1. 物理學中常用的研究物理問題的方法有哪些
一、控制變數法:通過固定某幾個因素轉化為多個單因素影響某一量大小的問題。
1、影響蒸發快慢的因素; 2、壓力作用效果與哪些因素有關;
3、研究滑動摩擦力的大小跟哪些因素有關; 4、影響電阻大小的因素;
5、研究電流與電壓、電阻的關系(歐姆定律); 6、電磁鐵磁性強弱與哪些因素有關;
7、探索磁場對電流的作用規律; 8、研究電磁感應現象; 9、研究焦耳定律。
二、等效法:將一個物理量,一種物理裝置或一個物理狀態(過程),用另一個相應量來替代,得到同樣的結論的方法。
1、在研究物體受幾力時,引入合力。 2、曹沖稱象。
3、在研究多個用電器組成的電路中,引入總電阻。
三、模型法:以理想化的辦法再現原型的本質聯系和內在特性的一種簡化模型。
1、在研究光學時,引入「光線」概念。
2、在研究磁場時,引入磁感線對磁場進行描述。 3、理想電表。
四、轉換法(間接推斷法)
累積法:把不能觀察到的效應(現象)通過自身的積累成為可觀測的宏觀物或宏觀效應。
1、用壓緊鉛柱的方法來顯示分子面的引力作用。
2、在研究分子運動時,利用擴散現象來研究。
3、根據電流所產生的效應認識電流。
4、根據磁鐵產生的作用來認識磁場。
五、類比法:根據兩個對象之間在某些方面的相似或相同,把其中某一對象的有關知識、結論推移到另一個對象中去的一種邏輯方法。
1、水壓--電壓
2、抽水機提供水壓類似電源提供電壓。
3、用速度的定義公式引入壓強公式。
六、比較法:找出研究對象之間的相同點或相異點的一種邏輯方法。
1、研究蒸發和沸騰的異同點。
2、比較電壓表與電流表在使用過程中的相同點和相異點。
3、比較電動機與發電機的結構和原理的相同點和異同點。
4、汽油機和柴油機的相同點和異同點。
七、歸納法:從一系列個別現象的判斷概括出一般性判斷的邏輯的方法。
1、從氣、液、固的擴散實現現象,得出結論:一切物體的分子都在作無規則的運動。
2、物理學中的實驗規律(如串、並聯電路中電流、電壓的特點等)幾乎都用了此法。
2. 物理研究方法有哪些
物理研究方法,收集齊全的物理知識,一起來看看:
一、控制變數法:通過固定某幾個因素轉化為多個單因素影響某一量大小的問題。控制變數法是指在研究幾個物理量的關系時,每次只改變一個物理量,保持其他一些物理量不變,探究這一物理量與研究對象之間的關系。這是物理研究最常用的一種方法,幾乎貫穿物理學習的始終。
二、等效法:將一個物理量,一種物理裝置或一個物理狀態(過程),用另一個相應量來替代,得到同樣的結論的方法。在保證效果相同的前提下,將陌生復雜的問題變換成熟悉簡單的模型進行分析和研究的方法。 例如:研究串、並聯電路關系時引入總電阻(等效電阻)的概念。在研究力的關系時引入合力的概念也是運用了等效替代法,即可以用一個力的作用效果代替幾個力的作用效果。研究平面鏡成像特點時,用鏡後未點燃的蠟燭代替鏡前點燃蠟燭的像。
三、模型法:以理想化的辦法再現原型的本質聯系和內在特性的一種簡化模型。物理模型法是一種高度抽象的理想客體和形態,便於想像、思考和研究問題。研究物理的過程就是建立物理模型的過程。
四、轉換法(間接推斷法)把不能觀察到的效應(現象)通過自身的積累成為可觀測的宏觀物或宏觀效應。物理學中有的物理現象不便於直接觀察和直接測量,通常用一些非常直觀的現象去認識或用易測量的物理量進行間接測量,這種研究問題的方法叫轉換法。
五、類比法:根據兩個對象之間在某些方面的相似或相同,把其中某一對象的有關知識、結論推移到另一個對象中去的一種邏輯方法。簡言之,相同或相似的東西放在一起進行比較,以達到 「舉一反三」的效果。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他們在其他方面也可能相同或相似的一種邏輯思維。
六、比較法:找出研究對象之間的相同點或相異點的一種邏輯方法。
七、歸納法:從一系列個別現象的判斷概括出一般性判斷的邏輯的方法。
