一過程將永遠不會完結。
2.科學實驗在自然科學中的特殊作用
自然界的事物和自然現象千姿百態,變化萬千,既千差萬別,又千絲萬縷的相互聯系著,這就構成錯綜復雜的自然界。因此在探索自然規律時,往往會因為各種因素糾纏在一起而難以分辨。科學實驗特殊作用之一是:它可以人為地控制研究對象,使研究對象達到簡化和純化的作用。例如,在真空中所做的自由落體實驗,羽毛與鐵塊同時落下,其中就排除了空氣阻力的干擾,從而使研究對象大大的簡化丁。
科學實驗可以憑借人類已經掌握的各種技術手段,創造出地球自然條件下不存在的各種極端條件進行實驗,如超高溫、超高壓、超低溫、強磁場、超真空等條件下的實驗。從這些實驗中可以探索物質變化的特殊規律或制備特殊材料,也可以發生特殊的化學反應。
科學實驗具有靈活性,可以選取典型材料進行實驗和研究,如選取超純材料、超微粒(納米)材料進行實驗。生物學中用果蠅的染色體研究遺傳問題同樣體現了科學實驗的靈活性。
科學實驗還具有模擬研究對象的作用,如用小白鼠進行的病理研究等。科學實驗可以為生產實踐提供新理論、新技術、新方法、新材料、新工藝等。一般新的工業產品在批量生產前都是在實驗室中通過科學實驗製成的,晶體管的生產就是如此。
科學實驗就是自然科學研究中的實踐活動,尊重科學實驗事實,就是堅持唯物主義觀點,無視實驗事實,或在實驗結果中弄虛作假,都是唯心主義的作法,最終必然碰壁。任何自然科學理論都必須以豐富的實驗結果中的真實信息為基礎,經過分析、歸納,從而抽象出理論和假說來。一個科學工作者必須腳踏實地,這個實地就是科學實驗及其結果,因此,唯物主義思想是每一個自然科學工作者都應該具備的基本素質之一。
二、數學方法
數學方法有兩個不同的概念,在方法論全書中的數學方法指研究和發展數學時的思想方法,而這里所要闡述的數學方法則是在自然科學研究中經常採用的一種思想方法,其內涵是;它是科學抽象的一種思維方法,其根本特點在於撇開研究對象的其他一切特性,只抽取出各種量、量的變化及各量之間的關系,也就是在符合客觀的前提下,使科學概念或原理符號化、公式化,利用數學語言(即數學工具)對符合進行邏輯推導、運算、演算和量的分析,以形成對研究對象的數學解釋和預測,從而從量的方面揭示研究對象的規律性。這種特殊的抽象方法,稱為數學方法。
(二)運用數學方法的基本過程
在科學研究中,經常需要進行科學抽象,並通過科學抽象,運用數學方法去定量揭示研究對象的規律性,其基本過程是:(1)先將研究的原型抽象成理想化的物理模型,也就是轉化為科學概念;(2)在此基礎上,對理想化的物理模型進行數學科學抽象(科學抽象的一種形式),使研究對象的有關科學概念採用符號形式的量化,達到初步建立起數學模型,即形成理想化了的數學方程式或具體的計算公式;(3)對數學模型進行驗證,即將其略加修正後運用到原型中去,對其進行數學解釋,看其近似的程度如何:近似程度高,說明這是一個較好的數學模型,反之,則是一個較差的數學模型,需要重新提煉數學模型。這一基本過程可用簡圖表示如下:
數學方法又稱數學建模法,之所以其第一步要抽象為物理模型,這是因為數學方法是一種定量分析方法,而自然科學中的量絕大多數都是物理量,因此數學模型實質表達的是各物理量之間的相互關系,而且這種關系需要表達成數學方程式或計算公式。而驗證過程則通常為研究對象中各種物理量的測定(通過實驗)過程。因此,數學建模過程的第一步又常稱為物理建模,換言之,就是說沒有物理建模就難以進行數學建模;但是,若只有物理建模,就難以形成理論性的方程式或計算公式,就難以達到定量分析研究的目的。
(二)數學方法的特點
l.高度的抽象性:各門自然科學乃至社會科學雖然都是抽象的科學,都具有抽象性,可是數學的抽象程度更高,因為在數學中已經沒有了事物的其它特徵,僅存在數和符號,它只表明符號之間的數量關系和運算關系等。也只有這樣才能定量地揭示出研究對象的規律性。
2.高度的精確性:這是因為可以通過數學模型進行精確的計算,而且只有精確(即近似程度高)的數學模型才是人們最終所需要的數學模型。
3.嚴密的邏輯性:這是因數學本身就是一門邏輯嚴謹的科學,同時運用數學方法解決和研究自然規律時,一般總是在已掌握大量的、充分和必要的數據(即實驗信息)的基礎上,並首先運用邏輯推理方法建立物理模型之後才去建立數學模型的,因此數學模型中必然會包含更加嚴密的邏輯性。
4.充滿辯證特徵:因為在數學模型中的量往往是一個符號,如F=ma就代表了牛頓第二定律,這其中的三個量的大小既是可以變化的,又是相互關聯的。因此數學模型本來就體現了辯證關系的兩大主要特徵:變化特徵和聯系特徵。
5.具有應用的廣泛性:華羅庚教授曾指出:「宇宙之大,粒子之微,火箭之速,化工之巧,地球之變,生物之謎,日用之繁,無處不用數學」。這是因為世上萬物的變化無不由運動而產生,無不遵從由量變到質變的規律性,因此只有通過定量研究才能更深刻揭示自然規律,才能更准確的把握住量變到質變的關鍵——度的問題。
6.隨機性:隨機性是指偶然性中有必然性,實驗信息是偶然的,通過數學建模,從多個偶然數據(分立的)中往往可以給出必然的結果(量之間連續變化的關系),即規律性的結論。
(三)數學方法的種類
1.自然事物和現象的分類
