中考物理试题中的研究方法

孙飞

知识重要，过程与方法更重要，许多科学家通过恰当运用科学研究方法，超越了当时研究条件的局限性，取得了辉煌的研究成果。中考物理试题明确强调对物理“过程与方法”的考查，强化对物理过程、概念、规律及方法的理解与内化。只有深刻领会物理过程，掌握解决问题的研究方法，才能切实领会物理概念的内涵，灵活运用物理知识来解决实际问题。因此，考查探究物理问题的方法，成为当前和今后中考的热点。各地的中考为了突出物理过程与方法的考查，都精心设计试题，试图通过增加试题的开放性和探究性，来实现对物理过程与物理方法的考查。通常物理研究问题方法包括控制变量法、等效法、转换法、类比法、推理法、模型法等。

一、控制变量法

例1.（2013·成都）在探究“浮力的大小与什么因素有关”的实验中同学们提出了如下猜想：

A.可能与物体的密度ρ1有关；

B.可能与液体的密度ρ2有关；

C.可能与物体的体积V1有关；

D.可能与物体浸在液体中的体积V2有关；

E.可能与物体浸在液体中的深度h有关。

小明所在的实验小组得到的实验器材有：柱形铁块一个、弹簧测力计一个、一杯水（足够多）、细线。

（1）只用这些器材，他们可以验证上述猜想中的E和（填序号即可）是否正确。

（2）他们在验证猜想E的过程中，先让铁块静止在如图1所示的位置，读出弹簧测力计的示数F1。接着向下移动弹簧测力计和铁块，增大h，待铁块处于状态时，再读出弹簧测力计的示数F2。继续增大h，重复上述操作。若每次测量，弹簧测力计的示数都相等，说明猜想E。

分析：根据控制变量法，若要探究浮力与其中一个量之间的关系，需保持其他量不变，但要改变需探究的量。掌握影响浮力大小的因素：液体的密度和排开液体的体积。浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。

解：（1）因为器材中只有一个铁块，所以无法探究浮力与物体密度及体积的关系，不能验证AC；

题目中只给出了一杯水，所以无法探究浮力与液体密度的关系，不能验证B；

可以在实验中改变物体浸在液体中的体积，所以可以验证D。

（2）由图知，物体完全浸没在水中，在实验过程中要保持物体静止时读数，不受液体阻力的影响，此时F浮=G-F。通过实验发现每次测量，弹簧测力计的示数都相等，说明所受的浮力不变，即浸没在液体中的物体所受的浮力与物体浸在液体中的深度h无关，所以猜想E错误。

故答案为：（1）D；（2）静止；错误。

点评：此题是探究影响浮力大小的因素，掌握阿基米德原理，并注意控制变量法在此实验中的应用，同时考查了学生根据实验现象总结结论的能力。

例2.（2013·苏州）某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时，提出了一些猜想，小组将对猜想进行验证。

（1）如果影响机械效率的因素有多个，要研究机械效率与某个因素的关系，需要先控制其他几个因素不变，这种方法在科学探究中被称作。

（2）下面是同学提出的两个猜想：

猜想A：两个相同滑轮组成的滑轮组，其机械效率与滑轮组细线的绕法有关；

猜想B：两个相同滑轮组成的滑轮组，其机械效率与滑轮组提升的物重有关；

（3）为了验证上述猜想是否正确，同学们准备分别按图2、图3、图4和图5的滑轮组进行实验。

①按图滑轮组准备做的两个实验时用来验证猜想A的，若实验测得两个滑轮组的机械效率大小（填“相等”或“不相等”），则可初步判断猜想A是错误的；

②按图滑轮组准备做的两个实验是用来验证猜想B的，若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等，则可初步判断猜想B是（填“正确”或“错误”）的。

（4）接着，小组进行了实验验证。

分析：（1）物理学中对于多因素（多变量）的问题，常常采用控制因素（变量）的方法，把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素，而控制其余几个因素不变，从而研究被改变的这个因素对事物的影响，分别加以研究，最后再综合解决，这种方法叫控制变量法。

（3）①要探究滑轮组的机械效率与滑轮组细线的绕法是否有关，需要保持除滑轮数目、规格相同外，还要提起相同的重物；

②要探究滑轮组的机械效率与滑轮组提升的物重是否有关，需要保持除滑轮数目、规格相同外，还要相同的绕线方法。

解：（1）影响机械效率的因素有多个，要研究机械效率与某个因素的关系，需要先控制其他几个因素不变，这种方法在科学探究中被称作控制变量法；

（3）①要探究滑轮组的机械效率与滑轮组细线的绕法是否有关，需要保持除滑轮数目、规格相同，还要提起相同的物重，所以选择的是图2、4或图3、5；若实验测得两个滑轮组的机械效率大小相等，说明机械效率与绕线方法无关，可初步判断猜想是错误的；