八、觀察法。觀察法是人們為了認識事物的本質和規律有目的有計劃地對自然發生條件下所顯現的有關 事物進行考察的一種方法,是人們收集獲取感性材料的常用方法之一,是最基本最直接的研究方法。
3. 物理的幾種科學研究方法
一、理想模型法
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。有實體模型:質點、點電荷、輕桿、輕繩、輕彈簧、理想變壓器、(3-3)液片、理想氣體、(3-5)原子核式結構模型和玻爾原子模型等;過程模型:勻速直線運動、勻變速直線運動、勻變速曲線運動、勻速圓周運動等。
採用模型方法對學習和研究起到了簡化和純化的作用。但簡化後的模型一定要表現出原型所反映出的特點、知識。每種模型有限定的運用條件和運用的范圍。
二、控制變數法
就是把一個多因素影響某一物理量的問題,通過控制某幾個因素不變,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的反映為: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。控制變數法是中學物理中最常用的方法。
滑動摩擦力的大小與哪些因素有關;探究加速度、力和質量的關系(牛頓第二定律 );導體的電阻與哪些因素有關(電阻定律 );電流的熱效應與哪些因素有關(焦耳定律 );研究安培力大小跟哪些因素有關( );研究理想氣體狀態變化(理想氣體狀態方程 )等均應用了這種科學方法。
三、理想實驗法(又稱想像創新法,思想實驗法)
是在實驗基礎上經過概括、抽象、推理得出規律的一種研究問題的方法。但得出的規律卻又不能用實驗直接驗證,是科學家們為了解決科學理論中的某些難題,以原有的理論知識(如原理、定理、定律等)作為思想實驗的「材料」,提出解決這些難題的設想作為理想實驗的目標,並在想像中給出這些實驗「材料」產生「相互作用」所需要的條件,然後,按照嚴格的邏輯思維操作方法去「處理」這些思想實驗的「材料」,從而得出一系列反映客觀物質規律的新原理,新定律,使科學難題得到解決,推動科學的發展。又稱推理法。
伽利略斜面實驗、推導出聲音不能在真空中傳播、推導出牛頓第一定律等。
三、微量放大法
物理實驗中常遇到一些微小物理量的測量。為提高測量精度,常需要採用合適的放大方法,選用相應的測量裝置將被測量進行放大後再進行測量。常用的放大法有累計放大法、形變放大法、光學放大法等。
1)累計放大法:在被測物理量能夠簡單重疊的條件下,將它展延若干倍再進行測量的方法,稱為累計放大法(疊加放大法)。如測量紙的厚度、金屬絲的直徑等,常用這種方法進行測量;累計放大法的優點是在不改變測量性質的情況下,將被測量擴展若干倍後再進行測量,從而增加測量結果的有效數字位數,減小測量的相對誤差。
2)形變放大法:形變是力作用的效果,在力學中形變的基本表現形式為體積、長度、角度的改變。而顯示形變的方法可用力學的方法,也可用電學、光學的方法,如:體積的變化:由液柱的長度的變化顯示;熱膨脹:杠桿放大法顯示。
3)光學放大法:常用的光學放大法有兩種,一種是使被測物通過光學裝置放大視角形成放大像,便於觀察判別,從而提高測量精度。例如放大鏡、顯微鏡、望遠鏡等。另一種是使用光學裝置將待測微小物理量進行間接放大,通過測量放大了的物理量來獲得微小物理量。例如測量微小長度和微小角度變化的光杠桿鏡尺法,就是一種常用的光學放大法。
卡文迪許通過扭秤裝置測量引力常量就採用了多種放大方法。
四、模擬法
模擬法和類比法很近似。它是在實驗室里先設計出於某被研究現象或過程(即原型)相似的模型,然後通過模型,間接的研究原型規律性的實驗方法。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。
如在描繪電場中等勢線實驗中用直流電流場模擬靜電場。
五、類比與歸納
所謂類比,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。如萬有引力公式 和庫侖力公式 從形式上很相似。