數學方法及數學建模的應用依賴於自然事物和現象的性質,而自然事物和現象的種類繁多,數量是無限的。在大幹世界中,無法找到兩個完全一樣的東西,這是指再相仿的東西之間也必然會有差別。因此定量研究事物規律性時,數學模型不可能是針對某一個別事物而建立的,而總是針對同一類事物和現象所具有的共同規律性而建立的。這就要求:根據數學建模的需要,按一定的因素把事物進行分類,以便更方便地運用數學方法。概括起來,自然界中多種多樣的事物和現象一般可分為四大類:第一類是有確定因果關系的,稱為必然性的自然事物和自然現象;第二類是沒有確定因果關系的,稱為隨機的自然事物和現象;第三類是界限不明白,稱為模糊的自然事物和自然現象;第四類是突變的自然事物和自然現象。必然事物和現象就如同種豆得豆、種瓜得瓜一樣,因果關系完全確定。而隨機事物和現象就如同氣體分子的相互碰撞一樣,其中某兩個分子是否很快會發生碰撞,沒有必然性,但氣體分子間確實經常發生碰撞,所以可以說分子間發生碰撞是必然的,但某兩個分子的碰撞卻是隨機的。對模糊的事物和自然現象的理解,也可以用一個實例說明。許多國界都是以河流的主河道中線劃分的,中線究竟在哪裡,只能是一個模糊的界限,無法嚴格劃分。因為河水有多的時候,也有少的時候,洞水在流動,波浪在不斷地拍打著河岸,因此不可能進行絕對精確的測量,所以其界限是模糊的。地震的突然發生、橋梁的突然斷裂折墜等則屬於突然性事物和現象。
2.數學方法的分類
按照自然事物和現象的類型,根據理論計算和解決實際問題的需要,人們創立了許多種數學方法,概括起來主要有以下幾種:常量數學方法:古今初等數學所運用的方法,便是常量數學方法,主要有算術法、代數法、幾何法和三角函數法。常量數學方法被用於定量揭示和描述客觀事物在發展過程中處於相對靜止狀態時的數量關系和空間形式(或結構)的規律性。變數數學方法:它是定量揭示和描述客觀事物運動、變化、發展過程中的各量變化與量變之間的關系的一種數學方法。其中最基本的是解析幾何法和微積分法。解析幾何法由數學家迪卡爾創立,是用代數方法研究幾何圖形特徵的一種方法。微積分(通常稱為高等數學)方法是牛頓和萊布尼茨創立的。這種方法主要應用於求某種變化率(如物體運行速率、化學反應速率等);求曲線(曲面)切線(切平面);求函數極值;求解振動方程和場方程等問題。
必然性數學方法:這種方法應用於必然性自然事物和現象。描述必然性自然事物和現象的數學工具,一般是方程式或方程組。其中主要有:代數方程、函數方程、常微分方程、偏微分方程和差分方程等。利用方程可以從已知數據,在遵循推理規律和規則的條件下,推算出未知數據,如這種方法可以根據熱力學方程計算出煉鋼爐各部分的溫度分布。因而可通過理論計算,確定和選取煉鋼爐的最佳設計方案。
隨機性數學方法:指定量研究、揭示和描述隨機事物和隨機現象領域的規律性的一種數學方法。它主要含概率論方法和數理統計方法。
突變的數學方法:指定量研究只揭示和描述突變事物和突變現象規律性的一種數學方法。它是20世紀70年代由法國數學家托姆創立的。托姆用嚴密的邏輯和數學推導,證明在不超過四個控制因素的條件下,存在著七種不連續過程的突變類型,它們分別是:折轉型,尖角型,燕尾型,蝴蝶型,雙曲臍點型,橢圓臍點型,拋物臍點型。這些突變數學方法和突變理論,對於解決地質學研究領域中的復雜生突變事件(如地震預測)和現象十分有用。有專家預言:突變的數學方法,可能成為解決地質學領域復雜問題的一種強有力的數學工具。
模糊性數學方法:指用定量方法去研究、揭示和描述模糊事物和模糊現象和規律性的一種數學方法。自然界存在著大量模糊事物、模糊現象和模糊信息,無法用精確數學方法處理。模糊數學方法的創立,才使人類找到了處理該類問題的有效方法,人們稱這種方法的效果是「模糊中見光明」。「模糊數學」並非數學的模糊,這種數學本身仍是邏輯嚴密的精確數學,只是因用於處理模糊事物而得名。
公理化方法:指從初始科學概念和一些不證自明的數學公理出發遵循邏輯思維規律和推理規則,運用正確邏輯推理形式,對一些相關問題進行處理,從而建立起數學模型的一種特殊方法。公理化方法由古希臘數學家歐幾里得首創,並構成了歐氏幾何學理論體系,公理化方法的核心是研究如何把一種科學理論公理化,進而建成一個公理化理論體系。這種體系中首先建立公理,即把某學科中一些初始科學概念公理化,然後由公理推演出定理及其他,從而構成一個公理化理論體系。
(四)提煉數學模型的一般步驟
所謂提煉數學模型,就是運用科學抽象法,把復雜的研究對象轉化為數學問題,經合理簡化後,建立起揭示研究對象定量的規律性的數學關系式(或方程式)。這既是數學方法中最關鍵的一步,也是最困難的一步。提煉數學模型,一般採用以下六個步驟完成:
第一步:根據研究對象的特點,確定研究對象屬哪類自然事物或自然現象,從而確定使用何種數學方法與建立何種數學模型。即首先確定對象與應該使用的數學模型的類別歸屬問題,是屬於「必然」類,還是「隨機」類;是「突變」類,還是「模糊」類。
第二步:確定幾個基本量和基本的科學概念,用以反映研究對象的狀態。這需要根據已有的科學理論或假說及實驗信息資料的分析確定。例如在力學系統的研究中,首先確定的摹本物理量是質主(m)、速度(v)、加速度(α)、時間(t)、位矢(r)等。必須注意確定的基本量不能過多,否則未知數過多,難以簡化成可能數學模型,因此必須詵擇出實質性、關鍵性物理量才行。
第三步:抓住主要矛盾進行科學抽象。現實研究對象是復雜的,多種因素混在一起,因此,必須變復雜的研究對象為簡單和理想化的研究對象,做到這一點相當困難,關鍵是分清主次。如何分清主次只能具體問題具體分析,但也有兩條基本原則:一是所建數學模型一定是可能的,至少可給出近似解;二是近似解的誤差不能超過實際問題所允許的誤差范圍。
第四步:對簡化後的基本量進行標定,給出它們的科學內涵。即標明哪些是常量,哪些是已知量,哪些是待求量,哪些是矢量,哪些是標量,這些量的物理含義是什麼?
