论文部分内容阅读
【中图分类号】G427 【文献标识码】A 【文章编号】1001-4128（2010）11-0074-02
初中物理教材的各个章节，都有意识、有步骤地渗透着物理的科学探究方法，旨在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，逐步地掌握最基本、最主要的科学方法，达到促进学习、培养能力和提高科学素质的目的。方法的掌握是能力形成的标志，并且各种方法并不是孤立存在的，而是处在密切的相互联系之中，即使是某一类方法，其中也必定包括了其他一些方法，只不过这一方法起主导作业而已。下面笔者对初中阶段主要运用的研究方法给大家做一总结，结合例题以加深对这些规律的认识和理解。
一．控制变量法——研究物理问题时，影响某一物理量的因素往往不是单一的，而是多个因素会对其产生影响。为了确定某一个因素对该量的影响，就需要控制其他因素不变，只改变这一个因素，来观察所研究的物理量与该因素之间的关系，即把多因素问题变成多个单因素的问题，分别加以研究，最后再把结果综合起来，这种研究方法就称为控制变量法。
它是物理科学探究中最常见的一种方法。初中两年的物理学习，运用此法探究的内容很多：对影响液体蒸发快慢因素的探究、决定导体电阻大小因素的探究、探究电流与电压、电阻的关系、探究电流产生的热量与哪些因素有关、探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关、探究影响滑动摩擦力大小的因素、探究压力产生的效果与哪些因素有关、研究液体内部压强规律、探究影响浮力大小的因素有哪些、探究影响物体动能大小的因素等等，有些实验还同时用到了其他的研究方法。
典例1在研究液体压强的实验中，进行了如图1所示的操作：
图1
（1）实验前，应调整U型管压强计，使左右两边玻璃管中的液面。
（2）甲、乙两图是探究液体压强与的关系。
（3）要探究液体压强与盛液体的容器形状是否有关，应选择：两图进行对比，结论是：液体压强与盛液体的容器形状。
（4）要探究液体压强与密度的关系，应选用两个图进行对比。
（5）在图丙中，固定U型管压强计金属盒的橡皮膜在盐水中的深度，使金属盒处于：向上、向下、向左、向右等方位，这是为了探究同一深度处，液体向的压强大小关系。
解析：液体压强计利用U型管左右两边液面高度差来判断压强，实验前应调整U型管压强计，使左右两边玻璃管中的液面相平；液体内部的压强与多个因素有关，所以在探究压强大小与某个因素的关系时，须采用“控制变量法”来进行，控制其他因素都不变，只改变所要研究的因素，来观察压强与它的关系，本题的第二到第五个问题均是从此角度出发来考虑获取答案。
答案：（1）相平；（2）液体深度；（3）丙丁；（4）乙丙；（5）各个方向
二．转换法——有些物理现象发生时，我们的感觉器官无法直接感知或者不易观察到，把这种看不见、摸不着的东西，或者不易直接观测认识的问题，转变成能看得见、有明显效果的现象来研究的方法，就叫做“转换法”。它作为一种思维方式，在分析、解决问题时常被用到。
运用此方法的知识：探究声音是由物体的振动产生的、探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关、有探究压力作用效果与哪些因素有关、探究决定动能大小的因素、探究物体吸热能力大小等，在运用转换法的同时，上面有几个问题也同时采用了控制变量法。
典例2如图2所示，是某学习小组同学设计的研究“影响通电螺线管磁性强弱的因素”的实验电路图。
