常见的物理研究方法

常见的物理研究方法

叠加放大法：物理学中常常把微小的、不易测量的同一物理量叠加放大，如用镜面反射激光方法，来将音叉微小振动的幅度放大等。

控制变量法：所谓控制变量法,就是在研究和解决问题的过成中,对影响事物变化规律的因素和条件加以人为控制,只改变某个变量的大小,而保证其它的变量不变,最终解决所研究的问题。

这种方法在实验数据的表格上的反映为：某两次实验只有一个条件不相同，若两次实验结果不同，则与该条件有关，否则无关。反过来，若要研究的问题是物理量与某一因素是否有关，则应只使该因素不同，而其他因素均应相同。控制变量法是中学物理中最常用的方法。

用这种方法可研究的有：

1.研究滑动摩擦力与哪些因素有关；

2.研究液体内部的压强；

3.研究琴弦发声的音调与弦粗细、松紧、长短的关系；

4.研究影响液体蒸发快慢的因素；

5.研究物体吸热与物质种类、质量、温度的关系；

6.研究影响电阻大小的因素；

7.研究电流与电压、电阻的关系；

8.研究电功或电热与哪些因素有关；

9.研究通电导体在磁场中的受力方向（或大小）与哪些因素有关；

10.研究影响感应电流的方向因素；

11.研究动能（或重力势能）与哪些有关。

【案例一】座钟的摆来回摆动的时间与什么因素有关？某同学在用单摆通过实验来探究这个问题时，老师给他们提供了以下9个品种摆球（每个品种有许多根）。试根据有关猜想，选择实验所需的小球以及实验时摆球所要偏离的角度，

（1）猜想一：摆的快慢与摆的长度有关，应选择：（     ）、（     ）、（      ）。

（2）猜想二：摆的快慢与摆球的质量有关，应选择：（    ）、（     ）、（     ）。

（3）猜想三：摆的快慢与摆的偏离角度有关，应选择：（      ）、（      ）、（       ）。

（1）a；d；f（2）d；g；h（3）a；b；c

【案例二】为了探究实心圆柱体对水平地面压力的作用效果与哪些因素有关，某同学用若干个不同的圆柱体竖直放置在同一水平沙面上，进行了三组实验，并记录有关数据分别如表一、表二、表三所示.实验时，他仔细观察沙面的凹陷程度，并通过比较，发现每一组沙面的凹陷程度相同，而各组却不同，第一组凹陷程度最大，第二组其次，第三组最小.

表一    （ ρ_铜 = 8.9×10³kg/m³）

表二    （ρ_铁 = 7.8×10³kg/m³）

表三     （ρ_铜 = 8.9×10³kg/m³）

（1）分析比较实验序号1、2、3（或4、5、6或7、8、9）的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是：当圆柱体材料的密度和高度相同时，压力的作用效果与底面积   无关  （选填“有关”或“无关”）.

（2）分析比较实验序号  1与4（或2与5，或3与6）  的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是：当圆柱体的高度相同时，材料的密度越大，压力的作用效果越显著.

（3）分析比较实验序号1与7（或2与8、或3与9）的数据及观察到的现象，可得出的初步结论是：     当圆柱体的材料相同时，高度越高，压力的作用效果就越显著.

（4）请进一步综合分析比较表一、表二、表三中的数据及观察到的现象，并归纳得出结论.

（a）分析比较表一、表二或表中的数据及观察到的现象，可初步得出：  圆柱体材料的密度与高度的乘积相同，压力作用效果就相同   .

（b）分析比较表一、表二和表三中的数据及观察到的现象，可初步得出：  圆柱体材料的密度与高度的乘积越大，压力的作用效果就越显著   .

【案例三】如图1-10所示，用尺子作乐器探究决定音调高低的因素，把钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌边，拨动钢尺，听它振动发出的声音，同时注意钢尺振动的快慢，改变钢尺伸出桌边的长度，再次拨动，使钢尺每次的振动幅度大致相同。

实验发现：1尺子伸出桌面的长度越长振动越_______，发出声音的音调越_______；2尺子伸出桌面的长度越短振动越_______，发出声音的音调越___________________。

由此可得出结论：音调的高低与_______________有关。

等效法: 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它间接的可观察和测量的变量进行研究，这种研究方法就是等效法。

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。

1、“探究平面镜成像实验”：在桌面上竖立一块玻璃板，把一支点燃的蜡烛放在玻璃板前面，可以看到玻璃板面出现蜡烛的像。要想研究玻璃板成像特点，关键的问题是设法确定像的位置，另外拿一只相同的蜡烛在玻璃板后面移动，直到看上去它跟像完全重合。确定像的位置，凭借的是视觉效果的相同。用“替代”的方法确定像的位置——“等效替代法”。

2、用平均速度描述变速直线运动快慢——“近似”或“等效”的研究方法。“趋近法”研究瞬时速度。

2、用液体压强来研究大气压强“液体气压计”（脱里拆利实验）——“等效替代法” 。曹冲称象——替代法

3、关于“电流热效应与导体的电阻、通过导体的电流及通电时间的关系”的实验，涉及到两种科学方法：分别控制导体的电阻、通过导体的电流、通电时间这三个物理量中的两个，研究另一个物理量变化时电流的热效应的改变，这是控制变量法；同时在探究实验时，用液体温度升高的多少来反应电阻发热的多少，是“等效替代法”。

4、我们在研究电功与什么因素有关的时候，将电功转换成砝码上升的高度；“功是能量变化的量度”渗透了“替代”的思想。

5、我们学过的等效电路、等效电阻、分力与合力等效……

〖案例一〗分析复杂电路时，为了将电路简化，通常先把电路中的电流表和电压表进行理想化处理，正确的处理方法是   【  】

     a.把电流表看成是一个大电阻         

b.把电压表看成是一根导线

     c.把电流表看成是断开的             

d.把电压表看成是断开的

【案例二】如图甲所示，电源电压6v不变，r₁=10ω，r₂=20ω，r₃=30ω，则电流表a₁，电流表a₂的示数分别为多少？

【案例三】如图所示，向两个质量可以忽略不计的塑料瓶中装入密度为ρ_a的等量液体后密闭，把它分别放在盛有密度为ρ_甲、ρ_乙的两种液体的容器中，所受浮力分别为f_甲、f_乙，下列判断正确的是 【     】

a．ρ_甲大于ρ_乙，f_甲大于f_乙          

b. ρ_甲小于ρ_乙，f_甲等于f_乙

    c. ρ_甲大于ρ_乙，ρ_乙小于ρ_a          

d. ρ_甲小于ρ_乙，ρ_乙大于ρ_a

图像法

温度与时间图像

   【案例一】质量相等、初温相等的水和酒精，分别用两个相同的加热器加热（不计热量损失），加热过程中温度随时间的变化图像如图所示，关于a、b两种液体的鉴别结论正确的是    【     】