第五步:按數學模型求出結果。
第六步:驗證數學模型。驗證時可根據情況對模型進行修正,使其符合程度更高,當然這以求原模型與實際情況基本相符為原則。
(五)數學方法在科學中的作用
1.數學方法是現代科研中的主要研究方法之一
數學方法是各門自然科學都需要的一種定量研究方法,尤其在當今世界科學技術飛速發展的時代,計算機已得到廣泛應用,即使一個極其復雜的偏微分方程的求解問題也同樣可以通過離散化手段進行數字求解。如航磁法、地震法探礦的數據處理問題就異常復雜,其數學模型就是一個偏微分波動(場)方程。當然此類問題都需要在超大型專門計算機構進行的。正因為如此,許多過去無法進行定量研究的問題,現在一般都可以通過數學建模進行定量研究。當然,研究中的關鍵就是如何建模的問題了。同時,只有通過定量研究才能更深刻、更准確地揭示自然事物和自然現象內在的規律性。否則,一切科學理論的建立和理論研究的精確化就難以實現。
馬克思曾指出:「一種科學只有當它達到了能夠運用數學時,才算真正發展了」。這正如我國數千年的傳統中葯,因其葯效及有效成分沒能達到定量研究的程度,因而其發展遲緩。當今世界各主要國家都在對中國的中葯進行定量分析研究,某些中葯已被它國製成精品並擁有專利權向我國傾銷,這充分體現了定量研究的重要意義。
2.數學方法為多門科研提供了簡明精確的定量分析和理論計算方法
數學語言(方程式或計算公式)是最簡明和最精確的形式化語言,只有這種語言才能給出定量分析的理論和計算方法,通過理論計算給出的信息,可以給人們提供某種預測、某種預言。這種預示性的信息,既可能帶來某種發現、發明和創造,也可能導致極大的經濟和社會效益,從而使人們格外地感受到它的分量。
3.數學方法為多門科學研究提供邏輯推理、辯證思維和抽象思維的方法
數學作為自然科學研究的可靠工具,是因為它的理論體系是經過嚴密邏輯推證得到的,因此它也為科學研究提供了眾多邏輯推理方法;同時數學也是一種辯證思維和抽象思維的語言,因此也同樣為科學研究提供了辯證思維和抽象思維的方法。
三、系統科學方法
系統科學是關於系統及其演化規律的科學。盡管這門學科自20世紀上半葉才產生,但由於其具有廣泛的應用價值,發展十分迅速,現已成為一個包括眾多分支的科學領域。它包括有:一般系統論、控制論、資訊理論、系統工程、大系統理論、系統動力學、運籌學、博弈論、耗散結構理論、協同學、超循環理論、一般生命系統論、社會系統論、泛系分析、灰色系統理論等分支。這些分支,各自研究不同的系統。自然界本身就是一個無限大、無限復雜的系統,在自然界中包括著許許多多不同的系統,系統是一種普遍存在。一切事物和過程都可以看作組織性程度不同的系統,從而使系統科學的原理具有一般性和較高的普遍性。利用系統科學的原理,研究各種系統的結構、功能及其進化的規律,稱為系統科學方法,它已得到各研究領域的廣泛應用,目前尤其在生物學領域(生態系統)和經濟領域(經濟管理系統)中的應用最為引人注目。系統科學研究有兩個基本特點:其一是它與工程技術、經濟建設、企業管理、環境科學等聯系密切,具有很強的應用性;其二是它的理論基礎不僅是系統論,而且還依賴於各有關的專門學科,與現代一些數學分支學科有密切關系。正因為如此,人們認為系統科學方法一般指研究系統的數學模型及系統的結構和設計方法。因此,我們下面將僅就上述意義上系統科學方法作簡要論述。
(一)系統科學方法的特點和原則
所謂系統科學方法,是指用系統科學的理論和觀點,把研究對象放在系統的形式中,從整體和全局出發,從系統與要素、要素與要素、結構與功能以及系統與環境的對立統一關素中,對研究對象進行考察、分析和研究,以得到最優化的處理與解決問題的一種科學研究方法。系統科學方法的特點和原則主要有:整體性、綜合性、動態性、模型化和最優化五個方面。
(1)整體化特點和原則:這是系統科學方法的首要特點和原則。所謂整體性特點和原則,是指把研究對象作為一個有機的整體系統去看待。雖然系統中每一個要素,就其單獨功能而言是有限的,但卻是系統所必有的要素。就整體系統而言,缺少了任何一個要素都難以發揮整個系統的功能。這正如一輛汽車一樣,它是一個完整的系統,任何一個部件出現缺損都可能影響整個系統功能的發揮,甚至一個微不足道的螺絲釘的缺損都可能造成某種事故的發生。因此必須把研究對象作為有了質變的有機整體去看待。這里的計算關系應該是1+1>2,這就如同「二人一條心,黃土變成金』』的格言所表示的含義類似,即系統的整體功能大於各要素的功能之和。這被稱為系統各要素功能的非加性規律。這一規律性要求人們在對系統的研究中,必須從有機整體的角度去探討系統與組成它的各要素之間的關系,而且另一方面,需要研究系統與周圍環境之間的聯系和關系,從有機整體的角度去發揮系統的功能,把握系統的性質與運動規律。
(2)綜合性特點和原則:這一特點和原則包括兩方面的含義:一方面指客觀事物和工程都是一個系統,是由諸多要素按一定規律組成的復雜的綜合體,有其特殊的性質、規律和功能;另一方面指,對任何客觀事物和具體系統的研究,都必須進行綜合考察,即從它的組成部分、結構、功能及環境的相互聯系、相互作用和相互制約的諸方面進行綜合研究。而系統的最優化目標就是根據系統科學方法對研究對象進行綜合考察和研究的結果來確定的。
(3)動態性特點和原則:指在物質系統的動態過程中揭示它們的性質、規律和功能。因為客觀世界中實際存在的一切系統,無論是在內部的各要素之間,或系統與環境之間,都存在著物質、能量、信息的流通和交換,因此實際系統都處於動態過程之中,而不是處於靜態,因此就必須堅持動態性原則。
