初中物理科学研究中常用方法归纳
一、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。着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,如场度、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。
二、控制变量法
物理学研究中常用的一种研究方法——控制变量法。所谓控制变量法,就是在研究和解决问题的过程中,对影响事物变化规律的因素或条件加以人为控制,使其中的一些条件按照特定的要求发生变化或不发生变化,最终解决所研究的问题。
可以说任何物理实验,都要按照实验目的、原理和方法控制某些条件来研究。如:导体中的电流与导体两端的电压以及导体的电阻都有关系,中学物理实验难以同时研究电流与导体两端的电压和导体的电阻的关系,而是在分别控制导体的电阻与导体两端的电压不变的情况下,研究导体中的电流跟这段导体两端的电压和导体的电阻的关系,分别得出实验结论。通过学生实验,让学生在动脑与动手,理论与实践的结合上找到这“两个关系”,最终得出欧姆定律I=U/R。
电流与电压、电阻的关系
影响电阻大小的因素
影响滑动摩擦力大小的因素
影响蒸发快慢的因素
影响液体内部压强大小的因素
影响液体浮力大小的因素
影响压力作用效果(压强)大小的因素
影响电功大小的因素
影响电磁铁磁性强弱的因素
影响电流热效应大小的因素
三、转换法
一些比较抽象的看不见、摸不着的物质的微观现象,要研究它们的运动等规律,使之转化为学生熟知的看得见、摸得着的宏观现象来认识它们。这种方法在科学上叫做“转换法”。 如:分子的运动,电流的存在等,
如:空气看不见、摸不到,我们可以根据空气流动(风)所产生的作用来认识它;分子看不见、摸不到,不好研究,可以通过研究墨水的扩散现象去认识它;电流看不见、摸不到,判断电路中是否有电流时,我们可以根据电流产生的效应来认识它;磁场看不见、摸不到,我们可以根据它产生的作用来认识它。
再如,有一些物理量不容易测得,我们可以根据定义式转换成直接测得的物理量。在由其定义式计算出其值,如电功率(我们无法直接测出电功率只能通过P=UI利用电流表、电压表测出U、I计算得出P)、电阻、密度等。
中学物理课本中,
测不规则小石块的体积我们转换成测排开水的体积
我们测曲线的长短时转换成细棉线的长度
在测量滑动摩擦力时转换成测拉力的大小
大气压强的测量(无法直接测出大气压的值,转换成求被大气压压起的水银柱的压强)测硬币的直径时转换成测刻度尺的长度
测液体压强(我们将液体的压强转换成我们能看到的液柱高度差的变化)通过电流的效应来判断电流的存在(我们无法直接看到电流),
通过磁场的效应来证明磁场的存在(我们无法直接看到磁场),
研究物体内能与温度的关系(我们无法直接感知内能的变化,只能转换成测出温度的改变来说明内能的变化);
在研究电热与电流、电阻的因素时,我们将电热的多少转换成液柱上升的高度。
在我们研究电功与什么因素有关的时候,我们将电功的多少转换成砝码上升的高度。
密度、功率、电功率、电阻、压强(大气压强)等物理量都是利用转换法测得的。
在我们回答动能与什么因素有关时,我们回答说小球在平面上滑动的越远则动能越大,就是将动能的大小转换成了小球运动的远近。以上列举的这些问题均应用了这种科学方法。
四、类比法
在我们学习一些十分抽象的,看不见、摸不着的物理量时,由于不易理解我们就拿出一个大家能看见的与之很相似的量来进行对照学习。如电流的形成、电压的作用通过以熟悉的水流的形成,水压使水管中形成了水流进行类比,从而得出电压是形成电流的原因的结论。学生在学习电学知识时,在老师的引导下,联想到:水压迫使水沿着一定的方向流动,使水管中形成了水流;类似的,电压迫使自由电荷做定向移动使电路中形成了电流。抽水机是提供水压的装置;类似的,电源是提供电压的装置。水流通过涡轮时,消耗水能转化为涡轮的动能;类似的,电流通过电灯时,消耗的电能转化为内能。