六、等效替代效法
等效法是常用的科學思維方法。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。例如我們學過的等效電路、等效電阻、電壓表等效為電流表、電流表等效為電壓表、測電阻中的替代法、分力與合力等效、分運動與合運動等效、環形電流與小磁體的等效、通電螺線管與條形磁鐵的等效等等。
七、比值定義法
比值定義法,就是在定義一個物理量的時候採取比值的形式定義。用比值法定義的物理概念在物理學中佔有相當大的比例,比如速度、加速度、密度、壓強、功率、電場強度、電勢、電勢差、磁感應強度、電阻、電容等等。加速度a=(Δv)/(Δt) ;
電場強度E=F/q ;電容C=Q/U ;電阻R=U/I ;電流I=q/t ;電動勢,ε=W/q;電勢差U=W/q;磁感應強度B=F/(IL)或B=F/qv或B=Φ/S。
(一)「比值法」的特點:
1、比值法適用於物質屬性或特徵、物體運動特徵的定義。應用比值法定義物理量,往往需要一定的條件;一是客觀上需要,二是間接反映特徵屬性的的兩個物理量可測,三是兩個物理量的比值必須是一個定值。
2.兩類比值法及特點
一類是用比值法定義物質或物體屬性特徵的物理量,如:電場強度E、磁感應強度B、電容C、電阻R等。它們的共同特徵是;屬性由本身所決定。定義時,需要選擇一個能反映某種性質的檢驗實體來研究。比如:定義電場強度E,需要選擇檢驗電荷q,觀測其檢驗電荷在場中的電場力F,採用比值F/q就可以定義。
另一類是對一些描述物體運動狀態特徵的物理量的定義,如速度v、加速度a、角速度ω等。這些物理量是通過簡單的運動引入的,比如勻速直線運動、勻變速直線運動、勻速圓周運動。這些物理量定義的共同特徵是:相等時間內,某物理量的變化量相等,用變化量與所用的時間之比就可以表示變化快慢的特徵。
(二)「比值法」的理解
1.理解要注重物理量的來龍去脈。為什麼要研究這個問題從而引入比值法來定義物理量(包括問題是怎樣提出來的),怎樣進行研究(包括有哪些主要的物理現象、事實,運用了什麼手段和方法等),通過研究得到怎樣的結論(包括物理量是怎樣定義的,數學表達式怎樣),物理量的物理意義是什麼(包括反映了怎樣的本質屬性,適用的條件和范圍是什麼)和這個物理量有什麼重要的應用。
2.理解要展開類比與想像,進行邏輯推理。所有的比值法定義的物理量有相同的特點,通過展開類比與想像,進行邏輯推理、抽象思維等活動,從而引起思維的飛躍,知識的遷移,在類比中加深理解。如在重力場、電場、磁場的教學中,相同的是都需要選擇一個檢驗場性質的實體,用檢驗實體的受力與檢驗實體的有關物理量的比來定義。但也存在區別,重力場的比值中,分母是質量最簡單,電場定義時,要考慮電荷的電性,而磁場定義最復雜,不僅與考慮電流元I,而且要考慮電流元的放置方位與有效長度。
3.不能將比值法的公式純粹的數學化。在建立物理量的時候,交代物理思想和方法,搞清概念表達的屬性,從這些量度公式中理解它們的物理過程與物理符號的真實內容,切忌被數學符號形式化,忽視了物理量的豐富內容,一定要從量度公式中揭示所定義的概念與有關概念的真實依存關系和物理過程,防止死記硬背和亂用。另一方面,在數學形式上用比例表示的式子,不一定就應用比值法。如公式a=F/m,只是數學形式上象比值法,實際上不具備比值法的其它特點。所以不能把比值法與數學形式簡單的聯系在一起。
八、微元法
微元法是分析、解決物理問題中的常用方法,也是從部分到整體的思維方法。用該方法可以使一些復雜的物理過程用我們熟悉的物理規律迅速地加以解決,使所求的問題簡單化。在使用微元法處理問題時,需將其分解為眾多微小的「元過程」,而且每個「元過程」所遵循的規律是相同的,這樣,我們只需分析這些「元過程」,然後再將「元過程」進行必要的數學方法或物理思想處理,進而使問題求解。使用此方法會加強我們對已知規律的再思考,從而引起鞏固知識、加深認識和提高能力的作用。