(4)模型化特點和原則:指的是在考察比較大且復雜的系統(如大型工程項目)時,因復雜系統因素眾多,關系復雜,一時難以完全把所有因素和關系都搞清楚,甚至有的因素也沒有必要完全弄清楚,而開始研究和處理問題時又往往要求進行定量分析,這就需要建立數學模型,即將系統加以簡化抽象為理想模型,從而通過對模型的 實驗、研究,達到較好地解決實際問題的目的。
(5)最優化原則:指在運用系統科學方法解決實際問題時,從多個可能的方案中選擇出最佳方案,使系統的運行處於最佳狀態,達到發揮最優功能的目標。按照最優化原則,系統內部各要素之間與系統和環境之間的聯系或結構都必須處於最優狀態,以發揮系統的特殊功能。
(二)常用的幾種系統科學方法簡介
1.功能分析法
功能
㈤ 科學研究中的基本方法有哪些
現代自然
科學
研究方法
自然科學方法論實質上是哲學上的方法論原理在各門具體的自然科學中的應用。作為科學,它本身又構成了一門軟科學,它是為各門具體自然科學提供方法、原則、手段、途徑的最一般的科學。自然科學作為一種高級復雜的知識形態和認識形式,是在人類已有知識的基礎上,利用正確的思維方法、研究手段和一定的實踐活動而獲得的,它是人類智慧和創造性勞動的結晶。因此,在科學研究、科學發明和發現的過程中,是否擁有正確的科學研究方法,是能否對科學事業作出貢獻的關鍵。正確的科學方法可以使研究者根據科學發展的客觀規律,確定正確的研究方向;可以為研究者提供研究的具體方法;可以為科學的新發現、新發明提供啟示和借鑒。因此現代科學研究中尤其需要注重科學方法論的研究和利用,這也就是我們要強調指出的一個問題。
一、科學實驗法
科學實驗、生產實踐和社會實踐並稱為人類的三大實踐活動。實踐不僅是理論的源泉,而且也是檢驗理論正確與否的惟一標准,科學實驗就是自然科學理論的源泉和檢驗標准。特別是現代自然科學研究中,任何新的發現、新的發明、新的理論的提出都必須以能夠重現的實驗結果為依據,否則就不能被他人所接受,甚至連發表學術論文的可能性都會被取締。即便是一個純粹的理論研究者,他也必須對他所關注的實驗結果,甚至實驗過程有相當深入的了解才行。因此,可以說,科學實驗是自然科學發展中極為重要的活動和研究方法。
(一)科學實驗的種類
科學實驗有兩種含義:一是指探索性實驗,即探索自然規律與創造發明或發現新東西的實驗,這類實驗往往是前人或他人從未做過或還未完成的研究工作所進行的實驗;二是指人們為了學習、掌握或教授他人已有科學技術知識所進行的實驗,如學校中安排的實驗課中的實驗等。實際上兩類實驗是沒有嚴格界限的,因為有時重復他人的實驗,也可能會發現新問題,從而通過解決新問題而實現科技創新。但是探索性實驗的創新目的明確,因此科技創新主要由這類實驗獲得。
從另一個角度,又可把科學實驗分為以下類型。
定性實驗:判定研究對象是否具有某種成分、性質或性能;結構是否存在;它的功效、技術經濟水平是否達到一定等級的實驗。一般說來,定性實驗要判定的是「有」或「沒有」、「是」或「不是」的,從實驗中給出研究對象的一般性質及其他事物之間的聯系等初步知識。定性實驗多用於某項探索性實驗的初期階段,把注意力主要集中在了解事物本質特性的方面,它是定量實驗的基礎和前奏。
定量實驗:研究事物的數量關系的實驗。這種實驗側重於研究事物的數值,並求出某些因素之間的數量關系,甚至要給出相應的計算公式。這種實驗主要是採用物理測量方法進行的,因此可以說,測量是定量實驗的重要環節。定量實驗一般為定性實驗的後續,是為了對事物性質進行深入研究所應該採取的手段。事物的變化總是遵循由量變到質變,定量實驗也往往用於尋找由量變到質變關節點,即尋找度的問題。
驗證性實驗:為掌握或檢驗前人或他人的已有成果而重復相應的實驗或驗證某種理論假說所進行的實驗。這種實驗也是把研究的具體問題向更深層次或更廣泛的方面發展的重要探索環節。
結構及成分分析實驗:它是測定物質的化學組分或化合物的原子或原子團的空間結構的一種實驗。實際上成分分析實驗在醫學上也經常採用,如血、尿、大便的常規化驗分析和特種化驗分析等。而結構分析則常用於有機物的同分異構現象的分析。
對照比較實驗:指把所要研究的對象分成兩個或兩個以上的相似組群。其中一個組群是已經確定其結果的事物,作為對照比較的標准,稱為「對照組」,讓其自然發展。另一組群是未知其奧秘的事物,作為實驗研究對象,稱為實驗組,通過一定的實驗步驟,判定研究對象是否具有某種性質。這類實驗在生物學和醫學研究中是經常採用的,如實驗某種新的醫療方案或葯物及營養晶的作用等。
相對比較實驗:為了尋求兩種或兩種以上研究對象之間的異同、特性等而設計的實驗。即把兩種或兩種以上的實驗單元同時進行,並作相對比較。這種方法在農作物雜交育種過程中經常採用,通過對比,選擇出優良品種。
㈥ 實驗中最常見的方法有哪些
考試前有必要記的初中化學基礎概念
初中化學知識小輯
一:化學之最
1、地殼中含量最多的金屬元素是鋁。
2、地殼中含量最多的非金屬元素是氧。
3、空氣中含量最多的物質是氮氣。
4、天然存在最硬的物質是金剛石。
5、最簡單的有機物是甲烷。
6、金屬活動順序表中活動性最強的金屬是鉀。
7、相對分子質量最小的氧化物是水。 最簡單的有機化合物CH4
8、相同條件下密度最小的氣體是氫氣。
9、導電性最強的金屬是銀。
10、相對原子質量最小的原子是氫。