我们学习分子动能的时候与物体的动能进行类比;学习功率时,将功率和速度进行类比。
五、比较法(对比法)
当你想寻找两件事物的相同和不同之处,就需要用到比较法,可以进行比较的事物和物理量很多,对不同或有联系的两个对象进行比较,我们主要从中寻找它们的不同点和相同点,从而进一步揭示事物的本质属性。
如,比较蒸发和沸腾的异同点、比较汽油机和柴油机的异同点、电动机和热机、电压表和电流表的使用。
利用比较法不仅加深了对它们的理解和区别,使同学们很快地记住它们,还能发现一些有趣的东西。
六、归纳法
是通过样本信息来推断总体信息的技术。要做出正确的归纳,就要从总体中选出的样本,这个样本必须足够大而且具有代表性。在我们买葡萄的时候就用了归纳法,我们往往先尝一尝,如果都很甜,就归纳出所有的葡萄都很甜的,就放心的买上一大串。
比如铜能导电,银能导电,锌能导电则归纳出金属能导电。在实验中为了验证一个物理规律或定理,反复的通过实验来验证他的正确性然后归纳、分析整理得出正确的结论。
在阿基米德原理中,为了验证F浮=G排,我们分别利用石块和木块做了两次实验,归纳、整理均得出F浮=G排,于是我们验证了阿基米德原理的正确性,使用的正是这种方法。
在验证杠杆的平衡条件中,我们反复做了三次实验来验证F1×L1=F2×L2也是利用这种方法。
一切发声体都在振动结论的得出(在实验中对多种结论进行分析整理并得出最后结论时),都要用到这一方法。
在验证导体的电阻与什么因素有关的时候,经过多次的实验我们得出了导体的电阻与长度,材料,横截面积,温度有关,也是将实验的结论整理到一起后归纳总结得出的。
在所有的科学实验和原理的得出中,我们几乎都用到了这种
七、科学推理法
当你在对观察到的现象进行解释的时候就是在进行推理,或说是在做出推论,例如当你家的狗在叫的时,你可能会推想有人在你家的门外,要做出这一推论,你就需要把现象(狗的叫声)与以往的知识经验,即有陌生人来时狗会叫结合起来。这样才能得出符合逻辑的答案
如:在进行牛顿第一定律的实验时,当我们把物体在越光滑的平面运动的就越远的知识结合起来我们就推理出,如果平面绝对光滑物体将永远做匀速直线运动。
如:在做真空不能传声的实验时,当我们发现空气越少,传出的声音就越小时,我们就推理出,真空是不能传声的。
八、放大法http://www.zxksw.net
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。方法。
九、等效替代法
比如在研究合力时,一个力与两个力使弹簧发生的形变是等效的,那么这一个力就替代了两个力所以叫等效替代法,在研究串、并联电路的总电阻时,也用到了这样的方法。在平面镜成像的实验中我们利用两个完全相同的蜡烛,验证物与像的大小相同,因为我们无法真正的测出物与像的大小关系,所以我们利用了一个完全相同的另一根蜡烛来等效替代物体的大小。
十、累积法
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,均可用累积法来完成。
值得注意的是,研究某些物理知识或物理规律,往往要同时用到几种研究方法。如在研究电阻的大小与哪些因素有关时,我们同时用到了观察法(观察电流表的示数)、转换法(把电阻的大小转换成电流的大小、通过研究电流的大小来得到电阻的大小)、归纳法(将分别得出的电阻与材料、长度、横截面积、温度有关的信息归纳在一起)、和控制变量法(在研究电阻与长度有关时控制了材料、横截面积)等方法。可见,物理的科学方法无法细致的分类。只能根据题意看题中强调的是哪一过程,来分析解答。