（1）增大通电螺线管的电流，滑动变阻器的滑片应向（选填“左”或 “右”）移动。
（2）下表是该组同学所做实验的记录：
同学们发现无铁芯组实验中没有吸引起大头针，那么通电螺线管到底有没有磁性呢？他们通过其他方法验证了这几次都是有磁性的。他们采用的方法可能是。（写出一种即可）
（3）在与同学们交流讨论时，另一组的同学提出一个新问题：“当线圈中的电流和匝数一定时，通电螺线管的磁性强弱是否还与线圈内的铁芯大小（粗细）有关？”现有大小不同的两根铁芯，请根据你的猜想并利用本题电路，写出你验证猜想的简要操作方案。
解析：（1）变阻器滑片向左移动时，接入电路阻值减小，电路中电流增大；（2）电磁铁有没有磁性以及其磁性强弱，都需要运用“转换法”，用我们能观察到的现象来体现，比如它吸引大头针（或铁屑）、是否与小磁针有相互作用等。没有铁芯时，通电螺线管没能吸引起大头针，可能是磁性弱导致的，所以把大头针换成小磁针，观察通电螺线管是否与它有相互作用；或者换成细小的铁屑，观察通电螺线管能否吸引铁屑来断定通电螺线管是否具有磁性。（3）探究通电螺线管磁性强弱是否与圈内铁芯大小有关时，应保证其他因素不变，只改变铁芯的大小，观察通电螺线管插入不同大小的铁芯时吸引大头针数目的多少。
答案：（1）左；（2）大头针换成小磁针（或者用细铁屑）；（3）按本题电路图接好电路，调节滑动变阻器的滑片于一定的位置，首先放入大的铁芯，观察被吸引的数目，记录数据；再放入小的铁芯，观察被吸引的数目，记录数据，两者进行比较。
三．实验推理法——它以大量的可靠事实为基础，以真实的实验为原形，通过合理的推理得出结论，深刻地解释物理规律的本质，是物理学研究的一种重要思想方法。
牛顿第一定律的学习、研究真空能不能传声以及自然界中只存在两种电荷的结论均采用了实验推理法。
典例3根据实验事实和一定的理论推理，揭示自然规律是研究科学的重要方法。如图3所示，从斜面上同一高度下滑的小车。①在铺有毛巾的水平面上，运动路程很短②如果在没有摩擦的水平面上，将做匀速直线运动 ③如果在较光滑的水平面上，运动路程很长④在铺有棉布的水平面上，运动路程较短⑤在水平平整的木板表面上，运动路程较长。则下面的判断和排列次序正确的是()
A.事实①④⑤，推论②③B.事实①④⑤，推论③②
C.事实①②③，推论④⑤D.事实①③②，推论⑤④
解析：本题是实验推理方法的直接考查。实验事实是小车从斜面的同一高度滑下，在粗糙程度不同的三个表面上前进的距离，实验事实是表面越光滑时，小车速度减小的越慢，运动的距离越长；据此可以推断出，若水平表面较光滑时，小车运动的路程会很长，假如没摩擦的情况下，小车将做匀速直线运动，所以B选项正确。
答案：B
四．等效替代法——将一个物理量（一个物理装置、一个物理状态或过程）用另一个物理量（一个物理装置、一个物理状态或过程）来替代，得到同样的结论，这样的方法就称为等效替代法，运用此法可以使所要研究的问题简单化、直观化。
探究平面镜成像特点、探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关等就利用了此方法，另外有时测电阻也采用此法。
典例4小明做探究“平面镜成像的特点”的实验时，将玻璃板竖直放在桌面上(如图3），取两段同样的蜡烛，把蜡烛A点燃放在玻璃板的前方，将蜡烛B放置在玻璃板的后方.
（1）调节蜡烛B的位置，直到时，蜡烛B的位置即为蜡烛A的像所在的位置；
（2）取两段同样的蜡烛是为了比较像和物体的关系；
（3）移去蜡烛B，在其原来的位置放一块光屏，光屏上不能承接到蜡烛A的像，这说明平面镜所成的像是 （选填“虚”或“实”）像.