②要探究滑轮组的机械效率与滑轮组提升的物重是否有关，需要保持除滑轮数目、规格相同，还要保持绕线方法相同，所以选择的是图2、3或4、5；若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等，说明机械效率与物重有关，可初步判断猜想是正确的。

故答案为：

（1）控制变量法；

（3）2、4；相等；2、3；正确。

点评：探究影响滑轮组机械效率的因素，需要应用控制变量法；滑轮组的机械效率的高低与提起的物重、动滑轮的重、绳重、摩擦有关。与滑轮的绕法、升高的距离没有关系。

说明：研究物理的科学方法有很多，其中控制变量法是最重要的方法之一，各地中考试题主要通过实际应用来考查对其的掌握情况。控制变量法是把一个多因素影响某一物理量的问题，通过控制某几个因素不变，只让其中一个因素改变，从而转化为多个单一因素影响某一物理量的问题的研究方法。初中物理实验大多都用到了这种方法。

二、等效替代法

例3.（2013·济宁九年级联考）我们在学习物理知识过程中也学到了许多科学方法，其中有等效替代法、控制变量法、类比法、实验推理法和建立理想模型法等。例如：①用合力表示作用在一个物体上的两个力；②用磁感线描述磁场；③在实验事实的基础上，经过科学推理得出牛顿第一定律；④用总电阻表示同一段电路上并联的两个电阻；⑤借助水压学习电压。上述方法属于“等效替代法”的是（）

A.①和②B.①和⑤

C.②和③D.①和④

解析：用磁感线描述磁场属于模型法，牛顿第一定律的得出属于实验加推理法，借助水压学习电压属于类比法。

点评：我们学过的等效电路、等效电阻以及平面镜成像实验利用两个完全相同的蜡烛，验证像与物的大小相同等都是等效替代法的应用。再如“曹冲称象”、用“风洞”模拟飞机的飞行环境、量筒损坏后将物体的体积等效为等体积的水也应用了等效替代法。

三、类比法

例4.（2013·枣庄模拟）我们常常将看似无关的两个事物或现象联系起来进行“类比”，这种方法叫“类比法”，它可以帮助我们理解概念、巩固知识。以下基本电路的四个元件可以用来类比图6中“水路”模型中水龙头作用的是（）

A.开关B.电源

C.用电器D.导线

解析：水龙头是控制有无水流的，相当于电路中控制电流有无的开关。

点评：通过类比，使人们对所要揭示的事物有一个直观、具体、形象的认识，再逐步上升到理论认识的高度。如：用水波类比声波，水压类比电压，水流类比电流，照相机与眼睛进行类比，将电流遇到的阻碍即电阻与人走路时遇到的阻碍进行类比等。

四、转换法

例5.（2013·江西）亲爱的同学，请你运用所学物理知识解答下面的问题。

（1）如图7所示，在放大的测力计表盘中画出此时指针位置。

（2）如图8所示，这是某地区的一种仪表，它是表，表盘度数是kW·h。

（3）许多基本仪器制作时都运用了转换的思路，将不易观测的量转换为易观测的量。请将表格填写完整。

仪器名称工作原理制作思路温度计将温度的高低转换为液柱的长短电流表通电导体在磁场中受到力的作用（4）下面是两个旅行家在户外走散时的一段对话：

“叔叔！”我大声喊道。

“什么事，我的孩子？”一会儿之后，他问。

“我很想知道，我们俩之间的距离约有多远？”

