物理研究方法专题复习

高虹燕

控制变量法、转换法、等效替代法、推理法、理想模型法等研究物理问题的方法.帮助我们解决了很多实验中遇到的难题，我们应重视学习科学探究方法和科学家的探索精神，形成初步的科学探究能力.下面我们一起来学习初中物理中常用的研究方法.

控制变量法

事物之间都是相互联系的.物理量也不例外，当我们研究某个物理量与其他若干个因素（物理量）之间的相互关系时，为了确定这个物理量与其中一个因素的关系.就需要控制其他因素不变，来研究这个物理量与其中一个因素变化的关系，这种方法就叫作控制变量法.

人教版八年级物理教材中，用到控制变量法的实验主要有五个：

1.研究音調与频率的关系、响度与振幅的关系.

2.研究滑动摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度的关系.

3.研究压力的作用效果与压力的大小和受力面积大小的关系.

4.研究物体动能的大小与质量和速度的关系.

5.研究物体重力势能的大小与质量和高度的关系.

倒1 （2019.河南）在探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中，装置如图1所示，铝块和木块的外形相同，一端带有定滑轮的长木板固定不动，铝块通过细线与弹簧测力计相连.（忽略滑轮的摩擦）

（1）图甲中，将铝块放在水平木板上，竖直向上拉弹簧测力计.当铝块沿水平方向做____运动时，铝块所受滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的示数F1，则F1=____ N.

（2）比较甲、乙两次实验，可以得出：在______相同时，____ 越大.滑动摩擦力越大.

（3）图乙实验完成后，利用原有器材，还可进一步探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系，请你简要说明实验方案：____ .

（4）请你判断：图丙中，铝块水平运动时所受滑动摩擦力____（填“大于”“小于”或“等于”）图甲中铝块所受滑动摩擦力.

解析：（1）竖直向上拉弹簧测力计，通过定滑轮使铝块沿水平方向做匀速直线运动时，铝块在水平方向上受到平衡力的作用，铝块所受滑动摩擦力大小等于弹簧测力计的示数，弹簧测力计的示数为1.6 N.即木块受到的滑动摩擦力大小为16 N.（2）分析比较甲、乙两次实验可知.滑动摩擦力的大小与压力大小有关，在接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大.（3）要探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系，需控制压力相同，使接触面的粗糙程度不同.（4）由图丙可知，铝块在木板上运动时.压力和接触面的粗糙程度均不变，故图丙中铝块水平运动时所受滑动摩擦力等于图甲中铝块所受滑动摩擦力.

答案：（1）匀速直线1.6（2）接触面粗糙程度压力 （3）将木块与铝块互换位置，重复实验，比较两次弹簧测力计的示数 （4）等于

转换法

在研究看不见的物质或现象时，可以通过研究该物质或现象所产生的可见效果.进一步分析物质或现象，这种方法叫作转换法.值得注意的是.等效替代法虽然也包含有转换法的思想，但其研究主体已发生转移，而转换法则是通过研究主体所产生的效果来上溯其原因的一种研究方法，

人教版八年级物理教材中.用到转换法的实验主要有三个：

1.利用小球振动来判断发声体在振动.

2.利用小桌陷入海绵的深度来判断压力的作用效果.

3.根据小球将木块推动的远近来判断小球动能的大小，

等效替代法

将某个物理量、物理装置、物理状态（或过程），用另外一个物理量、物理装置、物理状态（或过程）来替代，得到同样的结论，这种方法叫作等效替代法，在间接测量中，有许多物理量的测量都是利用了等效替代法.

人教版八年级物理教材中，用到等效替代法的实验主要有两个：

1.测量不规则小块固体的体积时，用它排开水的体积替代固体的体积.

2.托里拆利实验中，利用水银柱产生的压强与大气压相等测定大气压的数值.

推理法

推理法是在大量可靠事实的基础上，以实际的实验过程为原形，通过合理的推理总结出结论.从而深刻地揭示物理规律的本质，这种方法是物理学中进行研究的一种重要方法.

人教版八年级物理教材中.用到推理法的实验主要有两个：

1.研究真空不能传声.

2.研究牛顿第一定律.

例2 （2019.乐山）小秋为探究“运动与力的关系”.设计了如图2所示的斜面实验.让同一小车滑到接触面分别为毛巾、棉布和木板的水平面上.观察小车在水平面上滑行的距离.

（1）为了使小车滑到水平面时的初速度相同.实验时应让小车从同一斜面的____滑下.这种研究问题的方法是____法.

（2）比较甲、乙、丙三次实验，发现阻力越小，小车滑行的距离就越____（填“远”或“近”），说明小车运动的速度改变得越（填“快”或“慢”）.

（3）伽利略对类似的实验进行了分析，并进一步推测：如果水平面光滑，小车在运动时不受阻力，则小车将在水平面上____ .说明运动的物体 ____（填“需要”或“不需要”）力来维持.

（4）牛顿在伽利略等人的研究成果上概括出了牛顿第一定律.该定律____.

A.能用实验直接验证

B.不能用实验直接验证，所以不能确定这个定律是否正确

C.是在大量经验事实的基础上，通过进一步的推理概括得出的

解析：（1）为了使小车在滑到水平面时的初速度相同，在实验中应让小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下，这里采取的研究方法是控制变量法.（2）实验中发现：小车在毛巾表面上滑行的距离最短.在木板上滑行的距离最远，说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢，滑行得越远.（3）进一步推理可知，若水平面绝对光滑，即小车不受摩擦力，则小车将做匀速直线运动.说明运动的物体不需要力来维持.（4）牛顿第一定律是在实验的基础上通过进一步推理概括出来的.不能用实验来直接验证，但它是个正确的定律，故C正确.

答案：（1）同一高度控制变量 （2）远慢 （3）做匀速直线运动不需要 （4）C

理想模型法

理想模型法是物理学中的一个重要的研究方法，运用这种方法的目的是为了摒弃次要条件，突出主要因素，对实际问题进行理想化、简单化处理，从而方便对物理本质的研究.在物理学中，常常把实际研究对象或实际过程抽象成为理想模型.

人教版八年级物理教材中，用到理想模型法的实验主要有两个：

1.在研究光的传播路径和方向时，引入光线

2.将光滑表面看作是没有摩擦的理想表面.

小结：上面五种方法是初中物理课本中常用到的研究方法，值得一提的是.很多物理规律的形成、实验过程的设计用到了多种研究方法，例如，在研究物体动能的大小与质量和速度的关系实验中.根据小球将木块推动的远近来判断小球动能的大小，这是转换法：在研究动能的大小与质量的关系时.要控制小球的速度不变.用到了控制变量法.同学们在平时的学习中应重视这些方法的使用过程，逐步提高对它们的应用能力.

责任编辑 蔡华杰