解析：实验中利用未点燃的蜡烛B在等效替代点燃蜡烛A的像。(1)实验中调节未点燃蜡烛B的位置，直到它与点燃蜡烛A的像重合时，那么蜡烛B就可以代替蜡烛A的像，它说明蜡烛B所在位置即是蜡烛A像所在的位置。（2）取蜡烛B和蜡烛A相同，是为了比较像和物体大小的关系，B和A的像重合，就说明B与A的像完全相同，等大，而B与A也是等大的，也就说明了A的像与A大小相同。（3）平面镜所成的像是光线经过镜面反射后的反射光反向延长相交而成的，并没有实际光线到达像点，是虚像，所以不能用光屏接收到。
答案：（1）蜡烛B与点燃蜡烛A的像重合；（2）大小；（3）虚
另外理想模型法、类比法等也很常见，篇幅所限，不再赘述。
初中物理教材的各个章节，都有意识、有步骤地渗透着物理的科学探究方法，旨在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，逐步地掌握最基本、最主要的科学方法，达到促进学习、培养能力和提高科学素质的目的。方法的掌握是能力形成的标志，并且各种方法并不是孤立存在的，而是处在密切的相互联系之中，即使是某一类方法，其中也必定包括了其他一些方法，只不过这一方法起主导作业而已。下面笔者对初中阶段主要运用的研究方法给大家做一总结，结合例题以加深对这些规律的认识和理解。
一．控制变量法——研究物理问题时，影响某一物理量的因素往往不是单一的，而是多个因素会对其产生影响。为了确定某一个因素对该量的影响，就需要控制其他因素不变，只改变这一个因素，来观察所研究的物理量与该因素之间的关系，即把多因素问题变成多个单因素的问题，分别加以研究，最后再把结果综合起来，这种研究方法就称为控制变量法。
它是物理科学探究中最常见的一种方法。初中两年的物理学习，运用此法探究的内容很多：对影响液体蒸发快慢因素的探究、决定导体电阻大小因素的探究、探究电流与电压、电阻的关系、探究电流产生的热量与哪些因素有关、探究电磁铁的磁性强弱与哪些因素有关、探究影响滑动摩擦力大小的因素、探究压力产生的效果与哪些因素有关、研究液体内部压强规律、探究影响浮力大小的因素有哪些、探究影响物体动能大小的因素等等，有些实验还同时用到了其他的研究方法。
典例1在研究液体压强的实验中，进行了如图1所示的操作：
图1
（1）实验前，应调整U型管压强计，使左右两边玻璃管中的液面。
（2）甲、乙两图是探究液体压强与的关系。
（3）要探究液体压强与盛液体的容器形状是否有关，应选择：两图进行对比，结论是：液体压强与盛液体的容器形状。
（4）要探究液体压强与密度的关系，应选用两个图进行对比。
（5）在图丙中，固定U型管压强计金属盒的橡皮膜在盐水中的深度，使金属盒处于：向上、向下、向左、向右等方位，这是为了探究同一深度处，液体向的压强大小关系。
解析：液体压强计利用U型管左右两边液面高度差来判断压强，实验前应调整U型管压强计，使左右两边玻璃管中的液面相平；液体内部的压强与多个因素有关，所以在探究压强大小与某个因素的关系时，须采用“控制变量法”来进行，控制其他因素都不变，只改变所要研究的因素，来观察压强与它的关系，本题的第二到第五个问题均是从此角度出发来考虑获取答案。
答案：（1）相平；（2）液体深度；（3）丙丁；（4）乙丙；（5）各个方向
二．转换法——有些物理现象发生时，我们的感觉器官无法直接感知或者不易观察到，把这种看不见、摸不着的东西，或者不易直接观测认识的问题，转变成能看得见、有明显效果的现象来研究的方法，就叫做“转换法”。它作为一种思维方式，在分析、解决问题时常被用到。
运用此方法的知识：探究声音是由物体的振动产生的、探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关、有探究压力作用效果与哪些因素有关、探究决定动能大小的因素、探究物体吸热能力大小等，在运用转换法的同时，上面有几个问题也同时采用了控制变量法。
典例2如图2所示，是某学习小组同学设计的研究“影响通电螺线管磁性强弱的因素”的实验电路图。
（1）增大通电螺线管的电流，滑动变阻器的滑片应向（选填“左”或 “右”）移动。
（2）下表是该组同学所做实验的记录：
