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实验探究篇--实验思想方法专题
发布时间:2016-10-31 14:36:52   来源:   评论:0 关注:

实验探究篇--实验思想方法专题方法一 控制变量法 当研究对象与多种因素有关或由多种因素共同决定其变化时,若要清楚研究对象与它们各自的
实验探究篇--实验思想方法专题
方法一 控制变量法 
当研究对象与多种因素有关或由多种因素共同决定其变化时,若要清楚研究对象与它们各自的关系或变化规律,就必须人为地控制其余一个或几个因素保持不变,仅探究研究对象与其中一个因素之间的关系,这种研究方法叫做控制变量法.它是科学探究中的重要思想方法,广泛地运用在各种科学探究和科学实验研究之中,也是近几年物理中考中考查最多的一种研究方法.
初中物理中体现控制变量法思想的考点有:

 

示例 (2015·衢州)乒乓球的直径加大后,国际乒联又改变了制作乒乓球的材料,目的是提高乒乓球比赛的观赏性,小柯认为乒乓球材料的改变,是为了减弱乒乓球的弹性,他用材料不同,其他条件相同的乒乓球设计了以下验证方案,其中最合理的是(  )
A. 用不同的力将乒乓球抛向地面,比较落地后反弹的高度
B. 把乒乓球沿不同方向抛向地面,比较落地后反弹的高度
C. 把乒乓球从不同高度静止释放,比较落地后反弹的高度
D. 把乒乓球从同一高度静止释放,比较落地后反弹的高度
解析:要想比较两只乒乓球的弹性大小,必须使用控制变量法进行探究.A选项中,把材料不同的乒乓球沿不同方向抛向地面,不能控制球的初速度相同,无法根据落地后反弹高度比较弹性大小;B选项中,把材料不同的乒乓球沿不同方向抛向地面,没有控制球的抛出速度相等,不能根据落地后反弹的高度判断弹性大小;C选项中,把材料不同的乒乓球在不同高度由静止释放,没有控制高度相等;D选项中,把材料不同的乒乓球在同一高度由静止释放,控制了球的初始高度相同,比较落地后反弹的高度,可以判断球的弹性大小.
答案:D
方法2 转换法 
对于不易研究或不好直接研究的物理问题,可通过研究其表现出来的现象、效应、作用效果进行间接研究,或在有限条件下不易直接测量的物理量,可通过直接、容易测量的物理量来进行间接测量.这种研究问题的方法叫转换法.
初中物理中体现转换法思想的考点有:

 


示例 (2015·江西模拟)科学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的科学量,常用一些直观的现象去认识或用易测量的科学量间接测量.这种研究问题的方法叫转换法,如图所示的事例中没有运用这种方法的是________.
 
               
A. 用弹簧测力
计测量力  B. 用放大镜
观察蜗牛  C. 用温度计测
物体的温度  D. 用量筒测固
体的体积
解析:在弹性限度内,弹簧的伸长与受到的拉力成正比,通过弹簧的伸长大小得到力的大小,采用的是转换法.人通过放大镜可以看到蜗牛被放大的虚像,采用的是观察法,不属于转换法.用温度计显示物体的温度,采用的是转换法.由于固体的体积不规则,不易测量,所以我们让固体的体积等效为量筒中上升的水的体积,即通过测量量筒中水上升的体积可得出固体的体积,用到了转换法.
答案:B
实验3 等效替代法 
在物理实验中有许多物理特征、过程和物理量要想直接观察和测量很困难,这时往往把所需观测的变量换成其他间接的可观察和可测量的变量进行研究,这种研究方法就是等效替代法.
等效替代法是常用的科学思维方法.等效是指不同的物理现象、模型、过程等在物理意义、作用效果或物理规律方面是相同的,它们之间可以相互替代,而保证结论不变.等效的方法是指面对一个较为复杂的问题,提出一个简单的方案或设想,而使它们的效果完全相同,从而将问题化难为易,求得解决.
初中物理中体现等效替代法思想的考点有:

 

示例 (2015·海南模拟)在“验证力的平行四边形定则”时的实验情况如图甲所示,其中A为固定橡皮筋的图钉,O为橡皮筋与细绳的结点,OBOC为细绳.图乙是在白纸上根据实验结果画出的图.

(1) 图乙中的FF′两力中,方向一定沿AO方向的是________.
(2) 本实验采用的科学方法是________.
A. 理想实验法         B. 等效替代法
C. 控制变量法      D. 建立物理模型法
(3) 某同学认为在实验过程中必须注意以下几项:
A. 两根细绳必须等长
B. 两绳夹角要为直角
C. 在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行
其中正确的是________(填入相应的字母).
解析:(1) 图乙中的FF′中,F是由平行四边形得出的,而F′是通过实验方法得出的,其方向一定与橡皮筋的方向相同,一定与AO共线的是 F′.(2) 为验证平行四边形定则,本实验中两个拉力的作用效果和一个拉力的作用效果相同,采用的科学方法是等效替代法.(3) 细线的作用是能显示出力的方向,所以不必须等长;两细线拉橡皮筋时,只要确保拉到同一点即可,不需要两绳夹角要为直角;在使用弹簧测力计时要注意使弹簧测力计与木板平面平行.
答案:(1) F′ (2) B (3) C 