在高中物理中,由於數學學習上的局限,對於高等數學中可以使用積分來進行計算的一些問題,在高中很難加以解決。例如對於求變力所做的功或者對於物體做曲線運動時某恆力所做的功的計算;又如求做曲線運動的某質點運動的路程,這些問題對於中學生來講,成為一大難題。但是如果應用積分的思想,化整為零,化曲為直,採用「微元法」,可以很好的解決這類問題。「微元法」通俗地說就是把研究對象分為無限多個無限小的部分,取出有代表性的極小的一部分進行分析處理,再從局部到全體綜合起來加以考慮的科學思維方法,在這個方法里充分的體現了積分的思想。
九、極限法
極限法是把某個物理量推向極端,即極大和極小或極左和極右,並依此做出科學的推理分析,從而給出判斷或導出一般結論。
1.由平均值得瞬時值用到極限法 一般由比值定義式定義出的物理量均為平均值,如 ,當 取趨近於零時的平均速度可看做瞬時速度
2.極限法在進行某些物理過程分析時,具有獨特作用,恰當應用極限法能提高解題效率,使問題化難為易,化繁為簡,思路靈活,判斷准確。因此要求解題者,不僅具有嚴謹的邏輯推理能力,而且具有豐富的想像能力,從而得到事半功倍的效果。
4. 物理學中,經常用的科學方法有哪些
1
.控制變數法:
定義:在研究一個量與多個因素關系時,將一些因素固定不變,分別只研究該量
與一個因素的關系,從而使問題簡化。
2
)舉例:研究電流與電壓、電阻關系時,先將電阻固定不變,研究電流與電壓的關
系,然後再將電壓固定不變,研究電流與電阻的關系。
2
.轉換法:
(
1
)定義:將看不見、摸不著、不便於研究的問題或因素,轉換成看得見、摸得著、
便於研究的問題或因素。
(
2
)舉例:磁場看不見,我們撒上鐵粉,通過鐵粉的有序排列「看見」磁場並進行研
究。
3
.放大法:
(
1
)定義:放大、擴大、變大或增加某些因素使問題更容易解決。許多情況下可以認
為這是一種特殊的轉換法。
(
2
)舉例:將帶有細玻璃管的塞子插到裝滿水的瓶口,顯示玻璃瓶的微小形變。
4
.換元法(替代法):
(
1
)定義:換元法就是運用替換或代換的方法去進行創造的方法。
(
2
)舉例:研究平面鏡成像時,用平面玻璃代替平面鏡進行研究。研究透鏡時,用冰
塊去代替玻璃製作簡易的透鏡。
5
.等效法:
(
1
)定義:兩種現象在效果上一樣,因此可以進行相互替代。可以認為這是一種特殊
的替代法。
(
2
)舉例:做功和熱傳遞在改變物體內能上是等效的。
6
.分類法:
(
1
)定義:將許多東西根據一定的規則進行分組。
(
2
)舉例:將汽化現象分為蒸發、沸騰兩類。
7
.比較法:
(
1
)定義:找到兩種東西(現象、物理量等)的相同點、不同點。
(
2
)舉例:蒸發和沸騰的異同點。
8
.類比法:
(
1
)定義:由兩種東西的一部分相似之處,推測其他部分也可能相似。
(
2
)舉例:研究功率時,想到功率表示做功快慢、速度表示運動快慢這一相似性,推
測功率在定義、定義式、單位等方面也可能與速度相似。
9
.擬人類比法:
(
1
)定義:擬人類比又稱「親身類比」或「角色扮演」。在解決問題時,讓學生設想
自己變成了問題中的某些事物,從而去設身處地、親臨其境地感受問題的本質,解決問題。
是一種特殊的類比法。
(
2
)舉例:在研究分子熱運動時,可以讓學生設想自己就是一個個的分子。
10
.模型法:
(
1
)定義:將研究的問題在抓住要點的基礎上進行簡化、抽象,建立模型,運用模型
去更方便地研究問題。
(
2
)舉例:為研究光現象,引入「光線」這一模型。
11
.等價變換法:
(
1
)定義:讓學生把有關知識的數據、形象、動作、符號、公式、實例、文字敘述等
各種信息自由地變換表示,培養學生聯想能力。
(
2
)例如,在研究壓強時,將壓強定義式變換為定義的文字敘述,或相反。
12
.逆向思考法:
(
1
)定義:對研究的問題從相反方向思考,從而受到啟發或得出結論。
(
2
)舉例:由「電能生磁」,引導學生反過來想一想,「磁能否生電?」
13
.缺點列舉法:
(
1