同学们发现无铁芯组实验中没有吸引起大头针，那么通电螺线管到底有没有磁性呢？他们通过其他方法验证了这几次都是有磁性的。他们采用的方法可能是。（写出一种即可）
（3）在与同学们交流讨论时，另一组的同学提出一个新问题：“当线圈中的电流和匝数一定时，通电螺线管的磁性强弱是否还与线圈内的铁芯大小（粗细）有关？”现有大小不同的两根铁芯，请根据你的猜想并利用本题电路，写出你验证猜想的简要操作方案。
解析：（1）变阻器滑片向左移动时，接入电路阻值减小，电路中电流增大；（2）电磁铁有没有磁性以及其磁性强弱，都需要运用“转换法”，用我们能观察到的现象来体现，比如它吸引大头针（或铁屑）、是否与小磁针有相互作用等。没有铁芯时，通电螺线管没能吸引起大头针，可能是磁性弱导致的，所以把大头针换成小磁针，观察通电螺线管是否与它有相互作用；或者换成细小的铁屑，观察通电螺线管能否吸引铁屑来断定通电螺线管是否具有磁性。（3）探究通电螺线管磁性强弱是否与圈内铁芯大小有关时，应保证其他因素不变，只改变铁芯的大小，观察通电螺线管插入不同大小的铁芯时吸引大头针数目的多少。
答案：（1）左；（2）大头针换成小磁针（或者用细铁屑）；（3）按本题电路图接好电路，调节滑动变阻器的滑片于一定的位置，首先放入大的铁芯，观察被吸引的数目，记录数据；再放入小的铁芯，观察被吸引的数目，记录数据，两者进行比较。
三．实验推理法——它以大量的可靠事实为基础，以真实的实验为原形，通过合理的推理得出结论，深刻地解释物理规律的本质，是物理学研究的一种重要思想方法。
牛顿第一定律的学习、研究真空能不能传声以及自然界中只存在两种电荷的结论均采用了实验推理法。
典例3根据实验事实和一定的理论推理，揭示自然规律是研究科学的重要方法。如图3所示，从斜面上同一高度下滑的小车。①在铺有毛巾的水平面上，运动路程很短②如果在没有摩擦的水平面上，将做匀速直线运动 ③如果在较光滑的水平面上，运动路程很长④在铺有棉布的水平面上，运动路程较短⑤在水平平整的木板表面上，运动路程较长。则下面的判断和排列次序正确的是()
A.事实①④⑤，推论②③B.事实①④⑤，推论③②
C.事实①②③，推论④⑤D.事实①③②，推论⑤④
解析：本题是实验推理方法的直接考查。实验事实是小车从斜面的同一高度滑下，在粗糙程度不同的三个表面上前进的距离，实验事实是表面越光滑时，小车速度减小的越慢，运动的距离越长；据此可以推断出，若水平表面较光滑时，小车运动的路程会很长，假如没摩擦的情况下，小车将做匀速直线运动，所以B选项正确。
答案：B
四．等效替代法——将一个物理量（一个物理装置、一个物理状态或过程）用另一个物理量（一个物理装置、一个物理状态或过程）来替代，得到同样的结论，这样的方法就称为等效替代法，运用此法可以使所要研究的问题简单化、直观化。
探究平面镜成像特点、探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关等就利用了此方法，另外有时测电阻也采用此法。
典例4小明做探究“平面镜成像的特点”的实验时，将玻璃板竖直放在桌面上(如图3），取两段同样的蜡烛，把蜡烛A点燃放在玻璃板的前方，将蜡烛B放置在玻璃板的后方.
（1）调节蜡烛B的位置，直到时，蜡烛B的位置即为蜡烛A的像所在的位置；
（2）取两段同样的蜡烛是为了比较像和物体的关系；
（3）移去蜡烛B，在其原来的位置放一块光屏，光屏上不能承接到蜡烛A的像，这说明平面镜所成的像是 （选填“虚”或“实”）像.
解析：实验中利用未点燃的蜡烛B在等效替代点燃蜡烛A的像。(1)实验中调节未点燃蜡烛B的位置，直到它与点燃蜡烛A的像重合时，那么蜡烛B就可以代替蜡烛A的像，它说明蜡烛B所在位置即是蜡烛A像所在的位置。（2）取蜡烛B和蜡烛A相同，是为了比较像和物体大小的关系，B和A的像重合，就说明B与A的像完全相同，等大，而B与A也是等大的，也就说明了A的像与A大小相同。（3）平面镜所成的像是光线经过镜面反射后的反射光反向延长相交而成的，并没有实际光线到达像点，是虚像，所以不能用光屏接收到。
答案：（1）蜡烛B与点燃蜡烛A的像重合；（2）大小；（3）虚
另外理想模型法、类比法等也很常见，篇幅所限，不再赘述。