11、熔點最小的金屬是汞。
12、人體中含量最多的元素是氧。
13、組成化合物種類最多的元素是碳。
14、日常生活中應用最廣泛的金屬是鐵
二:其它
1、構成物質的三種微粒是分子、原子、離子。
2、還原氧化銅常用的三種還原劑氫氣、一氧化碳、碳。
3、氫氣作為燃料有三大優點:資源豐富、發熱量高、燃燒後的產物是水不污染環境。
4、構成原子一般有三種微粒:質子、中子、電子。
5、黑色金屬只有三種:鐵、錳、鉻。
6、構成物質的元素可分為三類即(1)金屬元素、(2)非金屬元素、(3)稀有氣體元素。
7,鐵的氧化物有三種,其化學式為(1)FeO、(2)Fe2O3、(3) Fe3O4。
8、溶液的特徵有三個(1)均一性;(2)穩定性;(3)混合物。
9、化學方程式有三個意義:(1)表示什麼物質參加反應,結果生成什麼物質;(2)表示反應物、生成物各物質問的分子或原子的微粒數比;(3)表示各反應物、生成物之間的質量比。
化學方程式有兩個原則:以客觀事實為依據;遵循質量守恆定律。
10、生鐵一般分為三種:白口鐵、灰口鐵、球墨鑄鐵。
11、碳素鋼可分為三種:高碳鋼、中碳鋼、低碳鋼。
12、常用於煉鐵的鐵礦石有三種:(1)赤鐵礦(主要成分為Fe2O3);(2)磁鐵礦(Fe3O4);(3)菱鐵礦(FeCO3)。
13、煉鋼的主要設備有三種:轉爐、電爐、平爐。
14、常與溫度有關的三個反應條件是點燃、加熱、高溫。
15、飽和溶液變不飽和溶液有兩種方法:(1)升溫、(2)加溶劑;不飽和溶液變飽和溶液有三種方法:降溫、加溶質、恆溫蒸發溶劑。 (注意:溶解度隨溫度而變小的物質如:氫氧化鈣溶液由飽和溶液變不飽和溶液:降溫、加溶劑;不飽和溶液變飽和溶液有三種方法:升溫、加溶質、恆溫蒸發溶劑)。
16、收集氣體一般有三種方法:排水法、向上排空法、向下排空法。
17、水污染的三個主要原因:(1)工業生產中的廢渣、廢氣、廢水;(2)生活污水的任意排放;(3)農業生產中施用的農葯、化肥隨雨水流入河中。
18、通常使用的滅火器有三種:泡沫滅火器;乾粉滅火器;液態二氧化碳滅火器。
19、固體物質的溶解度隨溫度變化的情況可分為三類:(1)大部分固體物質溶解度隨溫度的升高而增大;(2)少數物質溶解度受溫度的影響很小;(3)極少數物質溶解度隨溫度的升高而減小。
20、CO2可以滅火的原因有三個:不能燃燒、不能支持燃燒、密度比空氣大。
21、單質可分為三類:金屬單質;非金屬單質;稀有氣體單質。
22、當今世界上最重要的三大礦物燃料是:煤、石油、天然氣。
23、應記住的三種黑色氧化物是:氧化銅、二氧化錳、四氧化三鐵。
24、氫氣和碳單質有三個相似的化學性質:常溫下的穩定性、可燃性、還原性。
25、教材中出現的三次淡藍色:(1)液態氧氣是淡藍色(2)硫在空氣中燃燒有微弱的淡藍色火焰、(3)氫氣在空氣中燃燒有淡藍色火焰。
26、與銅元素有關的三種藍色:(1)硫酸銅晶體;(2)氫氧化銅沉澱;(3)硫酸銅溶液。
27、過濾操作中有「三靠」:(1)漏斗下端緊靠燒杯內壁;(2)玻璃棒的末端輕靠在濾紙三層處;(3)盛待過濾液的燒杯邊緣緊靠在玻璃捧引流。
28、啟普發生器由三部分組成:球形漏斗、容器、導氣管。
29、酒精燈的火焰分為三部分:外焰、內焰、焰心,其中外焰溫度最高。
30、取用葯品有「三不」原則:(1)不用手接觸葯品;(2)不把鼻子湊到容器口聞氣體的氣味;(3)不嘗葯品的味道。
31、寫出下列物質的顏色、狀態
膽礬(藍礬、五水硫酸銅CuSO4•5H2O):藍色固體
鹼式碳酸銅(銅綠):綠色固體 黑色固體:碳粉、氧化銅、二氧化錳、四氧化三鐵 白色固體:無水硫酸銅(CuSO4)、氯酸鉀、氯化鉀、氧化鎂、氯化鈉、碳酸鈣、碳酸鈉、硫酸鋅
紫黑色:高錳酸鉀 淺綠色溶液:硫酸亞鐵(FeSO4)
32、要使可燃物燃燒的條件:可燃物與氧氣接觸、要使可燃物的溫度達到著火點。
33、由雙原子構成分子的氣體:H2、O2、N2、Cl2、F2
34、下列由原子結構中哪部分決定:①、元素的種類由質子數決定、
②、元素的分類由最外層電子數決定、③、元素的化學性質由最外層電子數決定、④、元素的化合價最外層電子數決定、⑤、相對原子量由質子數+中子數決定。
35、學過的有機化合物:CH4(甲烷)、C2H5OH(酒精、乙醇)、CH3OH(甲醇)、CH3COOH(醋酸、乙酸)
36、從宏觀和微觀上理解質量守恆定律可歸納為五個不變、兩個一定改變,一個可能改變:
(1)五個不改變:認宏觀看元素的種類和反應物和生成物的總質量不變,從微觀看原子質量、原子的種類和原子數目不變;
(2)兩個一定改變:認宏觀看物質種類一定改變,從微觀看分子種類一定改變;
(3)一個可能改變:分子的總和可能改變。
37、碳的兩種單質:石墨、金剛石(形成的原因:碳原子的排列不同)。
38、寫出下列物質的或主要成分的化學式
沼氣:CH4、煤氣:CO、水煤氣:CO、H2、天然氣:CH4、酒精:C2H5OH、
醋酸:CH3COOH、石灰漿、熟石灰、石灰水:Ca(OH)2、生石灰:CaO、
大理石、石灰石:CaCO3、乾冰:CO2
初中化學知識點摘要
一、基本概念:
1、 化學變化:無新物質生成的變化。如:蒸發、揮發、溶解、潮解等。
物理變化:有新物質生成的變化。如:燃燒、生銹、腐敗、風化等。
2 、單 質:由一種元素組成的純凈物。如:H2、O2、C、S、Fe 等。
化合物:由多種元素組成的純凈物。如:H2O、CO2、KClO3、H2SO4等。