2. 关于研究物理实验的方法
归纳法
3. 物理实验研究方法有哪些
物理方法既是科学家研究问题的方法,也是学生在学习物理中常用的方法,新课标也要求学生掌握一些探究问题的物理方法。
常见的物理方法
模型法 即将抽象的物理现象用简单易懂的具体模型表示。如用太阳系模型代表原子结构,用简单的线条代表杠杆等。
叠加法 物理学中常常把微小的、不易测量的同一物理量叠加起来,测量后求平均值的方法俗称“叠加法”。
控制变量法 自然界发生的各种现象,往往是错综复杂的。决定某一个现象的产生和变化的因素常常也很多。为了弄清事物变化的原因和规律,必须设法把其中的一个或几个因素用人为的方法控制起来,使它保持不变,然后来比较,研究其他两个变量之间的关系,这种研究问题的科学方法就是“控制变量法”。初中物理实验大多都用到了这种方法,如通过导体的电流I受到导体电阻R和它两端电压U的影响,在研究电流I与电阻R的关系时,需要保持电压U不变;在研究电流I与电压U的关系时,需要保持电阻R不变。
实验+推理法 有一些物理现象,由于受实验条件所限,无法直接验证,需要我们先进行实验,再进行合理推理得出正确结论,这也是一种常用的科学方法。如将一只闹钟放在密封的玻璃罩内,当罩内空气被抽走时,钟声变小,由此推理出:真空不能传声。
转换法 一些看不见,摸不着的物理现象,不好直接认识它,我们常根据它们表现出来的看的见、摸的着的现象来间接认识它们。如根据电流的热效应来认识电流大小,根据磁场对磁体有力的作用来认识磁场等。
等效法 在研究物理问题时,有时为了使问题简化,常用一个物理量来代替其他所有物理量,但不会改变物理效果。如用合力替代各个分力,用总电阻替代各部分电阻,浮力替代液体对物体的各个压力等。
描述法 为了研究问题的方便,我们常用线条等手段来描述各种看不见的现象。如用光线来描述光,用磁感线来描述磁场,用力的图示描述力等。
类比法 在认识一些物理概念时,我们常将它与生活中熟悉且有共同特点的现象进行类比,以帮助我们理解它。如认识电流大小时,用水流进行类比。认识电压时,用水压进行类比。
物理实验数据的处理方法
实验数据是对实验定量分析的依据,是探索、验证物理规律的第一手资料。在系统误差一定的情况下,实验数据处理得恰当与否,会直接影响偶然误差的大小。所以对实验数据的处理是实验复习的重要内容之一。本文结合一些实例来简单介绍实验数据的处理方法。
1. 平均值法
取算术平均值是为减小偶然误差而常用的一种数据处理方法。通常在同样的测量条件下,对于某一物理量进行多次测量的结果不会完全一样,用多次测量的算术平均值作为测量结果,是真实值的最好近似。
2. 列表法
实验中将数据列成表格,可以简明地表示出有关物理量之间的关系,便于检查测量结果和运算是否合理,有助于发现和分析问题,而且列表法还是图象法的基础。
列表时应注意:①表格要直接地反映有关物理量之间的关系,一般把自变量写在前边,因变量紧接着写在后面,便于分析。②表格要清楚地反映测量的次数,测得的物理量的名称及单位,计算的物理量的名称及单位。物理量的单位可写在标题栏内,一般不在数值栏内重复出现。③表中所列数据要正确反映测量值的有效数字。
3. 作图法
选取适当的自变量,通过作图可以找到或反映物理量之间的变化关系,并便于找出其中的规律,确定对应量的函数关系。作图法是最常用的实验数据处理方法之一。
描绘图象的要求是:①根据测量的要求选定坐标轴,一般以横轴为自变量,纵轴为因变量。坐标轴要标明所代表的物理量的名称及单位。②坐标轴标度的选择应合适,使测量数据能在坐标轴上得到准确的反映。为避免图纸上出现大片空白,坐标原点可以是零,也可以不是零。坐标轴的分度的估读数,应与测量值的估读数(即有效数字的末位)相对应。
4. 物理研究方法有哪些。拜托了