)定義:以挑剔的眼光去看待被研究的問題,找到它的缺點或不完美之處,然後針
對這些缺點找到解決的方法。
(
2
)舉例:在研究了「彈簧測力計」之後,就可以對彈簧測力計進行改進:
①
首先,讓學生找出普通彈簧測力計的缺點:
不能記憶數據(一旦指針回零,就不能再顯示剛才的數據);不能在暗處讀數;不能測
壓力。
②
然後,讓學生協作學習、分組討論,就可能解決上述問題:
在針軌上加一塑料泡沫片;
加一個小燈泡電路;
將彈簧測力計頂部打開,
接入一受力裝
置與指針和彈簧連接。
14
.缺點利用法:
(
1
)定義:針對所研究內容中的缺點和不足,將錯就錯、變害為利、變廢為寶,找到
知識的應用途徑。
(
2
)舉例:重力的方向豎直向下易使物體下落破碎是缺點,但同時也可以利用這一點
製成打樁機、重錘,懸掛物體等等。再如,導體中電流過大,產生大量熱量而引起火災是缺
點,但正是據此製成了電熱器來為我們服務。
15
.組合法:
(
1
)定義:通過不同原理、不同技術、不同方法、不同現象、不同器材等組合,去設
計創造、解決問題。
(
2
)舉例:將電流表、電壓表組合使用,去測量電阻。
16
.逐漸逼近法:
(
1
)定義:是指在解決某些問題時,讓學生設計逐漸逼近的實驗及其過程,然後根據
實驗現象的發展趨勢和走向,進行理想化推理,從而推出結論或規律。
(
2
)舉例:在研究「牛頓第一定律」時,可以讓學生設計阻力逐漸減小的三個斜面實
驗,根據實驗現象得出「阻力越小,速度變化越慢」,最終進行理想化推理,得到「當阻力
為零時物體做勻速直線運動的結論」。
17
.反證法:
(
1
)定義:是指在解決某些問題時,若直接證明該問題的存在有困難,可以讓學生設
計該問題不存在的情景,通過該情景不成立,從而推出原來問題的存在。
(
2
)舉例:在研究「二力平衡條件」時,直接證明二力平衡必須在同一物體上很困難,
可以設計一個可以分為兩半的物體,
當將該物體分為兩個物體後,
發現二力不平衡了,
從而
說明了一對平衡力必須作用在同一個物體上。
5. 物理的幾種科學研究方法
中學物理的主要科學研究方法有:
(1)等效(替代法);
(2)建立理想模型法;
(3)控制變數法;
(4)實驗推理法;
(5)轉換法;
(5)類比法等.
6. 初中物理學到的物理探究方法有哪些
研究物理的科學方法有許多,經常用到的有觀察法、實驗法、比較法、類比法、等效法、轉換法、控制變數法、模型法、科學推理法等.研究某些物理知識或物理規律,往往要同時用到幾種研究方法.如在研究電阻的大小與哪些因素有關時,我們同時用到了觀察法(觀察電流表的示數)、轉換法(把電阻的大小轉換成電流的大小、通過研究電流的大小來得到電阻的大小)、歸納法(將分別得出的電阻與材料、長度、橫截面積、溫度有關的信息歸納在一起)、和控制變數法(在研究電阻與長度有關時控制了材料、橫截面積)等方法.可見,物理的科學方法題無法細致的分類.只能根據題意看題中強調的是哪一過程,來分析解答.下面我們將一些重要的實驗方法進行一下分析.一、 控制變數法物理學研究中常用的一種研究方法——控制變數法.所謂控制變數法,就是在研究和解決問題的過程中,對影響事物變化規律的因素或條件加以人為控制,使其中的一些條件按照特定的要求發生變化或不發生變化,最終解決所研究的問題.可以說任何物理實驗,都要按照實驗目的、原理和方法控制某些條件來研究.如:導體中的電流與導體兩端的電壓以及導體的電阻都有關系,中學物理實驗難以同時研究電流與導體兩端的電壓和導體的電阻的關系,而是在分別控制導體的電阻與導體兩端的電壓不變的情況下,研究導體中的電流跟這段導體兩端的電壓和導體的電阻的關系,分別得出實驗結論.通過學生實驗,讓學生在動腦與動手,理論與實踐的結合上找到這「兩個關系」,最終得出歐姆定律I=U/R.為了研究導體的電阻大小與哪些因素有關, 控制導體的長度和材料不變,研究導體電阻與橫截面積的關系.為了研究滑動摩擦力的大小跟哪些因素有關,保證壓力相同時,研究滑動摩擦力與接觸面粗糙程度的關系.