氧化物:由兩種元素組成,其中一種是氧元素的化合物。如:H2O、CO2 、 SO2、Fe2O3等。
酸性氧化物:與鹼反應生成鹽和水的化合物。通常是一些非金屬氧化物,如:CO2 、SO2 、SO3 等。
鹼性氧化物:與酸反應生成鹽和水的氧化物。通常是一些金屬氧化物,如:CuO、MgO、Fe2O3等。
酸:由H+、酸根離子組成的化合物。 如:HCl(鹽酸)、H2SO4(硫酸)、HNO3(硝酸)
鹼:一般由金屬離子和OH— 組成的化合物。如:NaOH、Ca(OH)2、Fe(OH)3
鹽:一般有金屬離子和酸根離子組成的化合物。
鹽分為三種: (1) 正鹽,如:NaCl、Na2CO3、CuSO4 (2) 酸式鹽, 如: NaHSO4
(3) 鹼式鹽, 如: Cu2(OH)2CO3
3、分子:保持物質化學性質的一種微粒。
原子:化學變化中的最小微粒。
離子:帶電的原子或原子團。常見原子團如下:OH— (氫氧根)、 NO3— (硝酸根)、
SO42— (硫酸根)、CO32— (碳酸根)、 PO43— (磷酸根)、 NH4+(銨 根)
二、化學用語:
1、元素符號: 例 H:表示氫元素,也表示氫原子;3H:表示三個氫原子
2、離子符號: 例 氫離子: H+ (注意:1不寫出) 鎂離子:Mg2+三個硫酸根離子 :3 SO42—
3、化學式: 例 碳酸鈉: Na2CO3 氫氧化鈣: Ca (OH)2
4、電離方程式: 例 HNO3 === H+ + NO3–
Ca(OH)2 === Ca2+ + 2OH–
Na2CO3 === 2Na+ + CO32–
5、化學方程式: (要求熟練)
實驗室制O2 :
實驗室制H2 : Zn + H2SO4 ===== ZnSO4 +H2↑
實驗室制CO2 :CaCO3 + 2HCl ===== CaCl2 + H2O + CO2↑
檢驗CO2 : CO2 + Ca(OH)2 ===== CaCO3↓+ H2O
檢驗H2O :CuSO4 + 5H2O ===== CuSO4 ? 5H2O (白色 藍色)
濕法煉銅 : Fe + CuSO4 ===== Cu + FeSO4
要求熟記: (1)、1—18號原子順序,並能畫出結構示意圖。 (P59)
(2)、常見元素化合價。 (P63)
作者: ☆幻兒☆ 2005-10-27 23:00 回復此發言
5 回復:考試前有必要記的初中化學基礎概念
三、基本反應類型:
1、化合反應: A + B + … == C
2、分解反應: A == B + C + …
3、置換反應: A + BC == B + AC
(1)、金屬 + 酸 ==== 鹽 + H2
反應條件:金屬必須是金屬活動性順序表中排在「H」前的金屬, 酸一般用稀鹽酸或稀硫酸,不用稀硝酸。
(2)、金屬 + 鹽 ==== 新金屬 + 新鹽
反應條件:金屬活動性順序表中排在前面的金屬可置換後面的金屬, (K、Ca、Na 除外)
鹽必須是可溶性鹽。
4、復分解反應: AC + BD ==== AD + BC
(1)、 酸 + 鹼性氧化物 ==== 鹽 + 水
(2)、 酸 + 鹼 ==== 鹽 + 水
(3)、 酸 + 鹽 ==== 新酸 + 新鹽
(4)、 鹼 + 鹽 ==== 新鹼 + 新鹽
(5)、 鹽 + 鹽 ==== 兩種新鹽
反應條件:反應物中無酸時要求反應物都可溶,有酸時要求是強酸,
生成物中必須有沉澱、氣體或水。
要求熟記: (1)、 金屬活動性順序表。 (P162)
(2)、 常見酸、鹼、鹽的溶解性表。 (P228)
四、元素化合物知識:
1、常見氣體及其性質: H2、 O2、 CO、 CO2、 CH4
可燃性:H2、CO、CH4 還原性:H2、CO 毒性:CO
密度比空氣大:O2、CO2 可溶於水:CO2 最簡單的有機物:CH4
2、常見物質的俗名:
純 凈 物: CO2 (乾冰) C2H5OH (酒精) CH3COOH (醋酸) CaO (生石灰)Ca(OH)2 (熟石灰、消石灰) Na2CO3 (純鹼) NaOH (燒鹼、火鹼、苛性鈉) CuSO4•5H2O (膽礬、藍礬)
混 合 物: 煤( C ) 天然氣、沼氣(CH4)生鐵、鋼(Fe) 鐵銹、赤鐵礦(Fe2O3)
磁鐵礦(Fe3O4) 石灰水、石灰漿[Ca(OH)2 ] 石灰石、大理石(CaCO3)鹽酸( HCl )
3、與水可以反應的物質:
(1)、大多數酸性氧化物:如CO2、SO2、SO3 ,與水反應生成對應的酸H2CO3、 H2SO3 (亞硫酸)、 H2SO4 。
(2)、少數鹼性氧化物: 如K2O、CaO、Na2O ,與水反應生成對應的鹼 KOH、 Ca(OH)2、 NaOH 。
(3)、某些鹽: (有結晶水合物的鹽) 如:
CuSO4 + 5H2O === CuSO4•5H2O
Na2CO3 + 10H2O === Na2CO3•10H2O
4、常見的酸、鹼、鹽的特性:
揮發性:濃鹽酸、 濃硝酸 吸水性: 濃硫酸、 固體氫氧化鈉(潮解)
脫水性:濃硫酸 毒性: NaNO2(亞硝酸鈉) 、CuSO4 (硫酸銅) CH3OH(甲醇)
遇水放熱:濃硫酸(稀釋時)、 固體氫氧化鈉(溶解時)、 CaO(與水反應時)
紫色石蕊試液 無色酚酞試液 pH 值
酸 性 紅 色 無 色 pH值<7
中 性 紫 色 無 色 pH值=7
鹼 性 藍 色 紅 色 pH值>7