物理方法既是科学家研究问题的方法,也是学生在学习物理中常用的方法,新课标也要求学生掌握一些探究问题的物理方法。
常见的物理方法
模型法 即将抽象的物理现象用简单易懂的具体模型表示。如用太阳系模型代表原子结构,用简单的线条代表杠杆等。
叠加法 物理学中常常把微小的、不易测量的同一物理量叠加起来,测量后求平均值的方法俗称“叠加法”。
控制变量法 自然界发生的各种现象,往往是错综复杂的。决定某一个现象的产生和变化的因素常常也很多。为了弄清事物变化的原因和规律,必须设法把其中的一个或几个因素用人为的方法控制起来,使它保持不变,然后来比较,研究其他两个变量之间的关系,这种研究问题的科学方法就是“控制变量法”。初中物理实验大多都用到了这种方法,如通过导体的电流I受到导体电阻R和它两端电压U的影响,在研究电流I与电阻R的关系时,需要保持电压U不变;在研究电流I与电压U的关系时,需要保持电阻R不变。
实验+推理法 有一些物理现象,由于受实验条件所限,无法直接验证,需要我们先进行实验,再进行合理推理得出正确结论,这也是一种常用的科学方法。如将一只闹钟放在密封的玻璃罩内,当罩内空气被抽走时,钟声变小,由此推理出:真空不能传声。
转换法 一些看不见,摸不着的物理现象,不好直接认识它,我们常根据它们表现出来的看的见、摸的着的现象来间接认识它们。如根据电流的热效应来认识电流大小,根据磁场对磁体有力的作用来认识磁场等。
等效法 在研究物理问题时,有时为了使问题简化,常用一个物理量来代替其他所有物理量,但不会改变物理效果。如用合力替代各个分力,用总电阻替代各部分电阻,浮力替代液体对物体的各个压力等。
描述法 为了研究问题的方便,我们常用线条等手段来描述各种看不见的现象。如用光线来描述光,用磁感线来描述磁场,用力的图示描述力等。
类比法 在认识一些物理概念时,我们常将它与生活中熟悉且有共同特点的现象进行类比,以帮助我们理解它。如认识电流大小时,用水流进行类比。认识电压时,用水压进行类比。
物理实验数据的处理方法
实验数据是对实验定量分析的依据,是探索、验证物理规律的第一手资料。在系统误差一定的情况下,实验数据处理得恰当与否,会直接影响偶然误差的大小。所以对实验数据的处理是实验复习的重要内容之一。本文结合一些实例来简单介绍实验数据的处理方法。
1. 平均值法
取算术平均值是为减小偶然误差而常用的一种数据处理方法。通常在同样的测量条件下,对于某一物理量进行多次测量的结果不会完全一样,用多次测量的算术平均值作为测量结果,是真实值的最好近似。
2. 列表法
实验中将数据列成表格,可以简明地表示出有关物理量之间的关系,便于检查测量结果和运算是否合理,有助于发现和分析问题,而且列表法还是图象法的基础。
列表时应注意:①表格要直接地反映有关物理量之间的关系,一般把自变量写在前边,因变量紧接着写在后面,便于分析。②表格要清楚地反映测量的次数,测得的物理量的名称及单位,计算的物理量的名称及单位。物理量的单位可写在标题栏内,一般不在数值栏内重复出现。③表中所列数据要正确反映测量值的有效数字。
3. 作图法
选取适当的自变量,通过作图可以找到或反映物理量之间的变化关系,并便于找出其中的规律,确定对应量的函数关系。作图法是最常用的实验数据处理方法之一。
描绘图象的要求是:①根据测量的要求选定坐标轴,一般以横轴为自变量,纵轴为因变量。坐标轴要标明所代表的物理量的名称及单位。②坐标轴标度的选择应合适,使测量数据能在坐标轴上得到准确的反映。为避免图纸上出现大片空白,坐标原点可以是零,也可以不是零。坐标轴的分度的估读数,应与测量值的估读数(即有效数字的末位)相对应。
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5. 物理实验方法有哪几种
1、控制变量法
例:研究电流跟电压、电阻的关系。