“这很简单。”…

请你根据上面的对话设计一个简单的实验，能快速测出他们之间的大致距离。

①实验所需的器材：；

②应测的物理量：；

③要知道他们之间的距离，还需要用到的一个已知物理量：。

分析：（1）根据平衡力的知识判断弹簧测力计所受的力，在画指针位置时注意数量级。

（2）掌握电能表的参数，并会进行读数。

（3）掌握温度计的制作原理，是根据液体热胀冷缩的性质制成的。电流表将电流的大小转换为指针偏转的角度。

（4）根据速度、路程和时间的计算，声音在空气中的速度是已知的，若能够测出从时间就可计算出距离了。

解：（1）弹簧测力计在两个力的作用下平衡，所以其示数应等于1000N，因此指针应指在1的位置，如图9所示。

（2）图8中有单位kW·h，可知是电能表，最后面一个是小数点部分。根据指针的位置可得其示数为6112.1kW·h。

（3）温度计是根据液体热胀冷缩的性质制成的，电流表将电流的大小转换为指针偏转角度的大小。

（4）根据公式v=st，得s=vt。只要知道了声速和声音传播的时间便可求出距离。所以应用到秒表测量时间，其中声速是已知量。

故答案为：（1）见图9；（2）电能6112.1；（3）液体的热胀冷缩；将电流的大小转换为指针偏转角度的大小；

仪器名称工作原理制作思路温度计液体的热胀冷缩将温度的高低转换为液柱的长短电流表通电导体在磁场中受到力的作用将电流的大小转换为指针偏转角度的大小（4）①秒表；②时间；③声速。

点评：物理学中对于一些看不见、摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识，或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。通俗的说，B是由于A所引起的，通过研究B就可以起到认识A的作用。初中物理在研究概念、规律和实验中多处应用了这种方法。苹果落地可证明重力存在、马德堡半球实验可证明大气压的存在、奥斯特实验可证明电流周围有磁场、电流的效应可证明电流的存在、指南针指南北可证明地磁场的存在、用手机能打电话可证明电磁波的存在、扩散现象可证明分子做无规则运动等都属于转换法。

五、推理法

例6.（2013·临沂）（多选）探究物理规律和解决实际问题常运用到许多重要的物理思想和方法。下列过程中运用了同一种方法的是（）

A.声音在真空中不能传播

B.曹冲称象

C.研究电流与电压、电阻的关系

D.牛顿第一定律

解析：曹冲称象利用了等效法；研究电流与电压、电阻的关系利用了控制变量法；声音在真空中不能传播和牛顿第一定律的得出都运用了实验加推理的方法。答案：AD。

点评：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，即推理法。所谓推理法就是在观察实验的基础上，忽略次要因素，进行合理的推想，得出结论，达到认识事物本质的目的。如将一只闹钟放在密封的玻璃罩内，当罩内空气被抽走时，闹钟铃声变小，由此推理出：真空不能传声。牛顿第一定律的得出也用到了这种方法。

二、等效替代法

例3.（2013·济宁九年级联考）我们在学习物理知识过程中也学到了许多科学方法，其中有等效替代法、控制变量法、类比法、实验推理法和建立理想模型法等。例如：①用合力表示作用在一个物体上的两个力；②用磁感线描述磁场；③在实验事实的基础上，经过科学推理得出牛顿第一定律；④用总电阻表示同一段电路上并联的两个电阻；⑤借助水压学习电压。上述方法属于“等效替代法”的是（）

A.①和②B.①和⑤

C.②和③D.①和④

解析：用磁感线描述磁场属于模型法，牛顿第一定律的得出属于实验加推理法，借助水压学习电压属于类比法。

点评：我们学过的等效电路、等效电阻以及平面镜成像实验利用两个完全相同的蜡烛，验证像与物的大小相同等都是等效替代法的应用。再如“曹冲称象”、用“风洞”模拟飞机的飞行环境、量筒损坏后将物体的体积等效为等体积的水也应用了等效替代法。

三、类比法

例4.（2013·枣庄模拟）我们常常将看似无关的两个事物或现象联系起来进行“类比”，这种方法叫“类比法”，它可以帮助我们理解概念、巩固知识。以下基本电路的四个元件可以用来类比图6中“水路”模型中水龙头作用的是（）

A.开关B.电源

C.用电器D.导线

解析：水龙头是控制有无水流的，相当于电路中控制电流有无的开关。

点评：通过类比，使人们对所要揭示的事物有一个直观、具体、形象的认识，再逐步上升到理论认识的高度。如：用水波类比声波，水压类比电压，水流类比电流，照相机与眼睛进行类比，将电流遇到的阻碍即电阻与人走路时遇到的阻碍进行类比等。

四、转换法

例5.（2013·江西）亲爱的同学，请你运用所学物理知识解答下面的问题。

（1）如图7所示，在放大的测力计表盘中画出此时指针位置。

（2）如图8所示，这是某地区的一种仪表，它是表，表盘度数是kW·h。

（3）许多基本仪器制作时都运用了转换的思路，将不易观测的量转换为易观测的量。请将表格填写完整。

仪器名称工作原理制作思路温度计将温度的高低转换为液柱的长短电流表通电导体在磁场中受到力的作用（4）下面是两个旅行家在户外走散时的一段对话：

“叔叔！”我大声喊道。

“什么事，我的孩子？”一会儿之后，他问。

“我很想知道，我们俩之间的距离约有多远？”

