006专题六物理学中的科学方法

1专题六物理学中的科学研究方法教材的各个章节都有意识、有步骤地渗透了物理学的科学研究方法，使大家在学习物理知识的同时受到科学方法的熏陶和训练．掌握基本的科学方法，形成比较有效的物理思想，是能力形成的标志．近几年中考常考到的几种科学研究方法列表如下：方法教材中方法的运用说明等效法(1)在力的合成中，若干个共同作用的分力可以等同于作用效果相同的一个合力；相反，一个力也可以分解为作用效果相同的若干个分力(2)在电路中，若干个电阻，可以等效为一个合适的电阻，反之，如串联电路的总电阻、并联电路的总电阻都利用了等效的思想(3)在“曹冲称象”中用石块等效替换大象，效果相同(4)在研究平面镜成像实验中，用两根完全相同的蜡烛，其中一根等效另一根的像在物理学中，将一个或多个物理量、一种物理装置、一个物理状态或过程用另一个物理量、一种物理装置、一个物理状态或过程来替代，得到同样的结论，这样的方法称为等效(替代)法，运用这样的方法可以使所要研究的问题简单化、直观化．理想模型法(1)匀速直线运动，就是一种理想模型．在生活实际中严格的匀速直线运动是无法找到的，但有很多的运动情形都近似于匀速直线运动，按匀速直线运动来处理，大大简化了难度，得出的结果又具有极高的精度，在允许的误差范围内与实际相吻合(2)杠杆也是一种理想模型，杠杆在实际使用时，由于受力的作用，都会引起或大或小的形变，可忽略不计，因此，我们就把杠杆理想化，认为它无形变(3)汛期，江河中的水有时会透过大坝下的底层从坝外的地面冒出来，形成“管涌”，“管涌”的物理模型是连通器(4)光线、磁感线都是虚拟假定出来的，但它们却直观、形象地表述物理情境与事实，方便地解决问题．通过磁感线研究磁场的分布，通过光线研究光线传播的路径和方向把复杂问题简单化，摒弃次要条件，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．在建立起理想化模型的基础上，有时为了更加形象地描述所要研究的物理现象、物理问题，还需要引入一些虚拟的内容，借此来形象、直观地表述物理情景．控制变量法(1)研究滑动摩擦力与压力和接触面之间的关系(2)研究压力的作用效果(压强)与压力和受压面积的关系(3)研究液体的压强与液体的密度和深度的关系(4)研究物体的动能与质量和速度的关系(5)研究物体的势能与质量和高度的关系(6)研究弦乐器的音调与弦的松紧、长短和粗细的关系(7)研究电流与电阻、电压之间的关系即欧姆定律(8)研究导体电阻大小跟导体的材料、长度、横截面积的关系(9)研究电流产生的热量与电流、电阻和通电时间的关系(10)研究电磁铁的磁性与线圈的匝数和电流的大小的关系在研究物理问题时，某一物理量往往受几个不同物理量的影响，为了确定各个不同物理量之间的关系，就需要控制某些量，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．【注意】在很多探究性实验中经常用到此法．2(11)研究蒸发快慢与液体温度、液体的表面积和液体上方空气流动快慢的有关实验推理法(1)研究牛顿第一定律(2)研究真空中能否传声(3)“自然界中只存在两种电荷”这一重要结论，是在实验的基础上进行推理得出来的实验推理法它以大量的可靠的事实为基础，以真实的实验为原形，通过合理的推理得出结论，深刻地揭示物理规律的本质，是物理学研究的一种重要的思想方法．转换法(1)电流看不见、摸不着，判断电路中是否有电流时，我们可通过电路中的灯泡是否发光去确定．即根据电流产生的效应来判断(2)分子运动看不见、摸不着，不好研究，但可以通过研究扩散现象认识它(3)磁场看不见、摸不着，判断磁场是否存在时，用小磁针放在其中看是否转动来确定(4)判断电磁铁的磁性强弱时，用电磁铁吸引大头针的多少来确定在物理学习中，有时需要研究看不见的物质(如电流、分子、力、磁场)，这时就必须将研究的方向转移到由该物质产生的各种可见的效应、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．转换法作为一种思维方式也时常在分析、解决问题时应用到．类比法(1)研究电流时用水流比作电流(2)用“水压”类比“电压”(3)用抽水机类比电源(4)研究做功快慢时与运动快慢进行类比等为了把要表述的物理问题说得清楚明白，往往用具体的、有形的、人们所熟知的事物来类比要说明的那些抽象的、无形的、陌生的事物．通过类比，使人们对所要揭示的事物有一个直接的、具体的、形象的认识，找出类似的规律．【注意】类比的两个或两类对象要有共有的相同或相似之处．一、选择题1.下列关于科学方法的说法中，错误的是()A.为研究光现象，引入“光线”描述光的传播路径和方向，这是模型法B.噪声对人的身心健康会造成危害，科学家却能利用噪声来除草，这是缺点利用法C.根据加快蒸发的方法，想到减慢蒸发的方法，这是逆向思维法D.制作滑动变阻器时，发现导线太长而采取缠绕的方式，这是换元法2.