利用控制變數法研究物理問題,注重了知識的形成過程,有利於扭轉重結論、輕過程的傾向,有助於培養學生的科學素養,使學生學會學習.中學物理課本中,蒸發的快慢與哪些因素的有關;滑動摩擦力的大小與哪些因素有關;液體壓強與哪些因素有關;研究浮力大小與哪些因素有關;壓力的作用效果與哪些因素有關;滑輪組的機械效率與哪些因素有關;動能、重力勢能大小與哪些因素有關;導體的電阻與哪些因素有關;研究電阻一定、電流與電壓的關系;研究電壓一定、電流和電阻的關系;研究電流做功的多少跟哪些因素有關系;電流的熱效應與哪些因素有關;研究電磁鐵的磁性強弱跟哪些因素有關系等均應用了這種科學方法.二、轉換法一些比較抽象的看不見、摸不著的物質的微觀現象,要研究它們的運動等規律,使之轉化為學生熟知的看得見、摸得著的宏觀現象來認識它們.這種方法在科學上叫做「轉換法」. 如:分子的運動,電流的存在等,如:空氣看不見、摸不到,我們可以根據空氣流動(風)所產生的作用來認識它;分子看不見、摸不到,不好研究,可以通過研究墨水的擴散現象去認識它;電流看不見、摸不到,判斷電路中是否有電流時,我們可以根據電流產生的效應來認識它;磁場看不見、摸不到,我們可以根據它產生的作用來認識它.再如,有一些物理量不容易測得,我們可以根據定義式轉換成直接測得的物理量.在由其定義式計算出其值,如電功率(我們無法直接測出電功率只能通過P=UI利用電流表、電壓表測出U、I計算得出P)、電阻、密度等. 中學物理課本中,測不規則小石塊的體積我們轉換成測排開水的體積我們測曲線的長短時轉換成細棉線的長度在測量滑動摩擦力時轉換成測拉力的大小大氣壓強的測量(無法直接測出大氣壓的值,轉換成求被大氣壓壓起的水銀柱的壓強)測硬幣的直徑時轉換成測刻度尺的長度測液體壓強(我們將液體的壓強轉換成我們能看到的液柱高度差的變化)通過電流的效應來判斷電流的存在(我們無法直接看到電流),通過磁場的效應來證明磁場的存在(我們無法直接看到磁場),研究物體內能與溫度的關系(我們無法直接感知內能的變化,只能轉換成測出溫度的改變來說明內能的變化);在研究電熱與電流、電阻的因素時,我們將電熱的多少轉換成液柱上升的高度.在我們研究電功與什麼因素有關的時候,我們將電功的多少轉換成砝碼上升的高度.密度、功率、電功率、電阻、壓強(大氣壓強)等物理量都是利用轉換法測得的.在我們回答動能與什麼因素有關時,我們回答說小球在平面上滑動的越遠則動能越大,就是將動能的大小轉換成了小球運動的遠近.以上列舉的這些問題均應用了這種科學方法.例:1、分子運動看不見、摸不著,不好研究,但科學家可以通過研究墨水的擴散現象去認識它,這種方法在科學上叫做「轉換法』.下面是小明同學在學習中遇到的四個研究實例,其中採取的方法與剛才研究分子運動的方法相同的是( )
A.利用磁感應線去研究磁場問題
B.電流看不見、摸不著,判斷電路中是否有電流時,我們可通過電路中的燈泡是否發光去確定
C.研究電流與電壓、電阻關系時,先使電阻不變去研究電流與電壓的關系:然後再讓電壓不變去研究電流與電阻的關系
D.研究電流時,將它比做水流
解析:B.三、放大法在有些實驗中,實驗的現象我們是能看到的,但是不容易觀察.我們就將產生的效果進行放大再進行研究. 比如音*的振動很不容易觀察,所以我們利用小泡沫球將其現象放大.觀察壓力對玻璃瓶的作用效果時我們將玻璃瓶密閉,裝水,插上一個小玻璃管,將玻璃瓶的形變引起的液面變化放大成小玻璃管液面的變化.四、積累法在測量微小量的時候,我們常常將微小的量積累成一個比較大的量、比如在測量一張紙的厚度的時候,我們先測量100張紙的厚度在將結果除以100,這樣使測量的結果更接近真實的值就是採取的積累法.要測量出一張郵票的質量、測量出心跳一下的時間,測量出導線的直徑,均可用積累法來完成.五、類比法在我們學習一些十分抽象的,看不見、摸不著的物理量時,由於不易理解我們就拿出一個大家能看見的與之很相似的量來進行對照學習.如電流的形成、電壓的作用通過以熟悉的水流的形成,水壓使水管中形成了水流進行類比,從而得出電壓是形成電流的原因的結論.學生在學習電學知識時,在老師的引導下,聯想到:水壓迫使水沿著一定的方向流動,使水管中形成了水流;類似的,電壓迫使自由電荷做定向移動使電路中形成了電流.抽水機是提供水壓的裝置;類似的,電源是提供電壓的裝置.水流通過渦輪時,消耗水能轉化為渦輪的動能;類似的,電流通過電燈時,消耗的電能轉化為內能.我們學習分子動能的時候與物體的動能進行類比;學習功率時,將功率和速度進行類比.例: 1、某同學在學習電學知識時,在老師的引導下,聯想力學實驗現象,進行比較並找出了一些相類似的規律,其中不準確的是( ) A.水壓使水管中形成水流;類似地,電壓使電路中形成電流