“这很简单。”…

请你根据上面的对话设计一个简单的实验，能快速测出他们之间的大致距离。

①实验所需的器材：；

②应测的物理量：；

③要知道他们之间的距离，还需要用到的一个已知物理量：。

分析：（1）根据平衡力的知识判断弹簧测力计所受的力，在画指针位置时注意数量级。

（2）掌握电能表的参数，并会进行读数。

（3）掌握温度计的制作原理，是根据液体热胀冷缩的性质制成的。电流表将电流的大小转换为指针偏转的角度。

（4）根据速度、路程和时间的计算，声音在空气中的速度是已知的，若能够测出从时间就可计算出距离了。

解：（1）弹簧测力计在两个力的作用下平衡，所以其示数应等于1000N，因此指针应指在1的位置，如图9所示。

（2）图8中有单位kW·h，可知是电能表，最后面一个是小数点部分。根据指针的位置可得其示数为6112.1kW·h。

（3）温度计是根据液体热胀冷缩的性质制成的，电流表将电流的大小转换为指针偏转角度的大小。

（4）根据公式v=st，得s=vt。只要知道了声速和声音传播的时间便可求出距离。所以应用到秒表测量时间，其中声速是已知量。

故答案为：（1）见图9；（2）电能6112.1；（3）液体的热胀冷缩；将电流的大小转换为指针偏转角度的大小；

仪器名称工作原理制作思路温度计液体的热胀冷缩将温度的高低转换为液柱的长短电流表通电导体在磁场中受到力的作用将电流的大小转换为指针偏转角度的大小（4）①秒表；②时间；③声速。

点评：物理学中对于一些看不见、摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识，或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。通俗的说，B是由于A所引起的，通过研究B就可以起到认识A的作用。初中物理在研究概念、规律和实验中多处应用了这种方法。苹果落地可证明重力存在、马德堡半球实验可证明大气压的存在、奥斯特实验可证明电流周围有磁场、电流的效应可证明电流的存在、指南针指南北可证明地磁场的存在、用手机能打电话可证明电磁波的存在、扩散现象可证明分子做无规则运动等都属于转换法。

五、推理法

例6.（2013·临沂）（多选）探究物理规律和解决实际问题常运用到许多重要的物理思想和方法。下列过程中运用了同一种方法的是（）

A.声音在真空中不能传播

B.曹冲称象

C.研究电流与电压、电阻的关系

D.牛顿第一定律

解析：曹冲称象利用了等效法；研究电流与电压、电阻的关系利用了控制变量法；声音在真空中不能传播和牛顿第一定律的得出都运用了实验加推理的方法。答案：AD。

点评：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，即推理法。所谓推理法就是在观察实验的基础上，忽略次要因素，进行合理的推想，得出结论，达到认识事物本质的目的。如将一只闹钟放在密封的玻璃罩内，当罩内空气被抽走时，闹钟铃声变小，由此推理出：真空不能传声。牛顿第一定律的得出也用到了这种方法。

二、等效替代法

例3.（2013·济宁九年级联考）我们在学习物理知识过程中也学到了许多科学方法，其中有等效替代法、控制变量法、类比法、实验推理法和建立理想模型法等。例如：①用合力表示作用在一个物体上的两个力；②用磁感线描述磁场；③在实验事实的基础上，经过科学推理得出牛顿第一定律；④用总电阻表示同一段电路上并联的两个电阻；⑤借助水压学习电压。上述方法属于“等效替代法”的是（）

A.①和②B.①和⑤

C.②和③D.①和④

解析：用磁感线描述磁场属于模型法，牛顿第一定律的得出属于实验加推理法，借助水压学习电压属于类比法。

点评：我们学过的等效电路、等效电阻以及平面镜成像实验利用两个完全相同的蜡烛，验证像与物的大小相同等都是等效替代法的应用。再如“曹冲称象”、用“风洞”模拟飞机的飞行环境、量筒损坏后将物体的体积等效为等体积的水也应用了等效替代法。