備註:鹽不一定顯中性,如 NaCl溶液顯中性,但Na2CO3溶液顯鹼性,而強酸的酸式鹽(如NaHSO4)溶液則顯酸性。
5、常見酸、鹼、鹽的主要用途:
HCl、H2SO4 —— 用於金屬除銹
NaOH —— 制肥皂、造紙 Al(OH)3 —— 治療胃酸過多
Ca(OH)2 —— 制三合土、漂白粉、農葯波爾多液;改良酸性土壤等
CuSO4 —— 配製農葯波爾多液 Na2CO3 —— 制洗滌劑、蒸饅頭等
CaCO3 —— 制水泥等建築材料
6、環境污染方面:
(1)、大氣污染:
主要分兩種:A、有害氣體,如:SO2、NO2、CO 等,其中CO主要來源於汽車尾氣,而SO2、NO2 是形成酸雨的主要物質。
[另註:空氣中CO2 濃度增大會導致溫室效應 (P111);而含氟物質的排放會破壞O3 (臭氧) 層,使得地球表面受紫外線輻射加重 (P10)。]
B、粉塵,如:灰塵、粉煤灰 等。
一、化學計算
化學式子要配平,必須純量代方程,
單位上下要統一,左右倍數要相等。
質量單位若用克,標況氣體對應升,
遇到兩個已知量,應照不足來進行。
含量損失與產量,乘除多少應分清。
二、氣體制備
氣體制備首至尾,操作步驟各有位,
發生裝置位於頭,洗滌裝置緊隨後,
除雜裝置分干濕,乾燥裝置把水留;
集氣要分氣和水,性質實驗分先後,
有毒氣體必除盡,吸氣試劑選對頭。
有時裝置少幾個,基本順序不可丟,
偶爾出現小變化,相對位置仔細求。
三、氫氣還原氧化銅
試管被夾向下傾,實驗開始先通氫,
空氣排盡再點燈,冷至室溫再停氫
先點燈,會爆炸,先停氫,會氧化
由黑變紅即變化,雲長臉上笑哈哈。
一、化合價口訣
一價鉀鈉氟氫銀,
二價氧鈣鋇鎂鋅,
三鋁四硅五價磷;
二三鐵,二四碳。
二四六硫都齊全,
銅汞二價最常見。
二、溶解性口訣
鉀鈉銨鹽溶水快, ①
硫酸鹽除去鋇鉛鈣。 ②
氯化物不溶氯化銀,
硝酸鹽溶液都透明。 ③
口訣中未有皆下沉。 ④
三、1—20號元素順序口訣⑤
氫 氦 鋰 鈹 硼,
碳 氮 氧 氟 氖;
鈉 鎂 鋁 硅 磷,
硫 氯 氬 鉀 鈣。
四、金屬活動性口訣
鉀 鈣 鈉 鎂 鋁。
鋅 鐵 錫 鉛 氫,
銅 汞 銀 鉑 金。
註:①鉀鈉銨鹽都溶於水;
②硫酸鹽中只有硫酸鋇、硫酸鉛、硫酸鈣不溶;
③硝酸鹽都溶於水;
④口訣中沒有涉及的鹽類都不溶於水;
⑤1~20號元素順序另有諧音打油詩可以幫助記憶:
青 孩 你 別 蹦,
炭 蛋 養 沸 奶,
那 妹 雨 歸 淋,
牛 鹿 鴨 呷 萊。
制氧氣口訣:
二氧化錳氯酸鉀;混和均勻把熱加。制氧裝置有特點;底高口低略傾斜。
集氣口訣:
與水作用用排氣法;根據密度定上下。不溶微溶排水法; 所得氣體純度大。
電解水口訣:
正氧體小能助燃;負氫體大能燃燒。
化合價口訣:
常見元素的主要化合價:氟氯溴碘負一價;正一氫銀與鉀鈉。氧的負二先記清;正二鎂鈣鋇和鋅。正三是鋁正四硅;下面再把變價歸。全部金屬是正價;一二銅來二三鐵。錳正二四與六七;碳的二四要牢記。非金屬負主正不齊;氯的負一正一五七。氮磷負三與正五;不同磷三氮二四。有負二正四六;邊記邊用就會熟。
常見根價口訣
一價銨根硝酸根;氫鹵酸根氫氧根。高錳酸根氯酸根;高氯酸根醋酸根。二價硫酸碳酸根;氫硫酸根錳酸根。暫記銨根為正價;負三有個磷酸根。
金屬活動性順序表:
(初中)鉀鈣鈉鎂鋁、鋅鐵錫鉛氫、銅汞銀鉑金。(高中)鉀鈣鈉鎂鋁錳鋅、鉻鐵鎳、錫鉛氫;銅汞銀鉑金。
化合價口訣二:
一價氫氯鉀鈉銀;二價氧鈣鋇鎂鋅,三鋁四硅五氮磷;二三鐵二四碳,二四六硫都齊全;銅以二價最常見。
鹽的溶解性:
鉀鈉銨硝皆可溶、鹽酸鹽不溶銀亞汞;硫酸鹽不溶鋇和鉛、碳磷酸鹽多不溶。多數酸溶鹼少溶、只有鉀鈉銨鋇溶。
制氧氣口訣:
二氧化錳氯酸鉀;混和均勻把熱加。
制氧裝置有特點;底高口低略傾斜。
集氣口訣:
與水作用用排氣法;根據密度定上下。
不溶微溶排水法; 所得氣體純度大。
電解水口訣:
正氧體小能助燃;負氫體大能燃燒。
化合價口訣:
常見元素的主要化合價
氟氯溴碘負一價;正一氫銀與鉀鈉。
氧的負二先記清;正二鎂鈣鋇和鋅。
正三是鋁正四硅;下面再把變價歸。
全部金屬是正價;一二銅來二三鐵。
錳正二四與六七;碳的二四要牢記。
非金屬負主正不齊;氯的負一正一五七。
氮磷負三與正五;不同磷三氮二四。
硫有負二正四六;邊記邊用就會熟。
常見根價口訣:
一價銨根硝酸根;氫鹵酸根氫氧根。
高錳酸根氯酸根;高氯酸根醋酸根。
二價硫酸碳酸根;氫硫酸根錳酸根。
暫記銨根為正價;負三有個磷酸根。
金屬活動性順序表:
(初中)鉀鈣鈉鎂鋁、鋅鐵錫鉛氫、銅汞銀鉑金。
(高中)鉀鈣鈉鎂鋁錳鋅、鉻鐵鎳、錫鉛氫;銅汞銀鉑金。
化合價口訣二
一價氫氯鉀鈉銀;二價氧鈣鋇鎂鋅,
三鋁四硅五氮磷;二三鐵二四碳,
二四六硫都齊;全銅以二價最常見。
鹽的溶解性:
鉀鈉銨硝皆可溶、鹽酸鹽不溶銀亞汞;
硫酸鹽不溶鋇和鉛、碳磷酸鹽多不溶。
多數酸溶鹼少溶、只有鉀鈉銨鋇溶。
先拐先折,溫度高,壓強大!(化學平衡圖象題目)
製取乙烯:
酒精硫酸一比三,催化脫水是硫酸。 溫度速至一百七,不生乙醚生乙烯。
反應液體呈黑色, 酒精炭化硫酸致。
銀鏡反應
銀鏡反應很簡單,生成羧酸銨,還有一水二銀三個氨
過濾操作實驗
斗架燒杯玻璃棒,濾紙漏斗角一樣。
過濾之前要靜置,三靠兩低不要忘。
中和滴定:左手控制塞,右手搖動瓶,眼睛盯溶液,變色立即停。
越老越稀鬆,幹啥啥不中,如有不妥處,請您多照應!