2、等效替换法
例:研究平面镜成像规律时,物与像分别用两根等长的蜡烛。
3、模型法
例:光线、磁感线。
4、类比法
例:电流与水流类比。
5、实验验证法:这是一种推理,判断在前,实验验证在后的研究方法(即演绎法)物理学家们常常在己知
的物理推论或者哲学思想的基础上,经过推理,作出假设和预言,通过实验检验它的真理性,最后肯定或否定论断,得出可靠的结论。
6、归纳法
例:吹笛子,是管子里的空气柱振动发声;人说话是声带振动发声......所以一切发声的物体都在振动。
7、转换法
例:研究电流产生的热量跟电流、电阻、通电时间的关系的实验。
电阻丝产生电热的多少无法直接测量和比较,利用电流产生的热量加热煤油,观察煤油在插入密封烧瓶里的玻璃管中上升的高度,这样就将电阻丝放热的多少的比较转化成了煤油上升高度的比较。
将看不见、摸不到的东西或不易直接观测的问题(如本题中产生热的多少),可以通过它对其他物体的作用而转化成可以直接观测的现象(如煤油在玻璃管内上升的高度)。
6. 物理实验方法有哪些
1、等效替代法
简介:在物理学中,在保证某种效果相同的前提下,将一个物理量、物理状态或过程用另一个物理量、物理状态或过程来替代,得到同样的结论,这种研究问题的方法叫做等效替代法。
举例应用:
(1)在“曹冲称象”中,用石块等效替代大象,效果相同。
(2)平面镜成像实验中利用两个完全相同的蜡烛,验证像与物的大小相同。
(3)在力的合成中,用一个合力可以等效替代几个力的共同作用的效果。
2、建立理想模型法
简介:把复杂的问题简单化,摒弃次要因素,抓住主要因素,对实际问题进行理想化处理,构建理想化的物理模型,这是一种重要的物理思想。
举例应用:
(1)匀速直线运动是一种理想模型,在生活实际中,严格的匀速直线运动并不存在。
(2)在研究连通器的原理时,理想液片是一种理想模型。
(3)光线是引入的模型,直观、形象地描述了物理情景与事实。
3、控制变量法
简介:在研究物理问题时,某一物理量往往受到几个不同因素的影响,为了确定该物理量与各个不同因素之间的关系,就需要控制某些因素,使其固定不变,只研究其中一个因素,看所研究的因素与该物理量之间的关系,这种研究方法叫做控制变量法。
举例应用:
(1)研究弦乐器的音调与弦的材料、长度和横截面积的关系。
(2)研究蒸发快慢与液体温度、表面积和空气流速的关系。
(3)研究力的作用效果与力的大小、方向和作用点的关系。
(4)研究滑动摩擦力与物体间的压力和接触面粗糙程度的关系。
(5)研究浮力与液体密度和物体排开液体体积的关系。
(6)研究液体压强与液体密度和深度的关系。
(7)研究物体的动能与物体质量、速度的关系。
(8)研究物体的重力势能与物体质量、被举高度的关系。
4、实验推理法
简介:实验推理法是以大量可靠的事实为基础,以真实的实验为原型,通过合理的推理得到结论,深刻地揭示出物理规律的本质,是物理学研究问题的一种重要的思想方法。
举例应用:
(1)将闹钟放在钟罩中,不断抽去罩内空气,听到铃声越来越弱,由此推理出真空不能传声。
(2)研究力和运动的关系,推理出牛顿第一定律。
5、转换法
简介:在物理学习中,有时需要研究看不见的物质(如电流、分子、力、磁场)或不易直接测量的物理量,这时就必须将研究的方向转化到由该物质产生的学生熟知的各种可见的效应、效果上,由此来分析、研究该物质的存在、大小等情况,这种研究方法称为转换法。
举例应用:
(1)研究声音是由振动产生时,用乒乓球的可视的振动认识音叉的振动。
(2)研究压力的作用效果时,用海绵的凹陷程度来表示。
(3)测量滑动摩擦力时转换成测拉力的大小。
7. 物理 科学研究实验的七个探究步骤
1、提出问题
2、猜想或假设
3、设计实验
4、进行实验
5、分析论证
6、评估
7、交流
具体解释