三、类比法

例4.（2013·枣庄模拟）我们常常将看似无关的两个事物或现象联系起来进行“类比”，这种方法叫“类比法”，它可以帮助我们理解概念、巩固知识。以下基本电路的四个元件可以用来类比图6中“水路”模型中水龙头作用的是（）

A.开关B.电源

C.用电器D.导线

解析：水龙头是控制有无水流的，相当于电路中控制电流有无的开关。

点评：通过类比，使人们对所要揭示的事物有一个直观、具体、形象的认识，再逐步上升到理论认识的高度。如：用水波类比声波，水压类比电压，水流类比电流，照相机与眼睛进行类比，将电流遇到的阻碍即电阻与人走路时遇到的阻碍进行类比等。

四、转换法

例5.（2013·江西）亲爱的同学，请你运用所学物理知识解答下面的问题。

（1）如图7所示，在放大的测力计表盘中画出此时指针位置。

（2）如图8所示，这是某地区的一种仪表，它是表，表盘度数是kW·h。

（3）许多基本仪器制作时都运用了转换的思路，将不易观测的量转换为易观测的量。请将表格填写完整。

仪器名称工作原理制作思路温度计将温度的高低转换为液柱的长短电流表通电导体在磁场中受到力的作用（4）下面是两个旅行家在户外走散时的一段对话：

“叔叔！”我大声喊道。

“什么事，我的孩子？”一会儿之后，他问。

“我很想知道，我们俩之间的距离约有多远？”

“这很简单。”…

请你根据上面的对话设计一个简单的实验，能快速测出他们之间的大致距离。

①实验所需的器材：；

②应测的物理量：；

③要知道他们之间的距离，还需要用到的一个已知物理量：。

分析：（1）根据平衡力的知识判断弹簧测力计所受的力，在画指针位置时注意数量级。

（2）掌握电能表的参数，并会进行读数。

（3）掌握温度计的制作原理，是根据液体热胀冷缩的性质制成的。电流表将电流的大小转换为指针偏转的角度。

（4）根据速度、路程和时间的计算，声音在空气中的速度是已知的，若能够测出从时间就可计算出距离了。

解：（1）弹簧测力计在两个力的作用下平衡，所以其示数应等于1000N，因此指针应指在1的位置，如图9所示。

（2）图8中有单位kW·h，可知是电能表，最后面一个是小数点部分。根据指针的位置可得其示数为6112.1kW·h。

（3）温度计是根据液体热胀冷缩的性质制成的，电流表将电流的大小转换为指针偏转角度的大小。

（4）根据公式v=st，得s=vt。只要知道了声速和声音传播的时间便可求出距离。所以应用到秒表测量时间，其中声速是已知量。

故答案为：（1）见图9；（2）电能6112.1；（3）液体的热胀冷缩；将电流的大小转换为指针偏转角度的大小；

仪器名称工作原理制作思路温度计液体的热胀冷缩将温度的高低转换为液柱的长短电流表通电导体在磁场中受到力的作用将电流的大小转换为指针偏转角度的大小（4）①秒表；②时间；③声速。

点评：物理学中对于一些看不见、摸不着的现象或不易直接测量的物理量，通常用一些非常直观的现象去认识，或用易测量的物理量间接测量，这种研究问题的方法叫转换法。通俗的说，B是由于A所引起的，通过研究B就可以起到认识A的作用。初中物理在研究概念、规律和实验中多处应用了这种方法。苹果落地可证明重力存在、马德堡半球实验可证明大气压的存在、奥斯特实验可证明电流周围有磁场、电流的效应可证明电流的存在、指南针指南北可证明地磁场的存在、用手机能打电话可证明电磁波的存在、扩散现象可证明分子做无规则运动等都属于转换法。

五、推理法

例6.（2013·临沂）（多选）探究物理规律和解决实际问题常运用到许多重要的物理思想和方法。下列过程中运用了同一种方法的是（）

A.声音在真空中不能传播

B.曹冲称象

C.研究电流与电压、电阻的关系

D.牛顿第一定律

解析：曹冲称象利用了等效法；研究电流与电压、电阻的关系利用了控制变量法；声音在真空中不能传播和牛顿第一定律的得出都运用了实验加推理的方法。答案：AD。

点评：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，即推理法。所谓推理法就是在观察实验的基础上，忽略次要因素，进行合理的推想，得出结论，达到认识事物本质的目的。如将一只闹钟放在密封的玻璃罩内，当罩内空气被抽走时，闹钟铃声变小，由此推理出：真空不能传声。牛顿第一定律的得出也用到了这种方法。