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。初中阶段有哪些物理方法?在中考中会以什么样的形式出现?本文从2005年中考中选取了一些试题,试图启迪读者。
一、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。
二、在中考中的形式
例1力是看不见的,但是我们可以通过力的作用效果去认识它,这是在科学研究中常用的方法,下面四个研究实例中,同样采用这种研究方法的是( )(2005年长春)
A.研究电流与电压、电阻的关系时,先使电阻不变去研究电流与电压的关系,再让电压不变去研究电流与电阻的关系。
B.温度的高低是看不见的,我们可以通过液体体积的变化去认识它。
C.研究牛顿第一定律时,在实验基础上经过推理,得出运动物体不受力将做匀速直线运动。
D.在学习蒸发与沸腾时,通过比较得出蒸发与沸腾的异同点。
解析:题意指的是“转换法”,答案为B。
例2建立物理模型是物理学习研究问题的一种重要方法。例如:研究平静水面产生的反射现象时,可以将水面看成平面镜。同理,定滑轮可以看成是__________。(2005年安徽)
解析:定滑轮可以看成等臂杠杆。
例3物理学研究中常常用到“控制变量法”、“等效法”、“类比法”等科学方法。在下列研究实例中,运用了控制变量法的是( )(2005年长沙)
A.研究电流的形成原因时,将电流与水流相比较,从分析水流的形成来入手分析电流的形成。
B.研究电流的大小时,根据电流产生的效应大小来判断电流的大小。
C.研究多个电阻组成的电路时,求出电路的总电阻,用总电阻产生的效果来代替所有电阻产生的总效果。
D.研究电流与电压大小关系时,保持电阻大小不变,改变电阻两端的电压值,观察电流如何随电压变化而变化。
解析:A为类比法,B为转换法,C为替代法,D为控制变量法,答案为D。
例4与观察法、实验法一样,在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律也是物理学的重要研究方法。在物理学史上通过实验分析、经过推理得出,却不能用实验直接验证的定律或原理是( )(2005年四川)
A.牛顿第一定律
B.欧姆定律
C.焦耳定律
D.阿基米德原理
解析:答案为A。
例5物理研究中常常用到“等效替代法”、“控制变量法”、“模型法”、“类比法”等方法,下面是初中物理的几个实例:(2005年四川)
①利用磁感线来描述磁场;②研究电流时把它与水流类比;③研究电路时引入“总电阻”概念;④研究力学问题时引入“合力”概念。上述实验中,采用了相同研究方法的是( )
A.①②
B.①③
C.②③
D.③④
解析:①为描述法,②为类比法,③④为替代法,答案为D。
例6以下测量方法属于叠加法的是( )
A.为比较不同材料的金属丝的导电性能,用长度、横截面都相同、材料不同的金属丝测定它们的电阻进行比较。
B.要测一根细钢丝的直径,先测n根细钢丝的总直径,再算出一根钢丝的直径。
C.为测定一不规则容器的容积,将其注满水,测出水的体积,便知容器的容积。
D.要测量某导体的电阻,让导体通电后分别测量导体两端的电压和通过导体的电流,便可计算出其电阻。
解析:答案为B。
例7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:等效替代法、控制变量法、实验推理法和建立理想模型法等。下列研究方法中,运用了建立理想模型法的是( )(2005年庐江)
A.引入“合力”的概念。
B.将撬棒抽象为绕固定点转动的硬棒。
C.用“水压”类比“电压”。
D.保持电阻不变观察电流随电压的变化。
解析:答案为B。
例8如图所示,是伽利略著名的斜面理想实验,实验设想的步骤有:
①减小第二个斜面的倾角,小球在该斜面上仍然要达到原来的高度。
②两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个斜面。
③继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成水平面,小球将沿水平面作持续的匀速运动。
④如果没有摩擦,小球将上升到原来释放时的高度。
(1)请将上述步骤按照正确的顺序排列_________。(只要填写序号)
(2)在上述设想步骤中,有的属于可靠事实,有的则是理想化的推论。下面关于这些事实和推论的分类正确的是( )(2005芜湖)
A.①是事实,②③④是推论
B.②是事实,①③④是推论
C.③是事实,①②④是推论
D.④是事实,①②③是推论
解析:(1)正确顺序:②④①③。(2)由于有摩擦,所以答案应是B。
例9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,上图是他画的“大炮”草图──在地球的一座高山上架起一只水平大炮,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。这就是著名的“牛顿大炮”的故事,故事中牛顿实际也用到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______________。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______________。
(3)想想看,初中物理学习中,你在研究什么问题时用到过理想实验的方法?请举一例并说明你的研究过程。(2005芜湖)
解析:(1)人掷出去的石头总会偏离掷出方向落回地面。(2)抛出物体的速度足够大时,物体将离开地球,绕地球旋转,做圆周运动;人造卫星。(3)如:研究真空能否传声时用了理想实验的方法:把音乐芯片放在广口瓶内,瓶口塞上插有玻璃管的软木塞,用抽气设备抽瓶中的空气,在抽气的过程中,人听到的音乐声逐渐变小,由于实验时无法达到绝对真空,在前面可靠事实的基础上推理出声音不能在真空中传播。又如:研究牛顿第一定律时用到了理想实验的方法。让滑块从同一斜面的同一高度滑到表面粗糙程度不同的水平木板上,发现水平木板越光滑,滑块滑得越远,在这一可靠事实基础上,推出假若木板绝对光滑(完全没有摩擦),滑块将做匀速直线运动。
机械波检测题
电荷及其守恒定律学案1
电场的能的性质导学案
电势能和电势学案1
热力学定律和能量守恒检测题
带电粒子在复合场中的运动教案2
磁场对运动电荷的作用导学案
电势差与电场强度的关系学案2
磁场对电流的作用力教案
电势差学案1
测量电源电动势和内阻教案
电势差学案2
电容器的电容学案
电场的力的性质导学案
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爆炸现象检测题
卫星与航天导学案
磁场对运动电荷的作用学案
匀变速直线运动的规律导学案
电势差与电场强度的关系学案1
汽化和液化课件1
电磁感应中的力学问题和能量转化问题教案
电感和电容对交变电流的影响检测题
带电粒子在复合场中的运动教案1
圆周运动的规律导学案
波的干涉和衍射检测题
闭合电路的欧姆定律学案2
静电现象的应用学案1
运动学基本概念教案
电动势学案2
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