1、提出问题:在问题的思考上,进行初始化的提问,力求问题得到最原始的提问。
2、猜想与假设:对于一个未知事物进行理论性上的猜想,以便于接下来进行情景的假设。
3、制定计划与设计实验:在符合一定科学依据的基础上,进行猜想与假设的实施,帮助这些猜想得到证明。
4、进行实验与搜集数据:严谨的进行实验,并且在过程中记录足够的数据,来完成最终论证的可靠性。
5、分析与论证:对所收集的数据进行科学性的讨论,帮助证明自己的假设。
6、评估:对自己实验中的不足,进行一定的误差分析,判断自己的数据是不是可以严谨的验证猜想。
7、交流与合作:把这份实验的结果进行大众交流,让更多人来分析自己的猜想与论证。
实验构成
无论何种类型的科学实验,它们都是由三个部分构成的。
1、实验者
这是组织、设计和进行科学实验的人。实验目的的确定,实验方案的设计、实验步骤的制定、实验过程的操作、实验结果的处理解释等,没有一个环节可以脱离实验者。实验者是实验活动的主体。实验者从事科学实验是为了取得对自然界特定对象的认识。没有实验者这个认识主体,科学实验就不会发生。不过在此需要指出的是,不能把实验者理解为孤立的个人。
在任何情况下。实验者都不是作为孤立的个人在活动,而是作为社会的人在活动。实验者继承着前辈们所已经建树起来的积极成果,也借鉴着同时代的成功经验与失败教训,同时还依赖着人们之间进行的各方面的协作劳动。因此,实验者所取得的任何一点有益成果,都将融汇到社会精神财富的总体中去。这样说,并不是要否认实验者个人的创造能力,而是说这种创造能力只有不脱离社会这个基础时才能得到发挥。
2、实验对象
这是实验者所要认识的对象。实验对象可以是自然界的物体及其现象,例如太阳光,也可以是人们生产出来的物体及其现象,例如机床、布匹。但是,不管何种种实验对象,它既是实验者进行变革和控制的对象,又是实验者的认识对象。因此,从认识论上看。实验对象是处于认识客体的地位。
3、实验手段
实验手段是由实验的仪器、工具、设备等客观物质条件组成,实验仪器是其中的主要成分。
实验手段的作用主要表现在两个方面:
一方面是实验者通过实验手段把自己变革和控制实验对象的意图传递给实验对象,使实验者的意图得到物化。
另一方面,实验手段又显示实验对象的特性,而把实验对象在经受变革与控制后呈现的状态传递给实验者,使实验者能够获得关于实验对象的有关认识。
所以,实验手段是实验者和实验对象之间的中介环节。没有适当的实验手段,实验对象的某些特性就不能暴露出来,人们就不能获得对这些特性的认识。
在这个意义上,实验手段的状况,决定着科学实验所能达到的认识水平。实验手段的每一步改进,都意味着人们对实验对象的可观察量的增加,意味着科学实验水平的提高。从科学史上可以看出,新的实验手段的采用,往往会带来科学理论上的重大突破和发展。因此,有意识地改进实验手段是一项具有战略意义的措施。但是,一个时代的实验手段又是那个时代生产力水平的具体表现,为当时的生产力发展状况所制约。因此,实验手段的改进,新实验手段的装备,只有伴随着整个社会生产力水平的提高才能实现。
8. 物理学的研究方法有哪些
一、控制变量法:通过固定某几个因素转化为多个单因素影响某一量大小的问题.
二、等效法:将一个物理量,一种物理装置或一个物理状态(过程),用另一个相应量来替代,得到同样的结论的方法.
三、模型法:以理想化的办法再现原型的本质联系和内在特性的一种简化模型.
四、转换法(间接推断法)把不能观察到的效应(现象)通过自身的积累成为可观测的宏观物或宏观效应.
五、类比法:根据两个对象之间在某些方面的相似或相同,把其中某一对象的有关知识、结论推移到另一个对象中去的一种逻辑方法.
六、比较法:找出研究对象之间的相同点或相异点的一种逻辑方法.
七、归纳法:从一系列个别现象的判断概括出一般性判断的逻辑的方法.