B.抽水機是提供水壓的裝置;類似地,電源是提供電壓的裝置C.抽水機工作時消耗水能;類似地,電燈發光時消耗電能D.水流通過渦輪時,消耗水能轉化為渦輪的動能:類似地,電流通過電燈時,消耗電能轉化為內能和光能 解析:C
通過類比,用大家熟悉的水流、水壓的直觀認識,使得看不見、摸不著的抽象的電流、電壓等知識躍然紙面,栩栩如生.六、理想化物理模型:實際現象和過程一般都十分復雜的,涉及到眾多的因素,採用模型方法對學習和研究起到了簡化和純化的作用.但簡化後的模型一定要表現出原型所反映出的特點、知識.模型法有較大的靈活性.每種模型有限定的運用條件和運用的范圍.中學課本中很多知識都應用了這個方法,比如有:液柱、(比如在求液體對豎直的容器底的壓強的時候,我們就選了一個液柱作為研究的對象簡化,簡化後的模型依然保留原來的特點和知識)光線、(在我們學習光線的時候光線是一束的,而且是看不見的,我們使用一條看的見的實線來表示就是將問題簡化,利用了理想化模型)液片、(在我們研究連通器的特點,求大氣壓時我們都在某一位置取了一個液面,研究該液面所受到的壓強和壓力,也是將問題簡化,利用理想化模型法)光沿直線傳播;(在我們學習中我們知道真正的空氣是各處都不均勻的,比如越往上空氣越稀薄,在比如因為空氣各處不均勻形成了風,而在光是沿直線傳播一節中我們將問題簡化,只取一個簡單的模型,一條光線在均勻的介質中傳播)勻速直線運動;(生活中很少有一個物體真正的做勻速直線運動,在我們研究問題的時候勻速直線運動只是一個模型)磁感線(磁感線是不存在的一條線,但是我們為了便於研究磁場我們人為的引入了一條線,將我們研究的問題簡化.)例:1、在我們學習物理知識的過程中,運用物理模型進行研究的是( )
A、建立速度概念 B、研究光的直線傳播 C、用磁感應線描述磁場 D、分析物體的質量 解析:B、C.七、科學推理法:當你在對觀察到的現象進行解釋的時候就是在進行推理,或說是在做出推論,例如當你家的狗在叫的時,你可能會推想有人在你家的門外,要做出這一推論,你就需要把現象(狗的叫聲)與以往的知識經驗,即有陌生人來時狗會叫結合起來.這樣才能得出符合邏輯的答案如:在進行牛頓第一定律的實驗時,當我們把物體在越光滑的平面運動的就越遠的知識結合起來我們就推理出,如果平面絕對光滑物體將永遠做勻速直線運動.如:在做真空不能傳聲的實驗時,當我們發現空氣越少,傳出的聲音就越小時,我們就推理出,真空是不能傳聲的.八、等效替代法:比如在研究合力時,一個力與兩個力使彈簧發生的形變是等效的,那麼這一個力就替代了兩個力所以叫等效替代法,在研究串、並聯電路的總電阻時,也用到了這樣的方法.在平面鏡成像的實驗中我們利用兩個完全相同的蠟燭,驗證物與像的大小相同,因為我們無法真正的測出物與像的大小關系,所以我們利用了一個完全相同的另一根蠟燭來等效替代物體的大小.九、歸納法:是通過樣本信息來推斷總體信息的技術.要做出正確的歸納,就要從總體中選出的樣本,這個樣本必須足夠大而且具有代表性.在我們買葡萄的時候就用了歸納法,我們往往先嘗一嘗,如果都很甜,就歸納出所有的葡萄都很甜的,就放心的買上一大串.比如銅能導電,銀能導電,鋅能導電則歸納出金屬能導電.在實驗中為了驗證一個物理規律或定理,反復的通過實驗來驗證他的正確性然後歸納、分析整理得出正確的結論.在阿基米德原理中,為了驗證F浮=G排,我們分別利用石塊和木塊做了兩次實驗,歸納、整理均得出F浮=G排,於是我們驗證了阿基米德原理的正確性,使用的正是這種方法.在驗證杠桿的平衡條件中,我們反復做了三次實驗來驗證F1×L1=F2×L2也是利用這種方法.一切發聲體都在振動結論的得出(在實驗中對多種結論進行分析整理並得出最後結論時),都要用到這一方法.