初中物理十五种研究方法及其意义
(1)等值(替代法)
在物理学中,将一个或多个物理量、一个物理装置、一个物理状态或一个过程进行替换以得到相同结论的方法称为等价(替代)法,这种方法可以将所要研究的问题简单化、形象化。
(1)在一个电路中,几个电阻可以等效为一个合适的电阻,反之亦然。比如串联电路的总电阻和并联电路的总电阻都是用等效的思想。
⑵《曹冲称象》中用石头代替大象也有同样的效果。
⑶在研究平面镜成像的实验中,使用两根相同的蜡烛,其中一根等效于另一根的像。
(二)建立理想模型的方法
把复杂问题简单化,抛弃次要条件,抓住主要因素,把实际问题理想化,建立理想化的物理模型,是一种重要的物理思想。在建立理想化模型的基础上,有时为了更形象地描述所要研究的物理现象和问题,需要引入一些虚拟的内容来形象直观地表达物理场景。
(1)匀速直线运动是理想模型。现实生活中不可能找到严格的匀速直线运动,但有很多类似匀速直线运动的运动情况,这就大大简化了问题,得到的结果在允许的误差范围内是极其精确和符合实际的。
⑵杠杆也是一个理想的模型。杠杆在实际使用时,由于力的作用会引起或大或小的变形,可以忽略不计。因此,我们将杠杆视为无形。
(3)在汛期,河流中的水有时会通过坝下的底层从坝外的地下冒出,形成“管涌”,其物理模型是一个接头。
(4)光、磁感应线都是假设的,但直观形象地表达了物理情况和事实,解题方便。用磁感应线研究磁场的分布,用光研究光的传播路径和方向。
(3)控制变量法
在研究物理问题时,一个物理量往往会受到几种不同物理的影响。为了确定不同物理量之间的关系,需要控制一些量使其固定,改变某个量,看到所学物理量与该物理量之间的关系。注意,这种方法在很多探索性实验中经常使用。
⑴研究滑动摩擦与压力和接触面的关系。
⑵研究压力(压强)效应与压强和受压面积的关系。
⑶研究液体压力与液体密度和深度的关系。
⑷研究物体的动能与其质量和速度的关系。
5]研究物体的势能与其质量和高度的关系。
【6】研究弦乐器的单调性与琴弦的松紧、长短、粗细的关系。
(7)研究电流、电阻和电压的关系是欧姆定律。
⑻研究导体电阻与导体材料、长度和截面积的关系。
(9)研究电流产生的热量与电流、电阻、通电时间的关系。
⑽研究电磁铁的磁性与线圈匝数和电流的关系。
⑾研究蒸发速度与液体温度、液体表面积和液体上方的空气流速有关。
(四)实验推理方法
实验推理方法是物理学研究中一种重要的思维方法,它以大量可靠的事实为基础,以真实的实验为原型,通过合理的推理得出结论,深刻揭示物理规律的本质。
(1)学习牛顿第一定律。
⑵研究声音能否在真空中传播。
(5)转换方法
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)。这时候就要把研究方向转移到这种物质产生的各种可见的效果和作用上来,从而分析研究这种物质的存在和大小。这种研究方法叫做转化法。
(1)电流是看不见、摸不着的。在判断电路中是否有电流时,我们可以根据电流的作用来判断电路中的灯泡是否发光。
⑵分子运动是看不见、摸不着、难以研究的,我们可以通过研究扩散现象来认识它。
(3)磁场的运动是看不见摸不着的。判断磁场是否存在时,放一个小磁针进去,看它是否旋转。
(4)判断电磁铁强弱时,由电磁铁吸引的针数决定。
(6)类比法
为了把物理问题解释清楚,常常用具体的、有形的、熟知的东西来比喻要解释的抽象的、无形的、不熟悉的东西。通过类比,人们可以对自己想要提示的东西有一个直接、具体、生动的认识,找出相似的规律。注意两个或两个类比对象的相似性或相似性。
(1)固体、液体、气体的分子结构与在校学生的分子结构进行比较。
⑵研究做功速度时,与运动速度等类比。