實驗室制乙烯:硫酸酒精三比一。迅速升溫一百七,為防暴沸加碎瓷,排水方法集乙烯
金屬活動性順序:賈蓋那美驢,新蹄喜牽輕,統共一百斤
意思:有一條美驢的名字叫賈蓋,換了新蹄子就喜歡馱(牽)輕的貨物。統計一下,才100斤
有機化學並不難,記准通式是關鍵。
只含C、H稱為烴,結構成鏈或成環。
雙鍵為烯叄鍵炔,單鍵相連便是烷。
脂肪族的排成鏈,芳香族的帶苯環。
異構共用分子式,通式通用同系間。
烯烴加成烷取代,衍生物看官能團。
羧酸羥基連烴基,稱作醇醛及羧酸。
羰基醚鍵和氨基,衍生物是酮醚胺。
苯帶羥基稱苯酚,萘是雙苯相並聯。
去H加O叫氧化,去O加H叫還原。
醇類氧化變酮醛,醛類氧化變羧酸。
羧酸都比碳酸強,碳酸強於石碳酸。
光照鹵代在側鏈,催化鹵代在苯環。
烴的鹵代衍生物,鹵素能被羥基換。
消去一個小分子,生成稀和氫鹵酸。
鉀鈉能換醇中氫,銀鏡反應可辨醛。
氫氧化銅多元醇,溶液混合呈絳藍。
醇加羧酸生成酯,酯類水解變醇酸。
苯酚遇溴沉澱白,澱粉遇碘色變藍。
氨基酸兼酸鹼性,甲酸是酸又像醛。
聚合單體變鏈節,斷裂π鍵相串聯。
千變萬化多趣味,無限風光任登攀。
一般說燃燒、爆炸、自燃與緩慢氧化的本質都是氧化反應,只是由於條件不同而產生了不同的現象。
1.緩慢氧化是氧化反應的一種形式。反應過程中幾乎不升溫、不發光、現象很不顯著,反應緩慢。例如,金屬的銹蝕、呼吸作用、食物的腐敗等都屬於緩慢氧化
2.自燃是指可燃物由於緩慢氧化而引起的自發燃燒。可燃物在緩慢氧化過程中產生的熱量,如果不易散失,以致於越積越多,溫度逐漸升高,達到該可燃物的著火點,不經點火就能自發燃燒起來。例如:稻草、煤屑或沾有油的布等大量堆積在不通風的地方都有可能自燃。所以,緩慢氧化是否引起自燃,則決定於氧化所產生的熱量擴散和進行緩慢氧化物質的著火點的高低。
3.燃燒是發光發熱的劇烈的化學反應。物質在空氣里起氧化反應的時候是否有燃燒現象,決定於溫度是否達到這種物質的著火點;物質在空氣里燃燒的急劇程度,取決於可燃物跟氧氣的接觸面的大小。
燃燒可分為完全燃燒和不完全燃燒。不完全的燃燒,其產物往往造成對大氣的污染,還會降低熱能的利用率,因此一般將固體燃料粉碎,液體燃料噴成霧狀來增加和空氣的接觸機會,同時採用通風等措施,以提高燃料的利用率。
著火點是物質開始著火時的溫度。純氣體燃料在常溫下的著火點是一定的。例如,氫氣的著火點為585℃,甲烷的著火點為537 ℃,一氧化碳的著火點為650 ℃。固體燃料的著火點不是固定不變的。
4.爆炸是指可燃物在有限的空間里發生的急速燃燒。一般有大量的氣態生成物產生。反應瞬間完成,放熱集中,來不及擴散,溫度驟升,氣體體積急劇膨脹,引起爆炸或爆鳴。若容器口大,則爆鳴,聽到尖銳的口哨聲;若容器密閉或口小,則爆炸,聽到震耳欲聾的響聲。
物質劇烈燃燒是否會發生爆炸,則取決於 可燃物與空氣的接觸面積的大小,以及可燃物所處空間的大小和是否有大量氣態生成物驟然產生。
一般爆炸是由化學反應或核反應引起的。爆炸瞬間放出大量的能量,會產生爆破及推動作用。爆炸廣泛應用於開礦築路、推動發動機等。
㈦ 科學方法有哪些
1、歷史法
為了全面而深人地把握研究對象的本質,科學研究不僅要考察對象的現狀,而且要考察其歷史。歷史法以文獻資料記載的關於對象的歷史形態及其運動形式為依據,通過對歷史形態及其運動形式的分析,發現規律,總結經驗教訓,用以指導現行的實踐和預測未來的趨勢。
歷史法也用以確定研究對象在歷史發展中的位置,以幫助確立發展的策略。一般而言,歷史法在社會科學學科和一些學科的基礎理論的研究中應用較多,因此在用歷史法做研究時,應注意同這些學科研究中應用較多的邏輯方法和其他研究方法相結合。
2、比較法
有比較才有鑒別,比較法很早就成為人們認識事物的一種邏輯方法,後來逐漸成為常見的科學研究方法。比較法是將兩個或兩個以上的對象加以對比,從而加深對被研究對象的認識的方法。
比較法有三種:有對研究對象的相同點的比較,有對它們的相異點的比較,以及同異綜合比較。通常,一篇學術性論文採用比較法做研究,三種比較方法都可能用到。例如《法國大革命、俄國的十月革命和中國的長期革命》,是黃仁宇《資本主義與二十-世紀》書中的一章,也可以作為一篇單獨的論文看待,文中即應用了上述三種比較方法。
7、系統法
系統法是基於系統論的一種方法,也是一種較新的研究方法。它不同於傳統的分析、綜合方法,而是強調從整體與局部及整體與外部環境的有序聯繫上展開研究,把對象置於所在的整體系統中加以考察,以獲取最優化抉擇。在宏觀課題的研究上,系統法是避免孤立地、片面地看問題的有效方法。
㈧ 化學研究的方法有哪些
有機化學研究手段的發展經歷了從手工操作到自動化、計算機化,從常量到超微量的過程。
20世紀40年代前,用傳統的蒸餾、結晶、升華等方法來純化產品,用化學降解和衍生物制備的方法測定結構。後來,各種色譜法、電泳技術的應用,特別是高壓液相色譜的應用改變了分離技術的面貌。各種光譜、能譜技術的使用,使有機化學家能夠研究分子內部的運動,使結構測定手段發生了革命性的變化。
電子計算機的引入,使有機化合物的分離、分析方法向自動化、超微量化方向又前進了一大步。帶傅里葉變換技術的核磁共振譜和紅外光譜又為反應動力學、反應機理的研究提供了新的手段。這些儀器和x射線結構分析、電子衍射光譜分析,已能測定微克級樣品的化學結構。用電子計算機設計合成路線的研究也已取得某些進展。
未來有機化學的發展首先是研究能源和資源的開發利用問題。迄今我們使用的大部分能源和資源,如煤、天然氣、石油、動植物和微生物,都是太陽能的化學貯存形式。今後一些學科的重要課題是更直接、更有效地利用太陽能。
對光合作用做更深入的研究和有效的利用,是植物生理學、生物化學和有機化學的共同課題。有機化學可以用光化學反應生成高能有機化合物,加以貯存;必要時則利用其逆反應,釋放出能量。另一個開發資源的目標是在有機金屬化合物的作用下固定二氧化碳,以產生無窮盡的有。機化合物。這幾方面的研究均已取得一些初步結果。
其次是研究和開發新型有機催化劑,使它們能夠模擬酶的高速高效和溫和的反應方式。這方面的研究已經開始,今後會有更大的發展。
20世紀60年代末,開始了有機合成的計算機輔助設計研究。今後有機合成路線的設計、有機化合物結構的測定等必將更趨系統化、邏輯化。
㈨ 課題研究的基本方法有哪些
課題研究的基本方法有行動研究法、資料收集法、學生帶動法、教育實驗法、個案研究法。
1、行動研究法:制定個性研究方案,通過學生實踐情況進行分析,再研究調整重新進行實踐。並將經驗總結、記錄,形成有價值的文字。
2、資料收集法:深入班級,深入學生個體,對學生現狀進行調查,利用不同的資源進行收集,找准問題所在,明確研究對象。
3、學生帶動法:通過一小部分學生先學、先走,在帶動、感染他周圍的學生也來學習。
如要詳細、全面拍攝一堂課,一部攝像機是不夠的。觀察者應准備幾部攝像機,並事先作好分工。即使是作觀察記錄,也需要事先作好設計。在記錄紙上印好以一定的格式排列的必須記錄的項目,還可以約定一些記錄符號,以盡量減少現場記錄時書寫文字的時間。