在驗證導體的電阻與什麼因素有關的時候,經過多次的實驗我們得出了導體的電阻與長度,材料,橫截面積,溫度有關,也是將實驗的結論整理到一起後歸納總結得出的.在所有的科學實驗和原理的得出中,我們幾乎都用到了這種方法.十、比較法(對比法)當你想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.如,比較蒸發和沸騰的異同點.如,比較汽油機和柴油機的異同點 如,電動機和熱機 如,電壓表和電流表的使用利用比較法不僅加深了對它們的理解和區別,使同學們很快地記住它們,還能發現一些有趣的東西.十一、分類法把固體分為晶體和非晶體兩類、導體和絕緣體.十二、觀察法物理是一門以觀察、實驗為基礎的學科.人們的許多物理知識是通過觀察和實驗認真地總結和思索得來的.著名的馬德堡半球實驗,證明了大氣壓強的存在.在教學中,可以根據教材中的實驗,如長度、時間、溫度、質量、密度、力、電流、電壓等物理量的測量實驗中,要求學生認真細致的觀察,進行規范的實驗操作,得到准確的實驗結果,養成良好的實驗習慣,培養實驗技能.大部分均利用的是觀察法.十三、比值定義法:例:密度、壓強、功率、電流等概念公式採取的都是這樣的方法.十四、多因式乘積法:例:電功、電熱、熱量等概念公式採取的都是這樣的方法. 十五、逆向思維法例:由電生磁想到磁生電以上這些方法,還只是在初中物理的學習中會遇到和使用的一些科學方法,列舉出來,希望能夠給大家一些幫助.也希望大家都來關注這方面的問題,多了解和掌握一些科學方法,靈活運用,以便於指導我們的學習,工作和生活.
7. 物理學的一般研究方法是什麼
物理學研究方法主要有觀察方法、實驗方法、理想方法、類比方法、假說方法和數學方法等六種. 正確的觀察方法:(1)確定觀察的目的;(2)制定觀察的方案;(3)進行實際觀察;(4)翔實的記錄;(5)初步描述;(6)初步解釋;(7)核實觀察結果. 數學是物理學的語言和工具,概括物理現象、形成物理概念、整理實驗數據、進行邏輯分析、建立物理定律、利用數學圖象展示物理規律等等物理學的研究和學習過程都離不開數學.例如,例題「某遊客第一天早上8點開始由甲景點以大小不變的速度 1,沿山路步行到乙景點.第二天早上8點又有乙景點沿原路以大小不變的速度 2步行返回甲景點.則在該線路上是否存在這樣一個地點,他第二天返回該地點的時刻與第一天經過該地點的時刻相同.如果存在,則該地點到甲景點的距離是多少?」在講解過程中進行數學方法教育: 方法一:方程組法 分析:假設遊客能在第一天和第二天同一時刻到達同一地點(如下圖所示),則到達同一地點所用的時間(t)是相同的、所走過的路程(S1、S2)的和等於甲景點到乙景點的路程(S),由此列出方程組; 1 t = S1 (1) 2 t = S—S1 (2) (1)+(2)得 t = (3) (3)代入(1)得 S1 = ; S、 1 和 2都是已知量,所以t 和S1有唯一的解,即存在遊客第二天返回該地點的時刻與第一天經過該地點的時刻相同的地點,該地點到甲景點距離是 . 通過分析遊客兩天的運動過程及其相互的聯系,列出兩個方程用數學語言來表述物理問題,然後利用數學解方程組的消元法求出方程的兩個解,最後再聯系實際條件討論這兩個解,推導出結論. 方法二:模型轉換法 分析:假設兩名遊客同時從甲景點和乙景點相向而行,則肯定存在相遇地點; 相遇時間t = ; 相遇點到甲地距離S1 = . 通過物理模型的轉換得出存在相遇地點的結論,然後運用符號、方程等數學語言表徵出實際問題的特徵和規律,運用數學模型來反映物理原型的本質特徵和關系. 方法三:圖象法 畫出遊客運動的圖象,AB是第一天由甲景點到乙景點的S—t 圖象、CD是第二天由乙景點到甲景點的S—t圖象;由圖象可知 AB和CD有一個交叉點,該點表示同一地 點(S1)、同一時刻(t),所以可判斷出該 地點就是遊客第二天返回該地點的時刻與第 一天經過該地點的時刻相同的地點.然後可 通過計算得到相遇時間t = ;相遇點 到甲地距離S1 = . 根據題意畫出遊客兩天運動的S— t圖象,在圖象上可以形象的看出兩天運動過程的特點,輕易的得出結論.利用數學圖象簡單明了的展示物理規律,使復雜的物理問題形象化、簡單化.