方法4 理想模型法 
为了研究物理问题的方便和探讨物理事物的本身而对研究对象所作的一种简化处理,称为理想模型法.
理想模型法是在抓住主要因素、忽略次要因素的基础上建立起来的,以观察和实验为基础,采用理想化的方法,能再现事物的本质和内在特性;能具体、形象、生动、深刻地反映事物的本质和主流.物理学的发展过程就是一个不断建立物理模型和用新的物理模型代替旧的或不完善的物理模型的过程.
初中物理中涉及理想模型法思想的考点有:

 
 

示例 (2015·连云港模拟)物理学常常把实际的研究对象或实际的过程抽象成“物理模型”.下列选项中叙述不正确的是(  )
A. 用铡刀铡草时,可以把铡刀看作是一个“杠杆”,而不必考虑刀的形状、刀的材质,这时“杠杆”就是铡刀的“物理模型”
B. 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”
C. “电流表”“电压表”也是一种理想模型,在实际应用时,不考虑电流表本身的电阻对电路的影响;而“电压表”在接入电路时,则认为其“短路”
D. 当转动自行车的车把时,可以使车子的前叉一起转动,达到控制车的方向的作用,车把和前叉构成一个“轮轴”
解析:模型法能借助于与原型相似的物质模型或抽象反映原型本质的思想模型,间接地研究客体原型的性质和规律.铡刀铡草时,可以把铡刀看作是一个“杠杆”,它的模型是“杠杆”;汛期,江河中形成“管涌”,它的物理模型是“连通器”;电流表”“电压表”是理想模型,在实际应用时,电流表本身的电阻很小,对电路的影响很小,忽略不计;而“电压表”在接入电路时,电压表本身的电阻太大,则认为其“开路”;当转动自行车的车把时,它的模型是“轮轴”.
答案:C
实验5 归纳推理法 
由于人们现有的认知水平、实验仪器等条件的限制下无法去认知,验证某些物理特性和物理规律时,通常采用研究其变化趋势,观察当条件越来越接近要求时,现象如何变化,通过合理的分析想象,进行逻辑推理,提出新的物理预见和理论.
推理法是在观察实验的基础上,忽略次要因素,进行合理的推理,得出结论,达到认识事物本质的目的.
初中物理中体现归纳推理法思想的考点有:

 

示例 (2014·广安)通过直接感知的现象,推测无法直接感知的事实,是常用的物理方法.下列根据现象所做出的推测,符合事实的是(  )
A. 街边的路灯同时亮、灭推测,路灯是串联的
B. 投篮抛向空中的篮球,离开手后还能继续运动推测,手对空中的篮球还有力的作用
C. 小磁针放在磁体旁受力偏转推测,磁体周围有磁场
D. 用超声波可击碎人体内的“结石”推测,声波能传递信息
解析:本题用到物理学方法“推理法”即:规律不能直接用实验验证,只能在实验的基础上经过概括、抽象、推理得出.路灯同时亮、灭是开关作用的结果,不能推测它们的串并联情况;投篮抛向空中的篮球,离开手后由于惯性继续运动,不是因为受到力的作用,而是篮球具有惯性;当小磁针受到力的作用时可发生偏转,所以可推测磁体周围有磁场;用超声波可击碎人体内的“结石”,说明声波具有能量.
答案:C

实验6 放大法 
在有些实验中,实验的现象是能看到的,但是不容易观察,可将产生的效果按一定的规律放大后再进行研究,这就是放大法.放大法有以下三种:
(1) 累计放大法:在被测物理量能够简单重叠的条件下,将它重叠若干倍再进行测量的方法.如测量纸的厚度、金属丝的直径等.
(2) 形变放大法:可采用力学的方法,使物体发生形变.具体表现形式为体积、长度和角度的改变. 如音叉的振动很不容易观察,我们可以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,装水后插上一根细玻璃管,将玻璃瓶的形变引起的液面变化放大成细玻璃管中液面的变化.
(3) 光学放大法:使被测物通过光学装置放大视角形成放大像,便于观察判别,从而提高测量精度.或使用光学装置将待测微小物理量进行间接放大,通过测量放大了的物理量来获得微小物理量.
 

示例 

(2015·常州模拟)把微小放大以利于观察,这是物理学中一种重要的方法.如图是一种显示微小形变的装置,A为激光笔,BC是平面镜,P为台面,未放置重物时,激光束反射在屏上的光斑为点D,当把重物M放在台面P上时,台面将发生微小形变,此时平面镜B上的入射角______(填“变大”“变小”或“不变”),光斑向D点的________(填“左”或“右”)侧移动,与此研究方法相同的实验:__________(写出实验名称).
解析:力可以改变物体的形状;用力压桌面,桌面发生形变,平面镜B 的高度就会发生变化,从而使光屏上的光斑移动,然后根据光的反射定律可知光斑向D点的哪一侧移动.台面P上放重物M后,平面镜B会微向右倾,平面镜B上的入射角变大,根据镜面反射的特点知反射的光线偏向右方,即光斑向D点的右侧移动.探究声音由振动产生的实验中,将发声的音叉靠近乒乓球,通过乒乓球被弹开说明音叉在振动.采用的是“微小量放大法”.
答案:变大 右 探究声音是由振动产生的实验

 
 

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