在实验的基础上进行科学推理是研究物理问题的一种方法，通常称之为理想实验法或科学推理法，如牛顿第一定律的得出就是采用了这种方法.下列研究过程中也采用了这一方法的是()A．研究真空不能传声B．探究平面镜成像的特点C．用小磁针研究磁场方向D．探究影响压力作用效果的因素3.人类在探索自然规律的过程中，总结了许多科学的研究方法：类比法、控制变量法、实3验推理法和建立理想模型法等.下列研究中运用了理想模型的是（）A．用“水流”类比“电流”B．将撬棒抽象为绕固定点转动的硬棒C．牛顿第一定律的得出D．保持电阻不变观察电流随电压的变化4.在探究杠杆平衡条件的实验中，多次改变力和力臂的大小主要是为了（）A．减小摩擦B．多次测量取平均值减小误差C．使每组数据更准确D．获取多组实验数据归纳出物理规律5.物理研究中常常用到“控制变量法”、“模型法”、“等效替代法”、“类比法”等研究方法，下面是初中物理中的几个研究实例：①作用在同一物体上的两个力，可以用一个合力来代替它；②研究电流时，把它与水流相比；③利用磁感线来描述磁场；④用并联的总电阻来代替两个并联的电阻.这几个实例中，采用了相同的研究方法的是（）A．①②B．②③C．③④D．①④6.某同学在物理综合复习中，对质量、速度、密度、热值、比热容、电流、电阻和电功率等概念按一定特征作了分类(见下表)．他使用的科学方法是()概念分类理由电流、速度、电功率某两个量的比值质量、电阻都与物体本身有关密度、热值、比热容都与物质本身有关A.分析和归纳B.调查和假说C.实验和演绎D.数学方法和实验7.体育课掷铅球活动后，同学们对“铅球”的制作材料进行讨论，有同学认为“铅球”是铁制的，并从实验室借来磁铁吸一下．“吸一下”这一过程属于科学探究中的()A.提问B.猜想C.实验D.得出结论二、填空题8.以下三项实验：①用刻度尺测细铜丝的直径：先把细铜丝在铅笔上紧密排绕50圈，然后用刻度尺量出线圈的总长度再除以50；②测一个大头针的质量：先测出100个大头针的总质量，再除以100；③研究影响摩擦力大小的因素：先保持压力相同，研究摩擦力与接触面粗糙程度的关系，再保持接触面的粗糙程度相同，研究摩擦力与压力大小的关系．上述三项实验中：________两项实验的思想方法是相同的，这两项实验遇到问题的共同点是________________，解决问题的共同方法是．9．物理学是一门充满着探索的科学，物理学家们在科学之路上披荆斩棘，勇于探索，为人类创造了丰硕的精神财富和物质财富．自开始接触物理这门课以来，大家在老师的帮助下，也进行了许多探究活动．你肯定参与过以下几项活动：A探究琴弦的音调跟弦的长短、粗细、松紧的关系；B探究液体蒸发的快慢跟液体的表面积、温度、表面空气流速的关系；C探究声音的产生时，将发声的音叉接触水面；D用三棱镜探究太阳光的组成．其中有两组所用的研究方法是相同的，它们是______和__，这种方法在物理学中的名字是_______________．10．在物理实验中，经常要进行多次测量，其目的有两个：一是为了减小误差；二是为了寻找规律．在测量电功率的实验中，多次测量的目的是_______；在测量物体长度的实验中，多次测量的目的是_______．三、综合题411．初中阶段，同学们做过许多物理实验，请你结合所学的知识和技能，将下列题目中的正确选项填入括号内.(1)如图所示是部分同学对一些常用仪器的操作情况，其中正确的是()(2)下列实验中不是利用控制变量法的是()A．探究杠杆的平衡条件B．探究压力的作用效果跟什么因素有关C．探究动能的大小与什么因素有关D．探究影响电磁铁磁性强弱的因素(3)绘制图象是对实验数据处理和分析的一种常用方法，它可以直观地反映各物理量之间的关系.如图所示的图象中，其中正确的是()12.牛顿曾研究过这样一个问题：他发现人掷出去的石头总会偏离掷出方向落回地面，于是牛顿提出了一个“大炮”的设想，原理如图所示：在地球的一座高山上架起一只大炮，以不同的速度将炮弹平射出去，射出速度越大，炮弹落地点就离山脚越远．他推想：当射出速度足够大时炮弹将会如何运动呢?牛顿通过科学的推理得出了一个重要的结论．故事中牛顿实际也用了理想实验的研究方法．(1)研究中牛顿基于的可靠事实是_．(2)根据以上资料和牛顿的“大炮草图”，推测牛顿当年的重要结论是_____________________________________________．（3）如今，牛顿当年的推测已变成了现实，人们应用他的推论，利用现代科技制成了_____________________．13.小李在电视中看见了一种体育娱乐活动：一个人把自己悬挂在一根很长的橡皮绳下，自由地在空中上下振荡．小李发现，不管这人运动幅度如何，他上下一次所用的时间似乎总是相等的．小李想证实这个观察结果的普遍性，甲、乙、丙、丁四位同学分别向他提出了建议．甲：多问几个人，以多数人的意见为准.乙：问问老师.丙：用一根橡皮绳吊一个沙袋做实验，测量不同幅度的情况下来回一次所用的时间.丁：直接打电话问问节目主持人．如果以上四种途径得出的结论存在分歧，你最相信的是哪一种?简要说明你的理由．