(8)物理实验研究方法扩展阅读:
物理学的本质:物理学并不研究自然界现象的机制(或者根本不能研究),我们只能在某些现象中感受自然界的规则,并试图以这些规则来解释自然界所发生任何的事情。我们有限的智力总试图在理解自然,并试图改变自然,这是物理学,甚至是所有自然科学共同追求的目标。
六大性质
1.真理性:物理学的理论和实验揭示了自然界的奥秘,反映出物质运动的客观规律。
2.和谐统一性:神秘的太空中天体的运动,在开普勒三定律的描绘下,显出多么的和谐有序。物理学上的几次大统一,也显示出美的感觉。
牛顿用三大定律和万有引力定律把天上和地上所有宏观物体统一了。麦克斯韦电磁理论的建立,又使电和磁实现了统一。爱因斯坦质能方程又把质量和能量建立了统一。光的波粒二象性理论把粒子性、波动性实现了统一。爱因斯坦的相对论又把时间、空间统一了。
3.简洁性:物理规律的数学语言,体现了物理的简洁明快性。如:牛顿第二定律,爱因斯坦的质能方程,法拉第电磁感应定律。
4.对称性:对称一般指物体形状的对称性,深层次的对称表现为事物发展变化或客观规律的对称性。如:物理学中各种晶体的空间点阵结构具有高度的对称性。竖直上抛运动、简谐运动、波动镜像对称、磁电对称、作用力与反作用力对称、正粒子和反粒子、正物质和反物质、正电和负电等。
5.预测性:正确的物理理论,不仅能解释当时已发现的物理现象,更能预测当时无法探测到的物理现象。例如麦克斯韦电磁理论预测电磁波存在,卢瑟福预言中子的存在,菲涅尔的衍射理论预言圆盘衍射中央有泊松亮斑,狄拉克预言电子的存在。
6.精巧性:物理实验具有精巧性,设计方法的巧妙,使得物理现象更加明显。
对于物理学理论和实验来说,物理量的定义和测量的假设选择,理论的数学展开,理论与实验的比较是与实验定律一致,是物理学理论的唯一目标。
人们能通过这样的结合解决问题,就是预言指导科学实践这不是大唯物主义思想,其实是物理学理论的目的和结构。
在不断反思形而上学而产生的非经验主义的客观原理的基础上,物理学理论可以用它自身的科学术语来判断。而不用依赖于它们可能从属于哲学学派的主张。在着手描述的物理性质中选择简单的性质,其它性质则是群聚的想象和组合。
通过恰当的测量方法和数学技巧从而进一步认知事物的本来性质。实验选择后的数量存在某种对应关系。一种关系可以有多数实验与其对应,但一个实验不能对应多种关系。也就是说,一个规律可以体现在多个实验中,但多个实验不一定只反映一个规律。
9. 物理实验设计的方法
常用实验原理的设计方法
1.控制变量法
比如,在研究的三个物理量(A、B、C)之间的关系时,控制其中一个量(如 A)保持不变,研究另外两个量(B 和 C)之间的关系;再如,控制其中一个量(如 B)保持不变,研究另外两个量(A和C)之间的关系;在“验证牛顿第二定律的实验”中,加速度、力和质量的关系的控制。
2.理想化方法
此方法为抓住主要问题,忽略次要因素的一种研究方法。
3.等效替代法
某些量不易测量,可以用较易测量的量替代,从而简化实验。在“验证碰撞中的动量守恒”的实验中,两球碰撞后的速度不易直接测量,在将整个平抛时间定为时间单位后,速度的测量就转化为对水平位移的测量了。
4.留迹法
像平抛物体运动的轨迹、小球落地的位置、小车运动的位移等,采用复写纸、喷墨水、打点等方法,就能较准确地记录它们的位置。
5.微小量放大法
微小量不易测量,勉强测量误差也较大,实验时常采用各种方法加以放大。桌面的微小形变的测量;卡文迪许测定万有引力恒量,采用光路放大了金属丝的微小扭转等。
10. 初中物理各种实验探究方法,及其代表实验有哪些.(能
实验推理法,还有牛顿的第一定律。